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兼具高强度、高蠕变性、良好滑动性的 夺钢®/DURACON® POM WW-09


夺钢® / DURACON® POM 新品级介绍:
兼具高强度、高蠕变性、良好滑动性的WW-09


1. 背景、市场需求

本公司作为一家POM的领军公司,以往向市场投入了具有各种特性的品级。其中在进一步提高了作为POM优点──滑动性的品级方面,结合其用途推出了多款滑动品级。近年来,随着电动汽车的发展,对于降噪的要求进一步提高,滑动品级的需求也逐渐增加。另一方面,降低能耗依然是一个重要的关键词,继续要求各种部件的轻量化与节省空间。在这种情况下,在滑动品级方面不仅需要降噪这一滑动特性,还要求通过减少壁厚促进轻量化与节省空间的高负荷、高荷重环境中的耐久性



2. 课题、解决方法

以往本公司开发的滑动品级考虑到其成型性,主要使用了流动性良好的聚合物(表1)。这些聚合物由于分子量小,因此可以得到高流动性,但同时其长期特性如蠕变性能和疲劳性能便会降低。此外,为了赋予滑动性而添加的各种滑动改良剂也由于使用软质化合物,随着添加量增加,机械性质(拉伸强度、弹性模量等)逐渐降低。因此,一般的滑动品级为了确保充分的滑动性,存在以初始强度、弹性模量、蠕变特性为代表的短期及长期机械性能降低的倾向。但由于上述对于耐久性的要求日益提高,因此此次介绍的夺钢® POM WW-09目的是同时兼顾机械性能与滑动性

夺钢 WW-09为实现较高的初始强度与蠕变特性,通过使用高分子量的聚合物,采用本公司独有的分子设计及聚合技术,通过使球晶※微细化,从而提高了机械性能。图2显示了使用偏光显微镜对夺钢的标准品级(M25-44)及高强度品级(WW-09)的球晶观察结果。与标准品级相比,可以确认高强度品级的球晶更加细微。此外,一般添加滑动改良剂会降低机械性能,因此我们对滑动改良剂的种类、组合以及数量等都进行了优化,在保持相当于标准品级的机械性能的同时成功赋予了滑动性。


表1 : 夺钢® POM的主要滑动品级的物性值比较 (放大图)

 项目

规格

 单位

M25-44
高粘度

WW-09
高粘度

AW-09
高粘度

SW-01
中粘度

NW-02
低粘度

LW-02
低粘度

JW-03
超低粘度

 MFR (190℃, 2.16kg)

ISO 1133 g/10min 2.5 2.5 3.0 7.0 20 27 46

 拉伸强度

ISO 527-1,2 MPa 59 58 54 50 52 53 54

 拉伸断裂公称应变

ISO 527-1,2 % 40 40 30 20 20 45 35

 弯曲强度

ISO 178 MPa 81 75 70 75 72 76 79

 弯曲弹性模量

ISO 178 MPa 2350 2200 2050 2500 2200 2350 2400

 简支梁冲击强度

ISO 179/1eA kJ/m2 8.0 9.0 8.0 5.4 5.9 6.0 5.3


图1 : 夺钢® POM 标准品级(左)及高强度品级(右)的球晶状态

※球晶是指在结晶性高分子中可以看到的球状结晶的集合体。由于球晶之间的界面在力学方面很弱,因此在变形过程中应力会集中在界面上,成为破坏的起点。通过细化球晶,使界面分散,可以抑制应力集中,提高强度及弹性模量。



3. 夺钢®POM WW-09的特征

夺钢 WW-09是一种具有 (1)高强度以及 (2)高蠕变性(3)良好滑动性品级(图2)。此外,具有与高粘度类型的标准品级同等的成型性。下面对WW-09的各个优点进行详细说明。


图2 : 夺钢® POM 各种滑动品级的特征

3-1. 机械性质

如表1所示,WW-09与以往的滑动品级相比,具有高机械性能,保持了接近高粘度标准品级M25-44的物理性能。如上所述,以往的滑动品级由于赋予滑动性的目的,在变更材料时,存在强度降低的倾向,有时需要通过产品设计或降低负荷等进行弥补。但是,WW-09由于具有接近标准品级的物理性能,因此其特点是这方面的担忧较少。


3-2. 蠕变特性

WW-09由于使用了高粘度聚合物,因此与其他的滑动品级相比,显示出良好的蠕变特性(图3)。与上一项中介绍的短期性能相同,由于同时还具备长期耐久性,因此即使在长时间持续施加荷重的用途方面,也可以通过接近标准品级的产品设计来使用。


图3 : 夺钢® POM 各种滑动品级的蠕变特性

3-3. 滑动特性

WW-09与其他的滑动品级一样显示出良好的滑动特性。该品级考虑了滑动时的静音性也是其特征之一。

图4显示了各种滑动品级在相同材料上进行滑动时产生噪音的表面压力。尽管POM作为聚合物自身的特性具有良好的滑动性,但是存在POM之间进行滑动时易产生噪音的缺点。该性质已经作为数据显现出来,非滑动品级的M25-44即使在低至0.1MPa的表面压力下也会产生噪音。另一方面,AW-09一类的滑动品级在表面压力约3MPa时不会产生噪音,但是超出该压力后则会产生噪音。NW-02即使在测定上限的表面压力为9.8MPa也不会产生噪音,显示出极好的静音性,但是在实际用途方面,施加如此大的表面压力的情况是有限的。WW-09考虑了与机械性能的平衡性,假定在实际使用条件下一般可能会产生的表面压力上限值为5MPa,因此被设计成具有超出该表面压力的耐噪音性。

 

图4 : 夺钢® POM 各种滑动品级产生噪音的表面压力(对比相同材料)


4. 总结

夺钢 WW-09是一款可以同时满足滑动性、强度与蠕变特性的新型滑动品级。针对在可能会导致破坏的高荷重下使用,或无法保证充分壁厚的情况之外,同时还对滑动噪声、磨损等滑动特性有所要求的部件,有望采用本产品。此外,由于其具有与标准品级同等的机械性能,因此与以往的滑动品级相比,更容易轻量化、节省空间。

本公司的夺钢滑动品级除了此次介绍的WW-09以外,还有更加广泛的产品阵容,可以根据顾客的需求提出方案。

宝理塑料公司作为工程塑料的专业制造商,今后仍将推进符合市场需求的材料开发。





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2019/05/09