為齒輪嚙合傳動制品選擇高分子材料

為齒輪嚙合傳動制品選擇高分子材料第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月齒輪類嚙合傳動制品用塑料制品包括：齒輪、齒條、鏈輪、鏈條及凸輪等。性能要求：沖擊強度較高，一定的彈性彎曲和接觸疲勞強度較高摩擦系數(shù)較低，耐磨性好成型精度和尺寸穩(wěn)定性好熱膨脹系數(shù)低，吸水、吸油性好有自潤滑性和耐熱性好應(yīng)力開裂傾向小第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月常見齒輪材料：通用工程塑料：PA類（PA6、PA66、PA9、PA610、PA1010、MC5）

POMPC

增強或改性工程塑料：GFPA、GFPC、GFPET、GFPBT、MPPO

特種工程塑料：PI、PPS

第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月

聚甲醛（POM）聚甲醛是以甲醛為主要單體、聚合物主鏈中結(jié)構(gòu)單元以—CH2—O—為主構(gòu)成的聚合物，分為均聚甲醛和共聚甲醛兩類：均聚甲醛的端基一般為乙?；?；共聚甲醛除結(jié)構(gòu)單元—CH2—O—之外，還夾有—CH2—CH2—O—或C4H8—O單元，端基一般是丁氧基醚或羥基乙基醚，如

從聚甲醛的分子結(jié)構(gòu)可見，高分子的主鏈由-C-O-組成，沒有側(cè)鏈，化學(xué)結(jié)構(gòu)既規(guī)整又對稱，分子間作用力大，密度高，易結(jié)晶，使分子運動和鏈的內(nèi)旋變得困難。因此，聚甲醛是一種結(jié)構(gòu)緊密，沒有側(cè)鏈，高密度、高結(jié)晶的線性聚合物，其分子量可達數(shù)萬到十余萬。聚甲醛不透明、易著色、易燃燒，其制品有光澤且光滑、致密，薄壁部分呈現(xiàn)半透明，其燃燒熔融滴液有強烈的甲醛味和魚腥味。

第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月聚甲醛的主要特性（1）機械性能優(yōu)良。聚甲醛的拉伸強度達70MPa，可在-40—100℃的范圍內(nèi)長期使用。其抗蠕變性PA<POM<PC可代替金屬材料。（2）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，在70℃以下尚無有效的溶劑。在強烈的紫外光照下表面易粉化，抗拉、抗沖強度會下降但在摻混改性劑如炭黑、紫外線吸收劑后，制品的耐候性會得到很好的改善。（3）沒有污染性，在通常性情況下使用其制品沒有引起過中毒和刺激皮膚的危害。制品的廢棄物在連續(xù)5次100%回收再加工成型的制品仍能保持原有的機械強度。（4）成型加工的溫度下，易受熱降解釋放出甲醛氣味。（5）粘合性差，耐候性不好，易受強酸侵蝕；聚甲醛的氧指數(shù)為塑料中最小，易燃燒；熱分解溫度與軟化溫度接近，熔融加工比較困難。第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月主要應(yīng)用

(1)汽車工業(yè)這是POM的主要用途，制造汽化器部件，輸油管、泵、動力閥、軸承、齒輪、曲柄、手柄、儀表板、軸套、護罩等等。

(2)機械制造業(yè)適合于作齒輪、鏈條、驅(qū)動軸、軸承、閥桿螺母、葉輪、滾乾、凸輪以及各種機械結(jié)構(gòu)件，電動工具外殼手柄、開關(guān)等。不漏電，強度高，而且抗震。

(3)電子電氣和儀表行業(yè)用于制造各種接頭，接插元件、開關(guān)、按鈕、繼電器、洗衣機的蝸輪、動力輪，家用電器的各種零部件，外殼，轉(zhuǎn)動桿，滑動部件，精密儀器的支撐架、罩體、摩擦墊板，鐘表、照相機等的機芯和精密零部件，打印機、激光復(fù)印機的齒輪分離爪等關(guān)鍵部件。

(4)兵器和軍工制作追擊炮的彈帶，步槍的擊發(fā)機，坦克和裝甲車的各種機械部件、儀表部件和轉(zhuǎn)動、往復(fù)耐磨密封件等等。

(5)其它行業(yè)用POM制造傳送鏈帶，磨損小，噪聲低。廣泛用于食品、醫(yī)藥、輕工行業(yè)。聚甲醛耐化學(xué)品性能好，可制造各種耐腐蝕部件容器，如農(nóng)藥噴霧器械，醫(yī)藥器械，液下泵部件等。第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月因其耐疲勞及剛性高于尼龍，吸濕性系小，耐磨好，但尺寸精度低。適用于中等功較低載荷、100℃一下溫度、少潤滑或無潤滑的條件下工作。第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月改性聚苯醚(m-PPO)

