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摩擦系数及材料摩擦系数的相关介绍

2010年12月16日 发表评论 阅读评论

  摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有关,而和接触面积的大小无关。摩擦系数是考察包装薄膜的一项重要指标。因为在包装过程中的摩擦力常常既是动力又是阻力,因而其大小应控制在适当的范围内。通过测量材料的滑爽性(摩擦系数),可以控制调节材料生产质量工艺指标。

1. 摩擦系数介绍
  摩擦系数是各种材料的基本性质之一。当两个相互接触的物体之间有相对运动或相对运动趋势时,其接触表面上产生的阻碍相对运动的机械作用力就是摩擦力。某种材料的摩擦性能可以通过材料的动静摩擦系数来表征。静摩擦力是两接触表面在相对移动开始时的最大阻力,其与法向力之比就是静摩擦系数;动摩擦力是两接触表面以一定速度相对移动时的阻力,其与法向力之比就是动摩擦系数。摩擦系数是针对一组摩擦副来讲的,单纯说某种材料的摩擦系数是没有意义的,同时必须指明组成摩擦副的材料的种类,并说明测试条件(环境温湿度、载荷、速度等)以及滑动材料。
  多数学者认为摩擦力的本质是由两物体接触面上的分子间内聚力引起的。然而事实上,对于两个相互接触的物体来讲,只有在表面间的微观凸起才相互接触,而大多数地方是不接触的,因此实际接触面积远小于表观接触面积(即我们所测定的试样面积)。摩擦阻力与实际接触面积成正比(不是与表观接触面积成正比),一般实际接触面积又与表面上的正压力成正比,因此摩擦力与正压力成正比。不同材料间接触面上分子间的内聚引力不同,这将影响到物体间的摩擦力,因此不同材料间的摩擦系数也就不同。
2. 塑料薄膜的摩擦系数
  高分子聚合物在软包装行业中获得了广泛的应用,材料表面的摩擦系数是包装机器运行速度以及包装物易开启性的主要影响因素之一,在制作过程中加入添加剂(如爽滑剂和抗粘连剂)是一种调节塑料表面摩擦系数的常见方式。
  爽滑剂按照功能分为内爽滑剂和外爽滑剂两类:内爽滑剂能促进聚合物大分子链或链段相对运动,从而改善物料流动性;外爽滑剂则是与聚合物基团相容性差的极性有机化学品,在聚合物链的布朗运动作用下,这些分子迁移到薄膜表面形成一层油性表面,从而起到改善薄膜表面性能的爽滑作用并降低材料表面的摩擦系数。
  抗粘连剂一般是粒径2μm~4μm的固体粉末,加进薄膜表层可以形成许多凸起,使薄膜层与层之间的实际接触面积减少,从而降低粘结力,相互滑动就会比较容易,有利于摩擦系数的降低。
  此外,由于静电吸附力不但会影响薄膜之间的摩擦系数,还会影响材料的多种物理性能,因此抗静电剂也是常用的添加剂的一种。
不过不同种类的添加剂与薄膜结构的兼容性不一样,迁移到材料的表面并对材料的表面起到一定的润滑作用的添加剂存在时间及保存环境的依赖性,而且添加剂对材料表面的作用均匀性也往往并不是完全一致的,所以材料表面的摩擦系数会表现出不一致的特点。在进行材料摩擦系数的比较试验时应注意试验要同时进行,除非是进行材料老化效果的研究。
3. 静摩擦系数和动摩擦系数
  静摩擦系数,如果两表面互为静止,那两表面间的接触地方会形成一个强结合力-静摩擦力,除非破坏了这结合力才能使一表面对另一表面运动,破坏这结合力-运动前的力-对其一表面的垂直力之比值叫做静摩擦系数;动摩擦因数是彼此接触的物体向对运动时摩擦力和正压力之间的比值。不同材质的物体的动摩擦因数不同,物体越粗糙,动摩擦因数越大。通常情况下动摩擦系数小于静摩擦系数。

  摩擦系数的存在、合适与否不但会影响薄膜的生产和使用,也会对包装物的易开启性产生影响,因而是包装材料的基础检测项目之一。虽然这项检测的普及率非常高而且检测原理简单易懂,但是一些试验注意事项仍需要试验人员特别留意。本文只针对摩擦系数进行了详细介绍,后期我们将继续就摩擦系数检测的方法特点及注意事项仔细介绍,敬请关注!

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