耐磨塑料材料：添加剂、机理和DEYU解决方案

简答

耐磨塑料材料通常是通过将合适的基础树脂与一种或多种耐磨添加剂相结合来开发的。常见添加剂包括PTFE、有机硅、MoS2,石墨、芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、UHMWPE、内润滑剂、蜡、陶瓷填料和矿物填料。

每种添加剂都有不同的功能。 PTFE主要是减少摩擦，提高自润滑性。 MoS2 改善边界润滑和承载耐磨性。石墨提供固体润滑，还可以支持导电性。芳纶纤维有助于形成耐磨的纤维网络。碳纤维提高了刚度、尺寸稳定性和导电耐磨性能。 UHMWPE 和硅胶系统可改善低摩擦滑动并降低噪音。

成功的耐磨材料并不是通过添加一种通用耐磨添加剂制成的。必须根据树脂、负载、速度、配合材料、温度、润滑条件、噪声要求、尺寸公差和使用环境进行设计。余姚市德宇德宇塑料提供 DGK-POM TF90M PTFE 耐磨 POM🔍 和 DGK-PA6 G25MS MoS2 加强耐磨 PA6🔍，拥有基于POM、PA6、PA66、PPS、PEEK、PP、PC/ABS、TPU等体系定制的DGK耐磨胶料。

简介：耐磨性不仅仅与硬度有关

许多客户认为耐磨塑料应该更硬或更坚固。事实上，耐磨性是一种系统特性。它取决于摩擦系数、表面温度、载荷、滑动速度、配合材料、接触压力、润滑条件、表面粗糙度、填料分散、零件结构和长期稳定性。

塑料材料硬度较高，但耐磨性能较差。 较软的材料在特定应用中可能具有良好的低摩擦滑动性。 纤维增强材料可以抵抗变形，但会损坏配合表面。 自润滑材料可以减少噪音和摩擦，但如果添加剂过多，则会失去刚度。

因此，耐磨塑料的发展必须回答几个问题：

• 基础树脂是什么？
• 零件是否滑动、旋转、滚动或摩擦？
• 配合材料是什么：金属、塑料、橡胶、陶瓷或涂层？
• 环境是干燥、润滑、多尘、潮湿、炎热还是寒冷？
• 低摩擦更重要，还是承载耐磨更重要？
• 零件是否需要低噪音、高刚度、导电性或尺寸稳定性？

只有明确这些问题后，才能选择正确的耐磨添加剂。

1. PTFE：低摩擦和自润滑

PTFE是耐磨塑料最常见的添加剂之一。它具有极低的摩擦系数和优异的自润滑性能。

PTFE可以降低摩擦系数，提高自润滑性，减少粘滑，降低滑动噪音，减少运动过程中的发热，提高干滑动的耐磨性，并在选定的应用中保护配合表面。

PTFE 常用于 POM/PTFE、PA/PTFE、PC/PTFE、PPS/PTFE、PEEK/PTFE、PP/PTFE 和选定的灵活 TPU/PTFE 系统。典型应用包括齿轮、滑块、衬套、滚子、导轨、阀门零件、移动外壳、低噪音滑动零件和精密机械部件。

PTFE 并不总是在更高的内容方面更好。过量的PTFE可能会降低拉伸强度、冲击强度、熔接线强度、表面质量、成型稳定性和尺寸强度。例如，POM与PTFE复合适用于低摩擦齿轮、滑块和衬套，但PTFE含量必须与强度和成型要求相平衡。

当客户需要低摩擦、低噪音、自润滑、滑动更顺畅时，DEYU使用PTFE。 DGK-POM/PTFE、DGK-PA/PTFE系列可根据摩擦力、磨损率、强度、颜色、成型工艺定制。

