为齿轮啮合传动制品选择高分子材料

1、为齿轮啮合传动制品选择高分子材料第1页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日齿轮类啮合传动制品用塑料制品包括：齿轮、齿条、链轮、链条及凸轮等。性能要求： 冲击强度较高，一定的弹性 弯曲和接触疲劳强度较高 摩擦系数较低，耐磨性好 成型精度和尺寸稳定性好 热膨胀系数低，吸水、吸油性好 有自润滑性和耐热性好 应力开裂倾向小 第2页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日第3页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日常见齿轮材料： 通用工程塑料：PA类（PA6、PA66、PA9、PA610、PA1010、MC5） POM PC 增强或改性工程塑料：GFPA、

2、GFPC、GFPET、GFPBT、MPPO 特种工程塑料：PI、PPS 第4页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日 聚甲醛（POM） 聚甲醛是以甲醛为主要单体、 聚合物主链中结构单元 以CH2O为主构成的聚合物，分为均聚甲醛和共聚 甲醛两类：均聚甲醛的端基一般为乙酰基；共聚甲醛除 结构单元CH2O之外， 还夹有CH2CH2O或 C4H8O 单元，端基一般是丁氧基醚或羟基乙基醚 ，如 从聚甲醛的分子结构可见，高分子的主链由-C-O-组成，没有侧链，化学结构既规整又对称，分子间作用力 大，密度高，易结晶，使分子运动和链的内旋变得困难。 因此，聚甲醛是一种结构紧密，没有侧链，高密度

3、、高结晶的线性聚合物，其分子量可达数万到十余万。聚甲醛不透明、易着色、易燃烧，其制品有光泽且光滑、致 密，薄壁部分呈现半透明，其燃烧熔融滴液有强烈的甲醛味和鱼腥味。 第5页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日聚甲醛的主要特性 （1）机械性能优良。聚甲醛的拉伸强度达 70MPa，可在-40100的范围内长期使用。 其抗蠕变性PAPOMPC、POM略PC、POM，模量PC并和POM接近，硬度与POM接近.第9页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日项目PPOMPPO拉伸强度/MPa23 81.567.593 56.245.7弯曲强度/MPa-17.8 133.61

4、12.423 116.095.093 86.551.0冲击强度/MPa-40 53.474.823 64.196.193 90.8224.3蠕变量/()(14MPa,300h)0.500.75断裂伸长率/23 2040203093 30703040极限疲劳强度/MPa(2x106次）8.417.6摩擦因数0.180.230.240.30剪切强度/MPa77.373.8第10页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日MPPO是非结晶型塑料，成型收缩率低，冲击强度高，刚性较大，耐蠕变性优良，湿度对其力学性能影响小，基本保持PPO物理化学性能特点。PPO有较高的耐热性。Tg=210,T

5、d=350,马丁耐热温度为160，催化温度低于-170，热变形温度为190 ，最高连续使用温度为120 ，耐热性可达到热固性酚醛聚酯的水平，优于PC、PA、ABS等工程塑料。MPPO的耐热性略低于PPO，与PC接近。且热变形温度、Tg与HIPS有关。PPO和MPPO很难吸水，电绝缘性十分优异。且成型收缩率小仅为0.20.7。均有十分优异的耐水性和耐化学腐蚀性。第11页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日MPPO 因其优良的综合性能，特别是强度高、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐腐蚀性和耐蒸煮性在工程塑料中很突出，价格适中，加工性好，但有应力开裂倾向。因而最适宜应用在潮湿、有负荷、电

6、绝缘、力学性能和尺寸稳定性要求高的场合。如电子电器零件、汽车办公机械和精密机械。 在齿轮应用方面适用于高温水或蒸汽中工作的精密齿轮。第12页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日聚苯硫醚 （Polyphenylene sulfide ）分子链上含有苯硫基的高性能热塑性树脂 。属于特种工程塑料。苯环和硫原子交替排列构成的线性或略带支链的高分子化合物。分子链规整性强，结晶。原粉结晶度高达75。主链上苯环与硫原子形成共轭，硫原子尚未处于饱和。由于硫原子极性被苯环共轭及高结晶度的束缚，呈非极性或弱极性的特点。第13页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日主要性能： 电性

7、能优良 除受强氧化酸外，不受大多数酸、碱盐的侵蚀，化学稳定性接近于PTFE，与一般有机溶剂接触不会出现制品开裂，对紫外线稳定。 极限氧指数4453，有自熄性。 耐化学介质性、尺寸稳定性好，耐热性高。 由于它的强度高且均衡，耐热性好，尺寸稳定性高，适于中高载荷、240以下油润滑齿轮。第14页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日GFPC 在高分子主链中，出现重复单元的OROCO结构，这一类材料统称为聚碳酸酯。随重复单元中R基团的不同，可分为脂肪族、脂环族、芳香族等几个类型，目前只有芳香族聚碳酸酯具有工业价值，其中尤以双酚A型聚碳酸酯为主，是无定形热塑性塑料。一般情况下，不作特殊说