雖然PPO具有優(yōu)良的機械性能、電性能和其它性能，但其熔融流動性差，加工困難。為此，美國GE公司開發(fā)了與聚苯乙烯共混改性技術(shù)，現(xiàn)在的商品PPO通常都是改性聚苯醚，多為高抗沖聚苯乙烯（HIPS）與聚苯醚共混。性能：白色、無毒粉末狀固體。與其他塑料相比有很低的線膨脹系數(shù)(5.2X10-5/C)PPO和MPPO硬而堅韌，具有很高的強度和模量，突出的抗蠕變性>PC、POM略<PSU，拉伸彎曲強度PPO>PC、POM，模量>PC并和POM接近，硬度與POM接近.第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月項目PPOMPPO拉伸強度/MPa23℃81.567.593℃56.245.7彎曲強度/MPa-17.8℃133.6112.423℃116.095.093℃86.551.0沖擊強度/MPa-40℃53.474.823℃64.196.193℃90.8224.3蠕變量/(﹪)(14MPa,300h)0.500.75斷裂伸長率/﹪23℃20~4020~3093℃30~7030~40極限疲勞強度/MPa(2x106次）8.417.6摩擦因數(shù)0.18~0.230.24~0.30剪切強度/MPa77.373.8第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月MPPO是非結(jié)晶型塑料，成型收縮率低，沖擊強度高，剛性較大，耐蠕變性優(yōu)良，濕度對其力學(xué)性能影響小，基本保持PPO物理化學(xué)性能特點。PPO有較高的耐熱性。Tg=210℃,Td=350℃,馬丁耐熱溫度為160℃，催化溫度低于-170℃，熱變形溫度為190℃，最高連續(xù)使用溫度為120℃，耐熱性可達到熱固性酚醛聚酯的水平，優(yōu)于PC、PA、ABS等工程塑料。MPPO的耐熱性略低于PPO，與PC接近。且熱變形溫度、Tg與HIPS有關(guān)。PPO和MPPO很難吸水，電絕緣性十分優(yōu)異。且成型收縮率小僅為0.2~0.7％。均有十分優(yōu)異的耐水性和耐化學(xué)腐蝕性。第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月MPPO因其優(yōu)良的綜合性能，特別是強度高、尺寸穩(wěn)定性、電氣絕緣性、耐腐蝕性和耐蒸煮性在工程塑料中很突出，價格適中，加工性好，但有應(yīng)力開裂傾向。因而最適宜應(yīng)用在潮濕、有負荷、電絕緣、力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性要求高的場合。如電子電器零件、汽車辦公機械和精密機械。在齒輪應(yīng)用方面適用于高溫水或蒸汽中工作的精密齒輪。第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月聚苯硫醚（Polyphenylenesulfide

