对塑料表面的润滑原理(3.5)

　　随着运动的继续，均匀散布在润滑剂中的高分子物质，总有一些恰好处于两对摩面直接触点之间，成为隔离物，它们也因此受到挤压与剪切。再来看两接触点间没有高分子进入前的状况。假如每个摩擦面上只吸附有油的单分子层，那么，两表面被二层分子隔开，也就是边界膜厚度只有两个分子层厚。现在，有一粒直径以微米计的高分子微粒进入两分子层间，这时接触点间的间隔为二个油的单分子层加上高分子微粒的直径，远远大于摩擦面间其它接触处的距离。所以，原有的大多数接触点将暂时不能接触，只有少数中间夹有高分子物的点保持接触。这些点也就承受全部负荷。我们知道，油中极性分子在金属上的吸附并不十分牢固，可以脱吸。在这少数接触处，因承受全部负荷，压力极大，温度也高，固体的高分子物体受到两面挤压，使它将原先吸附在接触部位上的极性分子排挤开，它自身上的极性分子本来就附着不甚牢靠，自然也脱吸，它自己就成为金属对峙点间仅有的隔离物，顺应负荷方向变形，直到摩擦面上又有许许多多部位也来分担负荷为止。在紧接着的两摩擦面相对运动中，夹在接触点间的高分子又受到剪切，这时可能发生几种情况：高分子微粒粘附在运动件上，随运动件离去；粘附在静止件上，脱离两接触点仍然在润滑剂中飘浮；被剪切开，分别粘附于两面或飘入油中。不论实际上是哪一种情况，在受到强大外力作用的瞬间，高分子与两面都贴紧了，距离近到原子相互接近的程度。这时温度又很高，高分子物中大分子链的运动倾向增强，在外力大于分子间力（范德华力）条件下，大分子间易于滑脱，而在外力大于化学键（主价力）条件下，大分子链则会断裂。这时，发生微量高分子物质或单个大分子脱离本体，在范德华力与库伦力作用下，与金属结合是完全可能的。这样，经过足够长时间的摩擦后，金属表面上接触过的点上，均先后形成了高分子膜，又经过足够长的时间，高分子膜才有相当的厚度。当然，高分子膜会含有油分子层。高分子膜不断生成，不断被磨掉，如此反复循环，永无休止。这样，已经很清楚，在摩擦表面上形成的高分子膜，并不是同时覆盖满整个表面、连续而完整的薄膜，不过是无数极为微小的、互不相连的薄膜的统称。实际上，塑料与金属对摩后，在金属表面上形成“转移膜”的形貌也如此。在这些高分子微膜的四周，会有高分子的物质以各种方式与各种形式依附与吸附，形成一个个极微小的依附层与吸附层。这样，这些各不连续的膜与层交织起来，组成一张宏观看起来大体连续而占据整个摩擦表面的高分子层。两对摩面上都形成高分子层后，加上铺展在高分子层上的油膜，能有效地将两对摩面隔开而起润滑作用。这层膜在高压、大的剪切力、刮削、硬物或尖锐物穿透下工作，处于不断被破坏又不断生成的循环之中。所以，高分子-油润滑剂有一定的寿命。当高分子物质大部分被破坏，降解的高分子将使油污浊而失去润滑性能。

　　以上分析，除了从我们拍摄的金相照片与显微观察得到证实外，还有从得到的摩擦系数变化规律的曲线可以佐证。在我们得到的数十条高分子-润滑剂润滑下摩擦系数曲线中，其变化规律无一例外的是：一开始，摩擦系数值较大；随后，摩擦系数值缓慢地下降。例如，在高分子-油润滑条件下，起始阶段的摩擦系数是0.08，最后降到0.06；而0.08正好是油润滑稳态下的摩擦系数值，而0.06又较接近该高分子的摩擦系数。

　　除了以上介绍的原理外，有时也使用直接向塑料摩擦副接触界面上抛撒诸如聚四氟乙烯粉未进行润滑的方法。

　　据1991年初报导，已经成功地使聚缩醛树脂同聚物的分子末端，与具有优良润滑性能的其它聚合物分子直接进行化学结合，使新合成的树脂具有高度润滑性。这为塑料摩擦副的润滑开辟了一条理想的途径。

　　除以上论述外，还可把高分子加入发动机油中作添加剂。例如把聚四氟乙烯添加在发动机油中，作为润滑添加剂使用，这种油的使用，可以节约燃料油14.8%。

　　此外，上述所有的复合润滑，都是同时运用各种润滑手段或润滑剂，而各类润滑剂的组合，基本上都是物理混合。近年来已经出现了化学方法，使塑料含油。如著名的环氧树脂涂层，选用二间苯二甲三胺作为常温固化剂，通过反应，可以生成交联密度大的网状体型结构的含油涂层。这样的涂层可以在干摩擦条件下正常工作。这是因力在摩擦系统工作时，润滑油不断从涂层次表层向表面迁移，在表面形成油膜。已经在金属切削机床的导轨上实际使用，效果良好。这使取消供油装置、供油系统及密封件成为可能。

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