Los rellenos y refuerzos proporcionan una barrera física a las partículas abrasivas, reduciendo su penetración en la matriz de polímeros. Esto ayuda a prevenir el desgaste. Algunos materiales de refuerzo de uso común incluyen:
Fibras sintéticas: tienen excelentes propiedades mecánicas que mejoran significativamente la resistencia al desgaste. Los ejemplos incluyen fibras de vidrio, carbono y aramida. Las fibras de vidrio corta (p. Ej., Fibras de vidrio cortas, orientadas al azar) pueden mejorar el impacto y la resistencia a la abrasión.
Fibras naturales: se pueden agregar a los polímeros para mejorar la resistencia a la abrasión y proporcionar un material más sostenible. Los ejemplos incluyen algodón, lino y otras fibras naturales.
Escamas de vidrio: son partículas planas y alargadas con excelente resistencia a la abrasión y estabilidad dimensional. Refuerzan la matriz de polímeros y reducen la fricción de la superficie.
Dióxido de silicio: este es un relleno común con una superficie alta y propiedades de refuerzo. Mejora la resistencia al desgaste al proporcionar una barrera física a las partículas abrasivas y mejorar la resistencia mecánica del polímero.
Óxido de aluminio: tiene una excelente resistencia a la dureza y la abrasión, lo que lo convierte en un relleno ideal para aplicaciones que requieren una alta durabilidad.
Talco: un mineral suave y escamoso que mejora la resistencia a la abrasión al reducir la fricción y mejorar la suavidad de la superficie de los polímeros
Mica: es un mineral de silicato en capas con excelentes propiedades mecánicas y estabilidad térmica que mejora la resistencia a la abrasión y la estabilidad dimensional.
Negro de carbono: es un relleno de potencia de alto color con resistencia a la abrasión y protección UV. Su tamaño de partícula fina y su superficie alta ayudan a mejorar su rendimiento.
Lubricantes
Los lubricantes reducen el coeficiente de fricción entre la superficie del polímero y las partículas abrasivas, minimizando así el desgaste.
Cerosas: reduzca la fricción entre la superficie del polímero y las partículas abrasivas. Los ejemplos incluyen parafina, cera de abejas y otras ceras.
Ácidos grasos: actúe como lubricantes y mejore las propiedades de procesamiento. Los ejemplos incluyen ácido esteárico, ácido oleico y otros ácidos grasos.
Siliconas: los aceites y grasas de silicona proporcionan excelentes propiedades de lubricación y liberación de moho.
Amides de ácidos grasos: compuestos derivados de ácidos grasos que mejoran la procesabilidad del polímero y reducen la fricción interna.
Lubricantes de polímeros: los polímeros como el politetrafluoroetileno (PTFE) proporcionan una baja fricción y una mayor resistencia al desgaste.
Agentes de reticulación
Los agentes de reticulación forman redes de polímeros más fuertes que son menos propensas a la deformación y el desgaste. Esto mejora la resistencia al desgaste del material.
Peróxidos: compuestos orgánicos que se descomponen para formar radicales libres que inician reacciones de reticulación. Los peróxidos comunes incluyen peróxido de benzoilo y peróxido de diisopropil benceno.
Resina epoxi: un compuesto reactivo que forma una estructura reticulada cuando se mezcla con un agente de curado apropiado. Las resinas epoxi se utilizan para mejorar la resistencia a la abrasión de los polímeros.
Politetrafluoroetileno (PTFE)
PTFE tiene el coeficiente más bajo de fricción de todos los aditivos contra la ropa antihorada. Las moléculas de PTFE desgastadas durante la fricción forman una película lubricante en la superficie de la pieza. Proporciona una buena lubricidad y resistencia al desgaste bajo cizallamiento por fricción.
PTFE es el mejor aditivo de desgaste en aplicaciones de alta carga. Estas aplicaciones de alta carga incluyen sellos de anillo de pistón hidráulico y lavadoras de empuje. El contenido óptimo de PTFE es del 15% PTFE para plásticos amorfos y 20% de PTFE para plásticos cristalinos.
Polisiloxanos
Los fluidos de polisiloxano son aditivos de desgaste migratorio. Cuando se agrega a los termoplásticos, el aditivo migra lentamente a la superficie de la pieza y forma una película continua. Los polisiloxanos tienen una amplia gama de viscosidades, medidas en centistokes. Los polisiloxanos tienen viscosidades muy bajas y migrarán a la superficie de la pieza como un fluido para proporcionar resistencia a la abrasión. Si la viscosidad del polisiloxano es demasiado baja, es más volátil y desaparecerá rápidamente de la parte.