）分子鏈上含有苯硫基的高性能熱塑性樹脂。屬于特種工程塑料。苯環(huán)和硫原子交替排列構(gòu)成的線性或略帶支鏈的高分子化合物。分子鏈規(guī)整性強，結(jié)晶。原粉結(jié)晶度高達75％。主鏈上苯環(huán)與硫原子形成共軛，硫原子尚未處于飽和。由于硫原子極性被苯環(huán)共軛及高結(jié)晶度的束縛，呈非極性或弱極性的特點。第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月主要性能：電性能優(yōu)良除受強氧化酸外，不受大多數(shù)酸、堿鹽的侵蝕，化學(xué)穩(wěn)定性接近于PTFE，與一般有機溶劑接觸不會出現(xiàn)制品開裂，對紫外線穩(wěn)定。極限氧指數(shù)44％~53％，有自熄性。耐化學(xué)介質(zhì)性、尺寸穩(wěn)定性好，耐熱性高。由于它的強度高且均衡，耐熱性好，尺寸穩(wěn)定性高，適于中高載荷、240℃以下油潤滑齒輪。第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月GFPC在高分子主鏈中，出現(xiàn)重復(fù)單元的—O—R—O—CO—結(jié)構(gòu)，這一類材料統(tǒng)稱為聚碳酸酯。隨重復(fù)單元中R基團的不同，可分為脂肪族、脂環(huán)族、芳香族等幾個類型，目前只有芳香族聚碳酸酯具有工業(yè)價值，其中尤以雙酚A型聚碳酸酯為主，是無定形熱塑性塑料。一般情況下，不作特殊說明，凡說道“聚碳酸酯”指雙酚A型聚碳酸酯，其重復(fù)單元為：第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月聚碳酸酯的重要性能（1）聚碳酸酯具有良好機械性能，PC的耐蠕變性相當(dāng)優(yōu)良，在工程塑料中吸水率幾乎是最低的，因此其制品的尺寸穩(wěn)定性十分好；PC的沖擊強度在工程塑料中是很突出的，耐磨性較差，但仍比金屬的耐磨性要好得多。（2）熱性能，PC可在-60-120℃下長期使用。（3）電性能。PC的電絕緣性能優(yōu)良，體積電阻率為(2-4)×1016Ω?cm，介電強度為20~22kV/mm，介電常數(shù)為2.8-3.1(103HZ)，介電損失角正切為5×10-4。（4）耐油耐溶劑性較好，但是芳烴、氯化烴、酚類、丙酮、吡啶、四氫呋哺、環(huán)己酮、乙酸乙酯、DMF等可使PC溶解或溶脹。（5）耐燃、耐老化性。PC能燃，但可自熄；PC抗氣候能力和抗熱老化能力好。（6）光學(xué)性能PC具有良好的透過可見光的能力。對波長400nm以下紫外光透過能力很弱，吸收305nm紫外光，有選擇地吸收特定波長的紅外線而透過其它波長的譜線。第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月性能30％長玻纖聚碳酸酯密度/(g．cm-3）1.45拉伸強度/MPa130~140拉伸模量/MPa104斷裂伸長率/％5彎曲強度/MPa170壓縮強度/MPa120~130簡梁沖擊強度/(KJ.cm-2),缺口10~13熱變形溫度(1.81MPa)/℃146收縮率％0.2~0.3吸水率％0.1第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月機械行業(yè)制作高剛性、耐沖擊的制件，制造傳遞中小負荷的零部件如齒輪、蝸輪、蝸桿、鹵條、泵的葉輪、閥門、管件，各種器材的外殼和機械零件螺絲、螺帽、手柄、按鈕、銘牌等。因強度、剛性及耐熱性無與GFPA相當(dāng)，尺寸穩(wěn)定性更好，但耐磨性稍差。適用于較高載荷和溫度下使用，可用于制造精密齒輪;運行速度較高時，用潤滑油。第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月聚酰胺又叫尼龍，是高分子主鏈上含有酰胺鍵結(jié)構(gòu)的高聚物，一般可由內(nèi)酰胺開環(huán)聚合或者氨基酸或者對應(yīng)二酸二胺縮聚而得，屬于逐步聚合反應(yīng)。在整個工程塑料中，尼龍的產(chǎn)量和消費居于首位，大約占30％左右。而在聚酰胺工程塑料中，80％-90％是尼龍6和尼龍66。聚酰胺的突出特點為優(yōu)良的耐磨性、耐磨擦和自潤性，較好的力學(xué)性能，耐油性優(yōu)異，氣體阻隔性好，耐疲勞性較好。缺點為吸濕性大、并對力學(xué)及電學(xué)性能影響大，耐酸，在潮濕環(huán)境中尺寸變化率大。選用種類：除PA6和PA66外。其它的聚酰胺類則有PA9、PA11、PA1010、PA610、MC5。第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月性能PA6PA66PA1010PA610PA11相對密度1.141.141.051.081.04~1.06成型收縮率/﹪0.6~1.60.8~1.51.0~1.51.21.2拉伸強度/MPa7480556055~62斷裂伸長率/﹪20060250200300Izod沖擊強度/(J/m)564040~505638長期使用溫度/℃105105——8060熱變形溫度/℃7075——5752吸水率/﹪3.0~4.23.4~3.61.51.8~2.01.05線膨脹系數(shù)/(X10-5/K)6.57——811體積電阻率/Ω?cm5X10137X10144X10144X10144X1013第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月MCPA單體澆鑄尼龍，又稱為MC尼龍或鑄型尼龍。MCPA以己內(nèi)酰胺或戊內(nèi)酰胺為單體，采用堿聚合法在模具中邊聚合邊成型。

MCPA的分子量比PA6大一倍。因而其力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐疲勞性、耐磨性、沖擊強度、耐熱性、吸水性及電性能等都好于PA6約1倍以上。

MC尼龍主要用于大型制品，特別是需要量少、品種多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品，開模具成本高時選用MC尼龍。具體產(chǎn)品有大型齒輪、先澆鑄再機械加工，滑動軸承、中高速負載荷軸承、閥座及導(dǎo)軌等。第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月GFPA