2. MoS2：边界润滑和承载耐磨性

二硫化钼（MoS2,）是一种层状固体润滑剂。其层状结构有助于减少滑动表面之间的剪切阻力。

MoS2可以减少边界润滑下的摩擦，提高负载下的耐磨性，减少粘着磨损，提高滑动稳定性，支持金属对塑料的滑动应用，并减少选定条件下的摩擦热。

MoS2常用于PA6/MoS2, PA66/MoS2, POM/MoS2, PPS/MoS2, PEEK/MoS2等要求承载耐磨性能的工程塑料。典型应用包括滑块、衬套、导块、齿轮、轴承保持架、机械支持、耐磨垫和工业运动部件。

MoS2 必须充分分散。如果含量过高或分散不良，可能会导致冲击强度降低、熔接线变弱、颜色变黑或发暗、表面缺陷、机械平衡差和加工不稳定。 MoS2更适合零件需要在负载下稳定滑动的情况，特别是在PA和POM系统中。

当客户需要承载耐磨、滑动稳定、摩擦热较低时，DEYU采用MoS2。 DGK-PA6/MoS2和DGK-PA66/MoS2材料可开发用于工业滑块、导轨块和耐磨尼龙部件。

3.石墨：固体润滑和导电耐磨性

石墨是另一种层状固体润滑剂。它可以减少摩擦，并且在某些系统中还支持导电或导热。

石墨可以改善干滑动行为，支持中等负载下的耐磨性，提供深色稳定性，支持导电或静电控制要求，并改善选定系统的散热。

石墨可用于POM/石墨、PA/石墨、PPS/石墨、PEEK/石墨、PTFE/石墨体系以及碳基混合耐磨改性材料。适用于轴承、滑块、密封件、工业运动部件、导电耐磨部件和选定的高温滑动部件。

石墨通常使材料呈黑色或深灰色。高负载可能会降低韧性，影响表面质量并改变加工行为。 DEYU主要在黑色或深色耐磨材料中使用石墨，特别是在固体润滑和导电性同时有用的情况下。

4. 有机硅和有机硅润滑剂

有机硅添加剂通常用于改善运动塑料部件的表面滑爽性、减少摩擦并降低噪音。

有机硅可以提高表面润滑性、减少吱吱声、降低摩擦系数、改善脱模、改善滑动感觉并减少选定应用中的粘滑。

可用于PP、ABS、PC/ABS、PA、POM、TPU、TPE等外观或低噪音零件。典型应用包括汽车内部滑动部件、按钮、开关、夹子、铰链、低噪音外壳和消费产品移动部件。

必须仔细选择有机硅，因为它可能会影响可涂装性、印刷性、粘合性、表面外观、迁移行为和长期稳定性。对于外观件，必须仔细控制硅胶的种类和用量。

5.芳纶纤维：高端耐磨性和表面保护

芳纶纤维是一种用于耐磨改性材料的高性能纤维。当材料需要耐磨性而又不会过度损坏配合表面时，它尤其有价值。

芳纶纤维可以提高长期耐磨性，形成纤维增强的耐磨网络，减少滑动下的材料损失，比一些硬质填料更好地保护配合表面，并提高重复运动下的磨损稳定性。

芳纶纤维可用于 PA66/芳纶、PA6/芳纶、POM/芳纶、PPS/芳纶、PEEK/芳纶以及与 PTFE、MoS2 或硅树脂的混合系统。典型应用包括齿轮、滑块、衬套、导轨、耐磨板、工业运动部件、汽车机械部件和低磨损精密部件。

芳纶纤维需要良好的分散性和相容性。分散不良可能会导致纤维团簇、表面缺陷和机械性能不稳定。 DEYU可将芳纶纤维与PTFE、MoS2或其他润滑系统组合，以平衡耐磨性、摩擦力和机械性能。

