Việc sử dụng chất độn trong cỏc vật liệu phenol fomandehyt rất đa dạng và phong phỳ, nú đúng một vai trũ hết sức quan trọng trong việc cải thiện, nõng cao cơ lý của vật liệu. Theo cỏc nhà sản xuất và cỏc chuyờn gia nghiờn cứu sử dụng chất độn trong chế tạo vật liệu ma sỏt nhằm giải quyết ba yếu tố sau:
* Cải thiện, tăng cường cơ lý của vật liệu ma sỏt, giảm sự biến dạng dưới tỏc dụng của ngoại lực, tăng tốc độ bền va đập.
Điều này cú thể thấy rừ khi nghiờn cứu bảng sau:
Tớnh chất cơ lý Nhựa khụng độn Nhựa độn bột gỗ Nhựa độn bột amiăng Độn sợi thuỷ tinh Độ co ngút 0,08 0,006 0,003 0,005 Độ bền uốn MPa 10 62 82 85 Nhiệt độ làm việc 150 160 175 175
Khối lượng riờng g/cm3
1,15 1,4 1,4 1,6
* Tăng độ bền nhiệt, khả năng dẫn nhiệt của sản phẩm.
Ổn định cỏc tớnh chất cơ lý khỏc khi nhiệt độ của bề mặt và toàn bộ vật liệu tăng lờn trong quỏ trỡnh sử dụng.
Theo cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu của M.Antle(1964), I.VKragelski (1965), JBbaler thỡ sự phõn tỏn nhiệt của lớp bề mặt, vật liệu cũng là một tỏc nhõn gõy ảnh hưởng đến độ mài mũn và hệ số ma sỏt của vật liệu. Khi làm việc, nhiệt toả ra trờn bề mặt ma sỏt rất lớn do đú nếu sản phẩm cú độ dẫn nhiệt kộm dẫn đến cú sự chờnh lệch nhiệt độ giữa lớp bề mặt và lốp trong của vật liệu bị quỏ nhiệt cục bộ, xuất hiện cỏc rạn nứt liờn kết trờn bề mặt phõn chia pha gõy nờn làm tăng độ mài mũn và khả năng duy trỡ sự ổn định hệ số ma sỏt bị suy giảm.
Với khả năng dẫn nhiệt cao hơn polyme vớ dụ chất độn kim loại cú độ dẫn nhiệt cao hơn khoảng 1000 lần cỏc polyme nờn khi đưa cỏc chất độn vào vật liệu ma sỏt polyme Compozit nhất là chất độn dạng bột thỡ độ dẫn nhiệt của sản phẩm tăng lờn. Cỏc chất độn dạng bột với hàm lượng trong tổ hợp vật liệu nhỏ hơn 70% thể tớch thỡ cú thể tăng độ dẫn nhiệt của sản phẩm lờn 20 lần.
Thay đổi độ mài mũn ổn định cỏc đặc tớnh về ma sỏt của vật liệu: J.K Laucaster (1968),Pratt (1972) đó tiến hành thớ nghiệm, nghiờn cứu ảnh hưởng của một số loại chất độn nh mica, bột titan, grafit, oxyt chỡ, sợi amiăng.. đến tớnh cơ lý của vật liệu ma sỏt trờn cơ sở nhựa PE đó rút ra được những kết luận:
- Cỏc loại chất độn đó làm nộn lờn từ 2-3 lần.
- Giảm độ mài mũn từ 47.10-10cm3/cm.kg xuống cũn 7-8.10-10 cm3/cm.kg, thậm chớ xuống cũn 3.10-10cm3/cm.kg với trường hợp thờm 25% sợi amiăng.
Bờn cạnh đú là giảm độ biến dạng khi cú tỏc dụng của tải trọng ở tải trọng 10MPa độ biến dạng giảm từ 13,5% xuống cũn 3,4% với bột mica và 5,9% với bột grafit.
Ngoài ra việc sử dụng chất độn cũn là một yếu tố giảm được giỏ thành của sản phẩm. Ngoài yếu tố chất lượng thỡ yếu tố giỏ thành sản phẩm được cỏc nhà sản xuất rất lưu tõm.
Chất độn sử dụng để sản xuất vật liệu ma sỏt polyme Compozit trờn cơ sở nhựa phenol fomandehyt thường được phõn loại theo bản chất hoỏ học của chỳng và chia làm hai loại chớnh.
- Cỏc chất độn hữu cơ: bột gỗ, sợi bụng grafit than đen...
- Cỏc chất độn dạng khoỏng: amiăng, mica, sợi thuỷ tinh, oxyt kim loại. Ngoài tớnh chất cơ lý hoỏ và hàm lượng chất độn trong vật liệu cú ảnh hưởng đến tớnh chất của sản phẩm. Diện tớch bề mặt quyết định đỏng kể đến độ bỏm dớnh giữa chất độn và chất dớnh kết.