各種脂肪類聚酰胺都可以用玻璃纖維增強加工，使力學(xué)性能包括強度、剛度、硬度大幅度提高，抗蠕變性改善，耐熱性提高，收縮率下降，尺寸穩(wěn)定性改善。玻璃纖維增強最佳含量約為30~50，這時材料綜合性能最佳。玻纖維進一步增加使物料熔體粘度太大，加工困難，反而引起某些性能下降。第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種增強聚酰胺的力學(xué)性能和熱性能性能增強PA6（GF30）增強PA610（GF30）增強PA1010（GF30~35）密度/(g.cm-3)1.351.341.20~1.30拉伸強度/MPa150~170140122拉伸模量/MPa————5X103彎曲強度/MPa200~240180155彎曲模量/MPa5.2X1035.3X1034.5X103斷裂伸長率/％1211——簡梁沖擊強度（kJ.m-2)缺口129~12——熱變形溫度/℃(1.81MPa)200——150第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月PA6、PA66有較高的疲勞強度和耐震性，但吸濕性較大。適用于中等或較低載荷、80℃以下溫度，少潤滑或無潤滑條件下工作。PA9、PA610、PA1010強度及耐熱性較好，吸濕性小、尺寸穩(wěn)定性好適用同上，并可在濕度波動較大的情況下工作

MC5強度及剛性較兩類尼龍好，耐磨性也更好適用于大型齒輪的制造GFPA強度、剛性及耐熱性均較好，屬于增強尼龍，尺寸穩(wěn)定性高適于高載荷、高溫場合下使用，傳動效率高，高速運轉(zhuǎn)時需加潤滑油第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月價格：PPSFZ1140-D5日本油墨36000元/噸東莞市金甲塑膠有限公司GFPC3410德國拜耳25600元/噸東莞順華（立諾）塑膠原料有限公司POMF20-03泰國三菱余姚市15400元/噸POMF20-03南通寶泰菱余姚市15200元/噸POMF20-03韓國工程余姚市15300元/噸MPPOMX5327美國GE東莞市樟木頭增強塑膠原料經(jīng)營部20000元/噸第25頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月PA61013B日本宇部東莞市常平奧慶塑膠原料經(jīng)營部22000元/噸PA661300S日本旭化成余姚市31000元/噸PA101011上海賽璐珞余姚市78000元/噸GFPA耐高溫GFPA日本廣州星的塑膠制品有限公司18500元/噸第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月拓展：為剎車片的生產(chǎn)選擇合適的高分子料—摩擦材料所選材料：填充PF、聚酰胺酰亞胺（改性PI）剎車片：也叫剎車皮。在汽車剎車系統(tǒng)中，剎車片是最關(guān)鍵的安全零件，影響剎車效果好壞。廣泛應(yīng)用于各類交通工具如汽車、轎車、飛機的制動器、離合器及軸承中。性能要求：耐磨性很高，耐熱性較高，耐熱溫度要達到200℃以上。第27頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月酰胺酰亞胺簡稱：PAI

Polyamide-imide

酰亞胺環(huán)和酰胺鍵有規(guī)則交替排列的一類聚合物。

性能：玻璃化溫度250～300℃，250℃下具有優(yōu)越的機械性能。熱變形溫度為269℃。使用溫度從低溫(-195℃)到230℃。聚酰胺-酰亞胺的強度是當(dāng)今世界上任何工業(yè)未增強塑料不可比擬的模塑料拉伸強度90MPa(23℃)59MPa(260℃)，彎曲強度為157MPa(23℃)和96MPa(260℃)。尺寸穩(wěn)定性和抗蠕變性優(yōu)良，耐腐蝕、耐輻照，但在潮濕環(huán)境中吸濕。粘結(jié)性、柔韌性好，可與環(huán)氧樹脂互混交聯(lián)固化，耐磨性良好。制備方法由4,4′-二氨基聯(lián)苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在極性溶劑二甲基乙酰胺中進行縮合反應(yīng)，制成聚酰胺亞胺酸，然后在高溫下閉環(huán)生成不溶不熔高聚物。第28頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用領(lǐng)域：聚酰胺-酰亞胺具有優(yōu)良的機械性能，本色料拉伸強度為190MPa。模制塑料主要用于齒輪、輥子、軸承和復(fù)印機分離爪等。它具有良好的耐燒蝕性能和高溫、高頻下的電磁性，可作飛行器的燒蝕材料、透磁材料和結(jié)構(gòu)材料。它對金屬和其它材料有很好的粘接性能，適用作漆包線漆、浸漬漆、薄膜、層壓板材、涂層和粘合劑。第29頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月硼改性酚醛樹脂用硼酸與苯酚生成硼酸酚酯，再與甲醛反應(yīng)，可提高耐熱性、瞬時耐高溫及機械強度等；用于剎車件及耐高溫消熔材料。最佳反應(yīng)條件為:苯酚:甲醛:硼酸=1:2:0.3（摩爾比）。縮合反應(yīng)溫度70-75℃,硼酯化反應(yīng)溫度100-104℃。在控制反應(yīng)時間下脫水一次。硼改性酚醛樹脂的耐高溫性高于普通酚醛樹脂。第30頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月酚醛樹脂的性能高溫性能酚醛