專利名稱：高耐磨工程塑料的離子注入表面改性方法
技術領域：
本發明涉及一種高耐磨工程塑料的離子注入表面改性方法，屬材料和物理技術領域。種常用工程塑料的離子注入表面改性工藝過程，目的是為了提高它們的表面耐磨性，涉及。
上述幾種工程塑料由于具有優良的綜合機械性能，經常用做家用電器、汽車和機械設備等上的承受摩擦磨損的零部件，在所有工程塑料的產量中，它們占有很大的比例。由于塑料固有的低硬度和低耐磨性，使它們的應用在一定程度上受到限制。
離子注入工藝過程簡單、高效并且無污染。
本發明的目的是提出一種高耐磨工程塑料的離子注入表面改性方法，將離子注入技術應用于塑料表面改性，探索離子注入的最佳工藝參數，在保持塑料原有性能不變的前提下提高塑料表面耐磨性，延長它們的使用壽命和擴大使用范圍。
本發明提出的高耐磨工程塑料的離子注入表面改性方法，其過程是將待處理工程塑料放入離子注入設備中對塑料進行離子注入，待處理的塑料可為尼龍6、尼龍66、MC尼龍、聚苯醚(PPO)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，設備中靶的種類為碳、鋁、鈦、鐵中的任何一種，真空室的壓力為10-5torr以下，對設備施加加速電壓為50～60kV，離子束束流強度為0.4～1.0mA，離子束束流密度為(0.35～0.88)×10-2mA/cm2，注入時間為3～150分鐘。
實施例1～12列于下表。<
上述各實施例的效果如下其中摩擦磨損實驗條件為，環塊接觸形式；法向載荷0.5kg；滑動速度0.42m/s；磨損時間5分鐘；干摩擦，實例1未注入尼龍6的比磨損率約為27.8×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.36；C離子注入尼龍6后，表面無可見磨損，幾乎為零磨損，摩擦系數約為0.33。C離子注入后尼龍6耐磨性明顯提高，摩擦系數沒有太大變化。實例2Al離子注入后，尼龍6的比磨損率約為2.44×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.34，尼龍6的耐磨性提高10多倍，摩擦系數變化不大。實例3Ti離子注入后，尼龍6的比磨損率約為2.6×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.23，尼龍6的耐磨性提高9倍多，摩擦系數下降35％。實例4未注入尼龍66的比磨損率約為44×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.25。Al離子注入后，尼龍66的比磨損率約為4.71×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.29，尼龍66的耐磨性提高8倍多，摩擦系數變化不大。實例5未注入MC尼龍的比磨損率約為41.4×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.25。Al離子注入后，MC尼龍的比磨損率約為5.03×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.42，MC尼龍的耐磨性提高7倍多，摩擦系數升高近70％。實例6未注入PPO的比磨損率約為93.4×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.47。Al離子注入后，PPO的比磨損率約為3.25×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.26，PPO的耐磨性提高27倍多，摩擦系數下降45％。實例7未注入PPO的比磨損率約為93.4×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.47。Ti離子注入后，PPO的比磨損率約為0.34×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.28，PPO的耐磨性提高270倍多，摩擦系數下降40％。實例8未注入PPO的比磨損率約為93.4×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.47。Fe離子注入后，PPO的比磨損率約為4.55×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.29，PPO的耐磨性提高19倍多，摩擦系數下降近40％。實例9未注入PET的比磨損率約為17.5×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.18。Al離子注入后，表面無可見磨損，幾乎為零磨損，摩擦系數約為0.20。Al離子注入后PET耐磨性明顯提高，摩擦系數沒有太大變化。實例10未注入PET的比磨損率約為17.5×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.18。Ti離子注入后，表面無可見磨損，幾乎為零磨損，摩擦系數約為0.17。Ti離子注入后PET耐磨性明顯提高，摩擦系數沒有太大變化。實例11未注入PBT的比磨損率約為52.62×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.21。Fe離子注入后，PBT的比磨損率約為2.27×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.31，PBT的耐磨性提高22倍多，摩擦系數上升近50％。實例12未注入PBT的比磨損率約為52.62×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.21。Al離子注入后，PBT的比磨損率約為3.25×10-6mm3/(Nm)，摩擦系數約為0.28，PBT的耐磨性提高15倍多，摩擦系數上升近30％。
權利要求
1.一種高耐磨工程塑料的離子注入表面改性方法，其過程是將待處理工程塑料放入離子注入設備中對塑料進行離子注入，待處理的塑料為尼龍6、尼龍66、MC尼龍、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯中的任何一種，設備中靶的種類為碳、鋁、鈦、鐵中的任何一種，真空室的壓力為10-5乇以下，對設備施加的加速電壓為50～60kV，離子束束流強度為0.4～1.0mA，離子束束流密度為0.35～0.88×10-2mA/cm2，注入時間為3～150分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種高耐磨工程塑料的離子注入表面改性方法,其過程是將待處理工程塑料放入離子注入設備中對塑料進行離子注入。本發明的方法,將離子注入技術應用于塑料表面改性,得到離子注入的最佳工藝參數,在保持塑料原有性能不變的前提下提高塑料表面耐磨性,延長了它們的使用壽命和擴大使用范圍。
文檔編號C08J7/12GK1272510SQ0010776
公開日2000年11月8日 申請日期2000年5月26日 優先權日2000年5月26日
發明者傘金福, 朱寶亮, 劉家浚 申請人:清華大學