配方優(yōu)化:增強(qiáng)材料抗磨損本質(zhì)
通過調(diào)整 TPE 基礎(chǔ)配方可從分子層面提升耐磨性。選用高硬度基材與優(yōu)化軟硬度平衡是基礎(chǔ),在保證輕量化的前提下,選用邵氏硬度 70A-90A 的基材(如高結(jié)晶度 PP 硬段的 TPV、高硬度 SEBS 基 TPE),分子鏈剛性增強(qiáng)可減少摩擦?xí)r的塑性形變,例如將座椅滑塊用 TPE 硬度從 60A 提高至 80A,磨損量可降低 30%~40%。但需避免硬度過度提升導(dǎo)致脆性增加,可通過調(diào)整軟段 / 硬段比例(如硬段占比提高至 40%~50%)實(shí)現(xiàn) “硬而不脆”。添加耐磨助劑形成潤滑保護(hù)層能有效減少摩擦損耗,引入 PTFE(聚四氟乙烯)微粉(添加量 3%~5%)可在材料表面形成低摩擦系數(shù)的潤滑膜,使動(dòng)摩擦系數(shù)從 0.5 降至 0.3 以下,尤其適合雨刮器刮水條等高頻摩擦部件;添加超細(xì)二硫化鉬(MoS?)或石墨粉(2%~4%),利用層狀結(jié)構(gòu)的滑移特性分散摩擦應(yīng)力,經(jīng) 10 萬次往復(fù)摩擦測試后,磨損量可控制在 0.05mm 以內(nèi)。
優(yōu)化抗氧與交聯(lián)體系提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,在 TPE 配方中引入受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯輔助抗氧劑復(fù)配體系(總添加量 0.8%~1.2%),減少摩擦生熱導(dǎo)致的分子鏈斷裂;對(duì) SEBS、TPV 等材料進(jìn)行適度化學(xué)交聯(lián)(交聯(lián)度控制在 20%~30%),形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制分子鏈滑移,高溫摩擦環(huán)境下(60℃~80℃)的耐磨壽命可延長 50% 以上。
增強(qiáng)改性:通過復(fù)合填充強(qiáng)化耐磨性能
引入增強(qiáng)填料是提升 TPE 耐磨性的高效手段,需兼顧輕量化與分散性。納米無機(jī)填料增強(qiáng)利用小尺寸效應(yīng)提升表面硬度,添加 5%~10% 納米二氧化硅(粒徑 50~100nm)或納米氧化鋁,通過偶聯(lián)劑(如硅烷偶聯(lián)劑 KH550)處理改善與 TPE 基體的界面結(jié)合力,材料表面硬度可提高 20%~30%,Taber 耐磨測試(CS-10 砂輪,1kg 載荷)的質(zhì)量損失從 15mg/1000 轉(zhuǎn)降至 8mg/1000 轉(zhuǎn)以下。納米填料需均勻分散,避免團(tuán)聚形成應(yīng)力集中點(diǎn)加速磨損。纖維增強(qiáng)提升整體抗磨損能力,短切玻璃纖維(長度 0.5~1mm,添加量 10%~15%)或碳纖維可顯著增強(qiáng) TPE 的抗撕裂和抗疲勞磨損性能,尤其適合承受沖擊摩擦的部件(如底盤緩沖塊),但需控制纖維取向以避免 anisotropy 導(dǎo)致的局部磨損不均;芳綸纖維(添加量 5%~8%)兼具高強(qiáng)度與耐溫性,在發(fā)動(dòng)機(jī)周邊高溫摩擦部件中應(yīng)用,可在 120℃環(huán)境下保持耐磨性能穩(wěn)定。
彈性體共混改善摩擦韌性,將 TPE 與少量高耐磨彈性體(如丁腈橡膠 NBR、氯丁橡膠 CR,添加量 10%~15%)共混,利用彈性體的高彈性吸收摩擦能量,減少磨粒磨損和粘著磨損,適合密封件等與金屬表面接觸的部件,可降低因表面粗糙導(dǎo)致的刮擦損耗。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表面改性:減少摩擦接觸損耗
通過部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化和表面處理可降低實(shí)際使用中的磨損速率。優(yōu)化摩擦接觸面設(shè)計(jì)減少應(yīng)力集中,將動(dòng)態(tài)部件的摩擦接觸面設(shè)計(jì)為弧形或圓角過渡,避免尖銳邊緣導(dǎo)致的局部高壓磨損;在座椅滑塊、導(dǎo)軌等部件表面開設(shè)微凹槽儲(chǔ)油結(jié)構(gòu),配合 TPE 材料的自潤滑性形成油膜潤滑,摩擦系數(shù)可降低 40%~50%,同時(shí)減少輕量化部件的裝配精度要求。表面涂層強(qiáng)化耐磨表層,對(duì) TPE 部件進(jìn)行等離子體處理或涂覆耐磨涂層(如聚脲涂層、陶瓷涂層),形成厚度 5~20μm 的高硬度表層(硬度≥HRC 30),表層與基體結(jié)合強(qiáng)度≥5MPa,可顯著提升表面抗刮擦和抗磨粒磨損能力,尤其適合儀表板、方向盤等裝飾性部件,耐刮擦等級(jí)可從 2H 提升至 4H 以上。
仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模擬減磨特性,借鑒自然界耐磨生物結(jié)構(gòu)(如鯊魚皮紋理),在 TPE 部件表面加工微米級(jí)凸凹紋理(尺寸 50~100μm),減少實(shí)際接觸面積的同時(shí)利用空氣膜降低摩擦阻力,雨刮器刮水條采用此類設(shè)計(jì)后,磨損均勻性提升,使用壽命延長至傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 1.5 倍以上。
加工工藝優(yōu)化:保障耐磨性能一致性
加工過程的精準(zhǔn)控制是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定耐磨性能的關(guān)鍵。控制成型溫度與壓力減少內(nèi)部缺陷,注塑成型時(shí)將熔體溫度控制在 200℃~230℃(根據(jù) TPE 類型調(diào)整),保壓壓力提高 10%~15%,減少部件內(nèi)部氣泡和縮孔,避免摩擦?xí)r因缺陷導(dǎo)致的局部快速磨損;擠出成型時(shí)優(yōu)化螺桿轉(zhuǎn)速(30~50rpm)和牽引速度匹配,確保材料密度均勻,截面尺寸偏差≤0.1mm,保證摩擦接觸的穩(wěn)定性。后處理工藝提升表面質(zhì)量,對(duì) TPE 部件進(jìn)行退火處理(60℃~80℃,2~4 小時(shí))消除內(nèi)應(yīng)力,減少摩擦過程中的應(yīng)力松弛導(dǎo)致的尺寸變化;通過表面拋光降低粗糙度(Ra≤0.8μm),減少與接觸表面的磨粒磨損,尤其對(duì)雨刮器、密封件等要求高的部件,可顯著降低初始磨損速率。
廢料回收控制確保性能穩(wěn)定,回收料摻入比例需≤20%,且需經(jīng)過篩選去除雜質(zhì)和過度降解的材料,通過雙螺桿擠出機(jī)充分熔融共混保證分散均勻,避免回收料中的異物成為磨粒磨損的源頭。
通過以上多維度措施協(xié)同作用,可使汽車輕量化 TPE 部件的耐磨壽命提升 50%~100%,滿足雨刮器、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)、密封件等關(guān)鍵部件的長期使用需求,同時(shí)保持 TPE 材料的輕量化優(yōu)勢(shì)和加工經(jīng)濟(jì)性。
PS:
深圳久爍塑膠科技有限公司,(中國TPE/TPR材料制造商)成立于2002年,是一家率先研發(fā)生產(chǎn)超軟膠TPE、仿硅膠TPE、虛擬肌膚TPE、仿生TPE材料的TPE企業(yè),以成人用品市場類用原材料為主行業(yè),產(chǎn)品從1個(gè)0到10個(gè)0硬度的親膚TPE材料研發(fā)生產(chǎn),截至目前已有著20多年的超軟TPE材料生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
旗下生產(chǎn)基地(廣東炫麗新材料科技有限公司)坐落于江門恩平,占地45畝30000平,自建花園式工業(yè)園廠房,年產(chǎn)能30000噸,擁有12條現(xiàn)代化雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)線。我們致力于研究和開發(fā)新型高分子材料,是一家專門從事研究、開發(fā)、生產(chǎn)和銷售以客戶為導(dǎo)向的橡塑材料創(chuàng)新型企業(yè)。
我們的核心技術(shù)來自德國,我們已經(jīng)建立了超過40名工程師的技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)。我們通過了IS09001:201認(rèn)證,已經(jīng)注冊(cè)了自己的品牌,按國內(nèi)和國外市場銷售的劃分,分別命名為久爍科技和Gainshine。在2023年,我們申請(qǐng)并獲得了93項(xiàng)國家專利;4項(xiàng)發(fā)明專利,通過了知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理體系認(rèn)證,成為一家名副其實(shí)的創(chuàng)新型企業(yè)。
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