Как отрегулировать коэффициент поверхностного трения нетканых материалов?

2025-12-03 14:35:11

Регулировка коэффициента поверхностного трения нетканых материалов в основном достигается за счет трех аспектов: обработки поверхности волокна, структурного проектирования и функциональных добавок. Обработка поверхности волокна представляет собой прямой метод. Плазменная обработка может привести к появлению на поверхности волокна полярных групп или шероховатых микро/наноструктур, тем самым изменяя силы взаимодействия на контактной поверхности. Низкотемпературная плазменная обработка, сохраняя внутренние свойства волокна, регулирует коэффициент трения за счет изменения химического состава поверхности. Технология физического осаждения из паровой фазы (PVD) позволяет создавать покрытия с низким коэффициентом трения, такие как алмазоподобные углеродные пленки, на поверхности волокна, что значительно снижает сопротивление скольжению. Модификация химической прививки фиксирует силаны или фторуглеродные соединения на поверхности волокна посредством ковалентной связи, образуя стабильный интерфейс с низким коэффициентом трения.

Конструктивный дизайн обеспечивает более макроскопический контроль коэффициента трения. Изменяя плотность и ориентацию расположения волокон, можно создать анизотропные характеристики трения, при этом разница трения между машинным направлением и поперечным направлением достигает более 30%. Создание трехмерных структур, таких как тиснение поверхности или текстурированные рисунки, может уменьшить фактическую площадь контакта, тем самым снижая кажущийся коэффициент трения. В многослойных композитных структурах сочетание поверхностных слоев с разными фрикционными свойствами с подложкой позволяет добиться градиентного изменения фрикционных характеристик. Выбор диаметра и длины волокна также влияет на поведение трения; Короткие волокна более мелкого размера легче образуют гладкие поверхности, а длинные волокна более крупного размера создают более высокое сопротивление трению.

Использование функциональных добавок обеспечивает гибкие методы регулировки. Твердые смазочные материалы, такие как порошки графита и дисульфида молибдена, добавленные к волокнистому полотну в соотношении 1-3%, могут образовывать передающую пленку на границе трения; силиконовое масло или отделочные средства на основе фтора образуют на поверхности волокна смазочный слой на молекулярном уровне за счет пропитки; введение наночастиц (таких как SiO2 или TiO2) модулирует фрикционные свойства за счет изменения морфологии поверхности. При выборе этих добавок необходимо учитывать их совместимость и долговечность с основанием, чтобы избежать миграции или осыпания во время использования.

Постобработка играет решающую роль в формировании коэффициента трения. Сочетание температуры и давления горячей прокатки влияет на гладкость поверхности; высокая температура и давление света создают глянцевую поверхность и уменьшают трение, в то время как низкая температура и высокое давление сохраняют больше волосков волокна и увеличивают трение. Давление воды и расположение сопел в процессе гидроперепутывания определяют степень перепутывания волокон, тем самым влияя на объемность поверхности. Тип и распространение химических клеев также меняют межфазные свойства; Полиуретановые клеи обычно обеспечивают более низкий динамический коэффициент трения, чем акриловые клеи. Совместное использование этих способов регулировки позволяет точно регулировать коэффициент поверхностного трения нетканых материалов в широком диапазоне 0,15-0,8.