科学家观察、研究鱼类利用鱼鳔发明了潜艇,观察、模仿、研究鸟类莱特兄弟发明了飞机,大自然的馈赠是丰富多彩的。为了创造性能更好材料,迈锐新材也将遇到的问题向大自然寻访问道。查阅资料我们注意到莲花荷叶这种水生植物表面表现出自洁和极强的抗水能力,迈锐新材利用自己合成优势和市场洞察,成功制备了仿生荷叶结构的有机硅微球,该微球使用方便,可以直接添加到基材中使用。荷叶效应原理很多科学家做了深入研究,也有很多相关文章,这里不再赘述,下面着重介绍公司利用荷叶效应制备的不含氟耐磨剂与尼龙常见耐磨剂差别。
迈锐新材仿生荷叶结构的有机硅微球粉耐磨剂是将一定量极性树脂和高润滑有机硅按照设计结构通过迈锐新材独有的包覆聚合技术,同时包覆到有机硅微球表面,形成类似荷叶的特殊微纳结构。公司有机硅微球耐磨剂可以均匀分散到树脂中,同时在树脂表面同时形成微小凸起和一层低表面能有机硅,从而为极性材料提供很好表面性能,明显改善极性材料表面耐磨性、耐刮性、抗污性,同时改善材料脱模性能,提升材料冲击性能、提供优异表面触感。同时该微球壳层极性链段与尼龙树脂产生一定键合,会产生一个较好的平衡即微球在极性树脂表面均匀分布但不会析出,从而使尼龙保持长期耐磨性,同时不会降低树脂强度。
微球结构示意图如下:
在尼龙改性阶段为了提高尼龙耐磨性能,往往需要添加一定耐磨剂使尼龙材料具有更高耐磨性,目前常见添加剂有四氟乙烯、二硫化钼、石墨、纤维(不同于其他几种耐磨纤维改性主要提高材料强度提升其耐磨性),以及成都迈锐新材推出的有机硅微球耐磨剂,每种耐磨剂优缺点如下:
1、四氟乙烯(PTFE) 四氟乙烯是由碳-碳原子为主链,氟原子紧紧包围而成是一种类似圆柱形结构,该结构使分散到尼龙树脂中可以降低材料表面摩擦系数、提高耐磨性,结构决定性能,尼龙树脂中必须添加大量四氟乙烯(5-10%)才可以提高材料耐磨性,高添加量四氟乙烯极大增加了耐磨尼龙成本。目前含氟材料的使用已暴露一些环保方面风险,杜邦、3M均因制造氟化物造成污染被法庭判决赔偿数百亿美金,欧美现在对含氟材料使用保持谨慎态度,市无氟耐磨剂无疑具有极大竞争优势。
2、二硫化钼 二硫化钼耐磨剂的作用如结晶剂,用以增加尼龙的结晶度,使尼龙材料产生一个较硬和较耐磨的表面。同时二硫化钼与金属有较好亲和力,吸附在金属表面,二氧化钼的分子会填塞金属表面上,使金属表面变得更光滑,从而尼龙与金属互相摩擦的场合,添加二硫化钼会产生较好耐磨性,但是二硫化钼自身颜色原因,二硫化钼无法制造浅色制件,同时二硫化钼价格价高,也一定程度限制了其应用。
3、石墨 石墨化学结构为一个层状(片状)格子状结构,此化学结构使石墨子在受到很小摩擦力时很容易地互相滑动,从而提高材料耐磨性,同二硫化钼一样石墨烯同样无法制造浅色制品。
4、迈锐新材有机硅微球 可以降低材料表面摩擦系数和摩擦接触从而提高基材树脂耐磨性,同时对材料冲击性能和抗污性能有一定提高。
相较其他耐磨剂,迈锐新材无氟耐磨剂具有如下优势:
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添加量低 迈锐新材耐磨剂添加树脂2%即明显提高材料耐磨性 -
不含氟 迈锐新材耐磨剂主要成份是有机硅 -
可制备浅色制品 迈锐新材耐磨剂本身为白色或淡黄色粉末 -
长期稳定性较好 迈锐新材不含氟耐磨剂不会随着时间而降低耐磨性
部分实验数据如下:
原文始发于微信公众号(艾邦高分子):成都迈锐新材料推出不含氟尼龙耐磨剂