Disulfuro de molibdeno
El nombre común para el disulfuro de molibdeno es "moly". Es un aditivo de desgaste utilizado principalmente en plásticos de nylon. El disulfuro de molibdeno actúa como un agente cristalizador para aumentar la cristalinidad del nylon. Esto produce una superficie más dura y resistente al desgaste en el material de nylon. Tiene una alta afinidad por los metales. Una vez adsorbido en una superficie metálica, las moléculas del molibdeno disulfuro llenan microporos en la superficie del metal, lo que lo hace más resbaladizo. Esto hace que el disulfuro de molibdeno sea un aditivo de desgaste ideal para aplicaciones donde el nylon y el metal se frotan entre sí.
Otros aditivos comerciales
Varios aditivos pueden modificar las propiedades de la superficie de los polímeros para que sean más resistentes al desgaste. Algunos aditivos disponibles comercialmente que mejoran el rendimiento de los polímeros se describen a continuación.
IRGASURF® SR 100 B de BASF: proporciona una excelente resistencia a los rasguños y a la abrasión. Lubrica la superficie y reduce la visibilidad de los rasguños. Su dosis es típicamente 1-3%.
Scratchshield ™ de AMPACET: se puede usar en envases de mascotas, botellas y preformas. Ayuda a resistir el rascado y la abrasión y también proporciona propiedades contra el deslizamiento.
Silike® Lysi-306 de Chengdu Silicone Technology: esta es una formulación peletizada en la que el 50% del polímero de silicona UHMW se dispersa en polipropileno (PP). Se utiliza ampliamente como un aditivo altamente efectivo en los sistemas de resina compatible con PP para mejorar la procesabilidad y la calidad de la superficie, como un mejor flujo de resina, relleno y liberación, menos torque de extrusores, menor coeficiente de fricción y mayor resistencia a la desgarro y abrasión.
Silma's SilMaprocess: estos aditivos mejoran la resistencia a la abrasión de los plásticos rígidos (PE, PP, PS, HIPS, PA, PET, etc.) y cautivadores termoplásticos (SBS/SEB, TPV, TPE, Copolyester, EPR/EPDM, EVA, POE, Tpu, etc.). También mejoran otras propiedades de la superficie, como suavidad de la superficie, resistencia a los arañazos e hidrofobicidad.
Competencia de resistencia al desgaste de polímeros
Los diferentes polímeros tienen una resistencia a la abrasión diferente. Algunos de ellos se describen a continuación.
El nylon o la poliamida (PA) es conocida por su excelente resistencia a la abrasión y por aplicaciones donde la durabilidad es importante. La resistencia específica a la abrasión puede variar según el tipo y la formulación del nylon. Nylon es una opción popular para ropa deportiva, mochilas y equipaje.
Los epoxies ofrecen una mayor resistencia a la abrasión que otros polímeros, como los poliuretanos.
Los polisiloxanos tienen mayor resistencia a la abrasión que los poliuretanos.
El polietileno (PE) tiene un coeficiente de fricción más bajo, lo que le permite deslizarse sobre las superficies en lugar de fregarlas.
El poliuretano (PU) tiene una menor resistencia a la abrasión que los epoxies y los polisiloxanos y puede no proteger el recubrimiento subyacente. PU con un durómetro de 90 costas A tiene una mayor resistencia a la abrasión que el polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE).
El cloruro de polivinilo (PVC) tiene resistencia a la abrasión moderada, pero su rendimiento varía según la formulación y los aditivos específicos.
La polietheretherketona (PEEK) es un termoplástico conocido por su desgaste y resistencia a la fatiga de fricción y fatiga naturalmente baja y baja. Su excepcional durabilidad y rendimiento en entornos duros lo convierten en el material de elección para los componentes en una amplia gama de industrias
Polidiclopentadieno (PDCP)
El polidiclopentadieno (PDCPD) es una materia prima plástica líquida con excelente resistencia a la abrasión y propiedades de baja fricción. Esta resina termoset es flexible, liviano, resistente al impacto y resistente a la corrosión.
El polioximetileno (POM) ofrece baja fricción, alta resistencia a la abrasión, resistencia y excelente rendimiento en aplicaciones de desgaste. La alta resistencia a la tracción, la resistencia a la fatiga y la resistencia a la fluencia lo hacen ideal para piezas de alto rendimiento.
El poliéster es una fibra sintética con excelente resistencia a la abrasión. Se usa comúnmente en tapicería, ropa de trabajo y equipos al aire libre.
