| 单词 | 塑料摩擦学 |
| 释义 | 【塑料摩擦学】 自从1966年在英国提出并建立摩擦学以来，逐渐出现了实用摩擦学、工业摩擦学、齿轮摩擦学、薄层摩擦学及固体润滑等分支。统观起来，摩擦学界的研究基本上是金属摩擦副的系统，所以，把迄今为止的摩擦学称之为金属摩擦学。但是，自60年代以来高分子材料、工程塑料进入机械领域，大大扩展了摩擦学的研究范围。 1920年，德国化学家提出了链型高分子概念，引起长期和激烈的论争。经过许多年才证明大分子的概念是正确的。在50～60年代，由高分子化学与其他学科相互浸透，扩展成为比较完整的高分子科学体系。70年代以后进入高分子设计的新阶段。在塑料、橡胶、纤维、涂料的粘合剂五类高分子材料中，塑料的生产吨位最大，在工程技术中也应用最广。已有300多个大品种投入了工业化生产。在新兴的材料中，工程塑料与陶瓷材料、超导材料一起被认为是最有前途的材料，是建设未来世界的主要材料。1929～1969年，全世界高分子材料的产量共增长500倍。1973年，在美国，高聚物的产量按体积计算已经超过金属产量的总和；其中仅塑料一项已相当于钢铁。美国现在消耗的塑料早已超过钢、铜和铝的消耗量总和。在全世界，1983年塑料生产按体积计算已经与钢铁相等，1985年塑料产量(体积)已超过钢铁(体积)。预计到2000年全世界塑料产量(体积)将为钢铁产量(体积)的4倍。塑料已用于制造汽车、航天飞机、隐形飞机、隐形船、潜水艇、火箭、坦克车体、房屋、钞票、服装、人工关节、人造肌肉及人工心脏等等。全塑自行车、全塑汽车发动机及全塑飞机均已制造出来并试验成功。1990年，世界未来学会在对世界技术发展的前景预测中认为，到2000年，一般的汽车几乎全部是用塑料制造，平均寿命可达22年。1909年，酚醛塑料开始工业化生产，1920年塑料齿轮采用刚刚问世的酚醛塑料毛坯切削而成的。在30年代，热固性塑料被用作轴承，40年代被用作滑动导轨与人体髋臼和股骨。虽然金属－金属人造关节仍在使用，但目前金属－塑料人造关节早已占3／4以上。同时，塑料被用作密封件、活塞环、阀、滚珠、滚动轴承保持架、滚动轨道、压辊、导辊、蜗杆以及人工电心脏与人造皮肤等等。塑料不仅在相当宽广的范围内正在逐渐取代金属摩擦件，而且在一些工作条件十分恶劣、金属材料无法胜任的摩擦系统中得到了应用。塑料与金属在组织上与材质上都截然不同。金属由元素的原子以点阵形式构成，每个晶胞只有不多几个原子；而塑料由大分子组成，每一个大分子的分子量多达数万、数十万乃至数百万，有几万到几十万个原子。金属由晶体组成，属于结晶材料；而塑料是由结晶区与无定型区组成，属于半结晶材料，而且塑料的晶区与金属的晶体在结构上是完全不同的。金属晶胞间的结合力为主价力(金属键与共价键)；塑料大分子间的结合力则为次价力(范德华力)。金属间充满自由电子；塑料没有。一般把金属看作刚体或弹性体；而塑料为粘弹性体。由于这些根本差别，使得塑料与金属在物理、化学、机械性能及表面特性等方面的差别极大，在摩擦学行为方面自然也各不相同。塑料的摩擦特性与高聚物中其他材料、如橡胶、纤维、涂料或粘合剂等，也因在结构、性能或形态上的根本区别表现各异。塑料的表层与其基体在结构与性能上都是有差别的，它由内部到外面的结构依次是：基体的大分子晶区与无定形区，低分子区域，填充剂与助剂密集区，污染物，最外层为吸附层。塑料的表面张力都比较低，聚四氟乙烯的表面为典型的低能表面。与此有关的塑料固体与液体的亲和力用接触角θ表示。一般θ≤50°时，可以认为液体对固体的浸润好；θ=90°时，浸润不好，而θ=180°时，为不浸润。常作工程塑料的酚醛θ=60°，聚四氟乙稀θ=115°，两者的差别极大。但是，一般塑料都有一定的吸油吸湿特性，表面比本体更甚。塑料中只有极少数品种具有某种程度的自润滑性能。一般塑料表面都具有各向异性的特点，塑料表面的模量比整体的低，在表面取向的情况下，模量也具有各向异性的特性。此外，塑料表面通常有各种缺陷：变色、起垩、粉化、发白与开裂。塑料表面还有静电现象。关于塑料的摩擦机理，有人移用金属摩擦的粘着机理，分子——机械理论，有人从塑料的物性出发提出转移理论、定向论、汽体润滑说等。当前最为广泛流行的是转移理论。塑料的摩擦系数值差异很大。当丙烯酸酯与聚碳酸酯对摩时，摩擦系数高达0．549，比许多金属都大，而用聚四氟乙稀与铸铁(以及与花岗岩、与聚四氟乙烯)在干态下低速对摩，其摩擦系数低达0．04，为已知用滑动摩擦的最小者。由于有的塑料在摩擦中出现动摩擦系数大于静摩擦系数的特异现象。在实际使用中已经有效消除了爬行，使原先不得不使用滚动或静压装置的场合，有可能转而采用简单与便宜的塑料滑动摩擦系统。塑料磨损的形式除有粘着、磨粒、疲劳、腐蚀、微动及切削磨损之外，还存在蠕变与老化磨损。塑料的润滑包括塑料摩擦系统的可润滑性、塑料的自润滑性及塑料作为润滑剂使用3个内容。近几十年来，塑料在摩擦系统中的应用越来越广泛，但由于塑料的强度和刚性都较差，热膨胀系数大，导热性差，这些又限制了塑料的应用，因此在材料选择，产品设计上还有待于人们研究、开发。【参考文献】：1 王承鹤．北京联合大学学报，1989，12 王承鹤．聚四氟乙烯滑动导轨软带，北京：轻工业出版社，19873 王承鹤．北京联合大学机械工程学院报，1988(王承鹤撰) |
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