6. 碳纤维：刚度、稳定性和导电耐磨性

碳纤维不仅仅是一种增强添加剂。在耐磨塑料中，它可以提高刚度、尺寸稳定性、热性能，有时还可以提高导电性。

碳纤维可以增加刚度，减少负载下的变形，提高尺寸稳定性，减少收缩，支持导电或ESD性能，提高热变形抗力并提高结构滑动部件的磨损稳定性。

碳纤维常用的有PA66/CF、PA6/CF、POM/CF、PPS/CF、PPA/CF、PEEK/CF和PC/ABS/CF。应用范围包括结构滑块、导电耐磨零件、精密支架、齿轮、工业机械零件、汽车功能部件和高刚度运动零件。

碳纤维也会产生风险：更高的脆性、更低的冲击强度、更粗糙的表面、更高的模具磨损、对配合表面的磨损、各向异性收缩和更高的成本。当零件需要耐磨性加上刚度或导电性时，它适用，但必须仔细平衡。

7. 玻璃纤维：强度和刚性，但并不总是低磨损

玻璃纤维广泛用于提高强度、刚度和耐热性。它可以提高结构的耐用性，但它并不总是纯粹的耐磨添加剂。

玻璃纤维可以增加强度、刚度、热变形抗力、尺寸稳定性和载荷下的抗变形能力。常用的有PA6/GF、PA66/GF、PBT/GF、PPS/GF、PP/GF、PC/GF。

在滑动应用中，玻璃纤维可能具有磨蚀性，如果配方不平衡，可能会损坏配合表面。可能的风险包括更高的摩擦力、配合表面磨损、纤维暴露、表面光滑度差、熔接线薄弱和各向异性收缩。

DEYU在需要结构强度时使用玻璃纤维。对于滑动部件，玻璃纤维通常与PTFE、硅胶、MoS2或芳纶纤维结合使用，以平衡强度和摩擦。

8. UHMWPE 和 PE 润滑添加剂

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）通常用作润滑和减磨添加剂。

UHMWPE可以减少摩擦，提高滑动性能，减少表面磨损，提高选定系统的抗划伤性，降低噪音并改善干滑动行为。可用于PP、PA、POM、ABS、PC/ABS、TPU、TPE等滑动或外观件。

必须控制兼容性。分散不良会导致表面缺陷、相分离或机械性能不稳定。当需要更平滑的滑动、更低的噪音和适度的磨损改善而不使用重固体润滑剂时，DEYU使用基于UHMWPE或PE的润滑系统。

9. 蜡、润滑剂和加工助剂

蜡和内部润滑剂通常用于改善加工和表面滑动。它们可以提高流动性、减少摩擦、改善脱模、改善表面滑爽、降低加工扭矩并改善填料分散。

然而，如果添加过多，润滑剂可能会发生迁移、降低粘合性、影响印刷或涂装并削弱机械性能。它们通常是辅助添加剂，而不是高负载应用的主要耐磨解决方案。

10. 陶瓷和矿物填料

陶瓷粉末、矿物填料、滑石粉、碳酸钙和其他无机填料可以提高选定系统的硬度、尺寸稳定性和性价比。

它们可以增加硬度、提高尺寸稳定性、减少收缩、提高耐热性并降低某些系统的成本。但矿物和陶瓷填料可能会增加脆性和摩擦力。它们还可能在滑动时损坏配合表面。因此，除非与润滑添加剂结合使用，否则它们并不总是适用于精密滑动部件。

11.添加剂比较

添加剂类型	主要功能	优点	风险	适合的应用
PTFE	低摩擦、自润滑	滑动性优良、噪音低	太多会降低强度	齿轮、滑块、衬套
莫S2	边界润滑	负载下良好	深色，分散风险	PA/POM滑块、导块
石墨	固体润滑、导电	磨损加上导电电位	颜色变暗，韧性损失	轴承、导电滑动部件
硅酮	表面滑爽、噪音低	滑动顺畅、降噪	迁移、绘画问题	内饰件、按钮、夹子
芳纶纤维	高端耐磨	耐磨网络、配合面保护	分散挑战	PA/POM高磨损件
碳纤维	刚性、导电性、稳定性	高刚度、尺寸控制	脆性、表面粗糙	导电结构耐磨件
玻璃纤维	强度、刚性	高结构支撑	可能会磨损配合面	承重部件
UHMWPE	润滑、滑动顺畅	低摩擦、降噪	兼容性风险	滑动部件和消费部件