8、明，凡说道“聚碳酸酯”指双酚A型聚碳酸酯，其重复单元为：第15页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日 聚碳酸酯的重要性能 （1）聚碳酸酯具有良好机械性能，PC的耐蠕变性相当优良，在工程塑料中吸水率几乎是最低的，因此其制品的尺寸稳定性十分好；PC的冲击强度在工程塑料中是很突出的，耐磨性较差，但仍比金属的耐磨性要好得多。 （2）热性能，PC可在-60-120下长期使用。 （3）电性能。PC的电绝缘性能优良，体积电阻率为(2-4)1016cm，介电强度为2022kV/mm，介电常数为2.8-3.1(103HZ)，介电损失角正切为510-4。 （4）耐油耐溶剂性较好，但是芳烃、氯化烃

9、、酚类、丙酮、吡啶、四氢呋哺、环己酮、乙酸乙酯、DMF等可使PC溶解或溶胀。 （5）耐燃、耐老化性。PC能燃，但可自熄；PC抗气候能力和抗热老化能力好。 （6）光学性能 PC具有良好的透过可见光的能力。对波长400nm以下紫外光透过能力很弱，吸收305nm紫外光，有选择地吸收特定波长的红外线而透过其它波长的谱线。第16页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日性能30长玻纤聚碳酸酯密度/(gcm-3）1.45拉伸强度/MPa130140拉伸模量/MPa104断裂伸长率/5弯曲强度/MPa170压缩强度/MPa120130简梁冲击强度/(KJ.cm-2),缺口1013热变形温度(1

10、.81MPa)/146收缩率0.20.3吸水率0.1第17页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日机械行业 制作高刚性、耐冲击的制件，制造传递中小负荷的零部件如齿轮、蜗轮、蜗杆、卤条、泵的叶轮、阀门、管件，各种器材的外壳和机械零件螺丝、螺帽、手柄、按钮、铭牌等。 因强度、刚性及耐热性无与GFPA相当，尺寸稳定性更好，但耐磨性稍差。适用于较高载荷和温度下使用，可用于制造精密齿轮;运行速度较高时，用润滑油。第18页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日聚酰胺又叫尼龙，是高分子主链上含有酰胺键结构的高聚物，一般可由内酰胺开环聚合或者氨基酸或者对应二酸二胺缩聚而得，属于

11、逐步聚合反应。在整个工程塑料中，尼龙的产量和消费居于首位，大约占30左右。而在聚酰胺工程塑料中，80-90是尼龙6和尼龙66。聚酰胺的突出特点为优良的耐磨性、耐磨擦和 自润性，较好的力学性能，耐油性优异，气体阻隔性好，耐疲劳性较好。缺点为吸湿性大、并对力学及电学性能影响大，耐酸，在潮湿环境中尺寸变化率大。选用种类：除PA6和PA66外。其它的聚酰胺类则有PA9、PA11、PA1010、PA610、MC5。第19页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日性能PA6PA66PA1010PA610PA11相对密度1.141.141.051.081.041.06成型收缩率/0.61.60

12、.81.51.01.51.21.2拉伸强度/MPa748055605562断裂伸长率/20060250200300Izod冲击强度/(J/m)564040505638长期使用温度/1051058060热变形温度/70755752吸水率/3.04.23.43.61.51.82.01.05线膨胀系数/(X10-5/K)6.57811体积电阻率/cm 5X10137X10144X10144X10144X1013第20页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日MCPA单体浇铸尼龙，又称为MC尼龙或铸型尼龙。MCPA以己内酰胺或戊内酰胺为单体，采用碱聚合法在模具中边聚合边成型。 MCPA的

13、分子量比PA6大一倍。因而其力学性能、尺寸稳定性、耐疲劳性、耐磨性、冲击强度、耐热性、吸水性及电性能等都好于PA6约1倍以上。 MC尼龙主要用于大型制品，特别是需要量少、品种多、结构复杂的制品，开模具成本高时选用MC尼龙。具体产品有大型齿轮、先浇铸再机械加工，滑动轴承、中高速负载荷轴承、阀座及导轨等。第21页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日GFPA 各种脂肪类聚酰胺都可以用玻璃纤维增强加工，使力学性能包括强度、刚度、硬度大幅度提高，抗蠕变性改善，耐热性提高，收缩率下降，尺寸稳定性改善。玻璃纤维增强最佳含量约为3050，这时材料综合性能最佳。玻纤维进一步增加使物料熔体粘度太