Cơ hạt (sợi) càng nhỏ thỡ diện tớch bề mặt riờng càng nhỏ, mức độ phõn tỏn vào cỏc chất dớnh kết càng cao làm tăng khả năng bỏm dớnh của polyme với chất độn tạo cho vật liệu cú độ đồng đều cấu trỳc, tăng khả năng phõn tỏn nhiệt ổn định hệ số ma sỏt mài mũn trong quỏ trỡnh làm việc dẫn đến nõng cao tuổi thọ của sản phẩm. Thụng thường chất độn dạng hạt được sử dụng cú kớch
thước cỡ hạt từ 40-50 àm. Trong một số trường hợp đặc biệt cú thể dựng cỡ
hạt tới 300àm.
Khi so sỏnh sử dụng chất độn dạng sợi với dạng hạt thỡ chất độn dạng sợi cú tỏc dụng tăng cường tớnh chất của vật liệu nhiều hơn, so với chất độn dạng bột. Tuy nhiờn chất độn dạng bột lại cú khả năng phõn tỏn tốt, cấu trỳc của sản phẩm đồng đều hơn, giảm được độ co ngút trong quỏ trỡnh chế tạo.
Tại đõy khảo sỏt cụ thể một số loại chất độn thụng dụng trong quỏ trỡnh chế tạo vật liệu trờn cơ sở nhựa Phenol-fomanđehyt.
1. Amiăng:
Là chất độn cú nguồn gốc khoỏng chất, cấu trỳc tự nhiờn ở dạng sợi. Amiăng cũng cú nhiều loại nhưng thường được dựng chủ yếu là Crysolit đú là hyđrat mage Silicat(3Mg0.2Si02..2H20). Amiăng dễ dàng được thấm ướt bởi cỏc loại nhựa kể cả những loại cú độ nhớt cao. Trở về mặt hoỏ học, trong mụi trường kiềm amiăng cú thể chứa được ở 1000C với thời gian dài.
Ưu điểm lớn nhất mà nhờ đú nú được sử dụng nhiều trong tổ hợp vật liệu ma sỏt là khả năng khụng chỏy và tuỳ thuộc vào thành phần cú thể bị phõn huỷ
ở những nhiệt độ khỏc nhau từ 1170 -14500C. Đỏp ứng được yờu cầu về độ
bền nhiệt độ cao trong quỏ trỡnh làm việc của vật liệu ma sỏt.
2. Mica.
Mica được sử dụng 2 loại chủ yếu là Musconit-H2KAl3(SiO4)3 và phologopit-HK(MgF)3Mg3(AlSiO4)3.
Mục đớch sử dụng: Giảm độ mài mũn của sản phẩm. 3. Bột gỗ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Là loại chất độn rẻ nhất và được sử dụng rộng rói trong cụng nghiệp sản xuất vật liệu ép trờn cơ sở phenol fomandehyt.
Bột gỗ được sản xuất từ những loại gỗ mềm như gỗ thụng, võn sam, gỗ bạch dương... Bột gỗ cú khả năng phối trộn tốt tạo cho sản phẩm khụng bị co ngút, nứt rạn.
Cũng cần lưu ý rằng bột gỗ là một tỏc nhõn làm tăng độ hỳt ẩm và khả năng hấp thụ cỏc hoỏ chất khỏc do cỏc nhúm chức như -OH, -CO,-NH... cú trong gỗ. Do vậy cần được sấy khụ (độ ẩm dưới 8%) và chiếm khoảng 50% trọng lượng so với toàn bộ hỗn hợp ép.
4. Silicat.
Cụng thức hoỏ học: MgO.2SiO2.2H2O thường được dựng với cỡ hạt 0,015
mm. Silicat cú tỏc dụng tăng độ ổn định kớch thước bền nhiệt, bền hoỏ, tăng độ cứng và tớnh cỏch điện của sản phẩm.
5. Bột kim loại.
Thường sử dụng cỏc loại bột oxyt kẽm, oxyt magie, bột đồng, nhụm... cỏc bột kim loại này cho vào cú tỏc dụng làm tăng một số cơ tớnh của sản phẩm như giảm độ mài mũn, tăng khả năng dẫn nhiệt... Trong một số trường hợp làm tăng hệ số ma sỏt của vật liệu.
6. Bột cao su
Thường được sản xuất từ cỏc loại cao su tổng hợp đó lưu hoỏ với cỏc cỡ hạt từ vài trục đến vài trăm àm. Bột cao su làm tăng độ bền va đập, độ bền
uốn của vật liệu.