12. 如何选择合适的耐磨添加剂

如果低摩擦是主要目标，可以考虑PTFE、硅胶、UHMWPE或石墨。合适的材料包括 POM/PTFE、PA/PTFE、PP/硅胶、TPU/UHMWPE 和 PPS/PTFE。

如果以承载耐磨性为主要目标，MoS2,芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维加润滑剂或PTFE加增强纤维可能更合适。合适的材料包括 PA66/芳纶、PA6/MoS2,、POM/PTFE、PPS/CF/PTFE 和 PEEK/CF/PTFE。

如果低噪音是主要目标，PTFE、硅胶、UHMWPE 和精选蜡系统是常见选择。合适的材料包括POM/PTFE、PA/PTFE、ABS/有机硅、PP/有机硅和TPE/UHMWPE。

如果同时要求导电性和耐磨性，可以采用碳纤维、石墨、导电碳系统、PTFE加导电网络或碳纤维加润滑系统。

如果配合表面保护很重要，PTFE、芳纶纤维、硅胶和 UHMWPE 通常是更安全的方向。应谨慎使用玻璃纤维和陶瓷粉末等硬质填料，因为它们可能会增加相对表面的磨损。

13. DEYU DGK耐磨材料平台

余姚德宇德宇塑料提供定制化的DGK耐磨复合解决方案。

DEYU可以支持：

• DGK-POM/PTFE低摩擦系列
• DGK-POM芳纶耐磨系列
• DGK-POM碳纤维导电耐磨系列
• DGK-PA6/MoS2耐磨系列
• DGK-PA66芳纶高耐磨系列
• DGK-PA66/PTFE自润滑系列
• DGK-PA66碳纤维耐磨系列
• DGK-PPS/PTFE高温耐磨系列
• DGK-PEEK/CF/PTFE高性能耐磨系列
• DGK-PP硅胶低摩擦系列
• DGK-TPU低摩擦耐磨系列

DEYU可调整基础树脂、PTFE含量、MoS2含量、芳纶纤维含量、碳纤维含量、有机硅体系、UHMWPE体系、石墨含量、玻璃纤维含量、摩擦方向、磨损率、机械强度、冲击强度、表面外观、成型流动性、零件公差、颜色和成本。

为了开发合适的材料，DEYU建议客户提供基础树脂或当前材料、零件应用、配合材料、负载、滑动速度、温度、干燥或润滑条件、噪音要求、磨损失效模式、当前材料问题、目标寿命、零件图纸或样品、测试方法以及是否需要导电性、阻燃性或颜色。

结论

常见的塑料耐磨添加剂包括PTFE、MoS2,石墨、有机硅、芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、UHMWPE、蜡、润滑剂、陶瓷填料和矿物填料。每种添加剂解决不同的问题。

PTFE适用于低摩擦和自润滑。 MoS2适用于边界润滑和负载滑动。石墨可用于固体润滑和导电耐磨系统。硅胶和UHMWPE适合滑动顺畅、噪音低。芳纶纤维对于高端耐磨性和配合表面保护具有重要价值。碳纤维适用于刚度、尺寸稳定性和导电耐磨应用。玻璃纤维可提高强度，但在滑动系统中必须小心平衡。

成熟的耐磨塑料解决方案不应依赖于单一添加剂。它应平衡摩擦力、磨损率、强度、韧性、配合表面保护、成型稳定性、成本和实际使用条件。对于齿轮、滑块、衬套、滚子、导轨、轴承、密封件和工业运动部件，DEYU 可以支持配方开发、小批量试验和实物验证。