14、大，加工困难，反而引起某些性能下降。第22页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日几种增强聚酰胺的力学性能和热性能性能增强PA6（GF30）增强PA610（GF30）增强PA1010（GF3035）密度/(g.cm-3)1.351.341.201.30拉伸强度/MPa150170140122拉伸模量/MPa5X103弯曲强度/MPa200240180155弯曲模量/MPa5.2X1035.3X1034.5X103断裂伸长率/1211简梁冲击强度（kJ.m-2)缺口12912热变形温度/(1.81MPa)200150第23页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日P

15、A6、PA66 有较高的疲劳强度和耐震性，但吸湿性较大。适用于中等或较低载荷、80以下温度，少润滑或无润滑条件下工作。PA9、PA610、PA1010强度及耐热性较好，吸湿性小、尺寸稳定性好适用同上，并可在湿度波动较大的情况下工作 MC5强度及刚性较两类尼龙好，耐磨性也更好适用于大型齿轮的制造GFPA强度、刚性及耐热性均较好，属于增强尼龙，尺寸稳定性高适于高载荷、高温场合下使用，传动效率高，高速运转时需加润滑油第24页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日价格：PPS FZ1140-D5 日本油墨 36000元/吨东莞市金甲塑胶有限公司GFPC 3410 德国拜耳 25600元

16、/吨 东莞顺华（立诺）塑胶原料有限公司POM F20-03 泰国三菱 余姚市 15400元/吨 POM F20-03 南通宝泰菱余姚市 15200元/吨 POM F20-03 韩国工程余姚市 15300元/吨MPPO MX5327 美国GE 东莞市樟木头增强塑胶原料经营部 20000元/吨第25页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日PA6 1013B 日本宇部 东莞市常平奥庆塑胶原料经营部 22000元/吨PA66 1300S 日本旭化成 余姚市 31000元/吨PA1010 11 上海赛璐珞 余姚市 78000元/吨GFPA 耐高温GFPA 日本 广州星的塑胶制品有限公司

17、18500元/吨第26页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日拓展：为刹车片的生产选择合适的高分子料摩擦材料所选材料：填充PF、聚酰胺酰亚胺（改性PI） 刹车片：也叫刹车皮。在汽车刹车系统中，刹车片是最关键的安全零件，影响刹车效果好坏。广泛应用于各类交通工具如汽车、轿车、飞机的制动器、离合器及轴承中。性能要求：耐磨性很高，耐热性较高，耐热温度要达到200以上。第27页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日酰胺酰亚胺简称：PAI Polyamide-imide 酰亚胺环和酰胺键有规则交替排列的一类聚合物。 性能：玻璃化温度250300，250下具有优越的机械性能。

18、热变形温度为269。使用温度从低温(-195)到230。 聚酰胺-酰亚胺的强度是当今世界上任何工业未增强塑料不可比拟的模塑料拉伸强度90MPa(23)59MPa(260)，弯曲强度为157MPa(23)和96MPa(260)。 尺寸稳定性和抗蠕变性优良，耐腐蚀、耐辐照，但在潮湿环境中吸湿。粘结性、柔韧性好，可与环氧树脂互混交联固化，耐磨性良好。制备方法 由4,4-二氨基联苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在极性溶剂二甲基乙酰胺中进行缩合反应，制成聚酰胺亚胺酸，然后在高温下闭环生成不溶不熔高聚物。第28页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日应用领域： 聚酰胺-酰亚胺具有优良的机

19、械性能，本色料拉伸强度为190MPa。模制塑料主要用于齿轮、辊子、轴承和复印机分离爪等。它具有良好的耐烧蚀性能和高温、高频下的电磁性，可作飞行器的烧蚀材料、透磁材料和结构材料。它对金属和其它材料有很好的粘接性能，适用作漆包线漆、浸渍漆、薄膜、层压板材、涂层和粘合剂。第29页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日硼改性酚醛树脂用硼酸与苯酚生成硼酸酚酯，再与甲醛反应，可提高耐热性、瞬时耐高温及机械强度等；用于刹车件及耐高温消熔材料。最佳反应条件为: 苯酚:甲醛:硼酸=1:2:0.3（摩尔比）。缩合反应温度70-75,硼酯化反应温度100-104。在控制反应时间下脱水一次。硼改性酚醛树脂的耐高温性高于普通酚醛树脂。第30页，共33页，2022年，5月20日，6点44分，星期日酚醛树脂的性能高温性能酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。因此，应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业。 粘结强度酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能，与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂，润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料，摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度，耐热性能和电性