材料耐磨性与硬度的关系分析

耐磨性对于矿用电缆、漆包线等是一项重要的力学性能。对于漆包线绝缘涂层来讲，并不要求它有特别高的弹性、塑性和力学性能，而要求它有优良的耐磨性。通常所说高强度漆包线并不是指它的机械强度有多高，而是指它对导线粘得牢、耐磨性高。只有耐磨的漆包线才可在其外面不必包纱线，以减少电机尺寸。

所谓的耐磨性是指材料抵抗磨损的能力，或者在摩擦过程中尺寸和重量不易改变的性能。造成材料磨损的主要原因是由于外界摩擦力所引起的应力的局部集中，造成表面材料以小颗粒的形式断裂下来。对低分子固体，对抗应力集中的只有表面硬度。而对于高分子化合物则尚可调整其弹性，以控制其应力的局部集中。高聚物材料耐磨性主要通过其表面硬度和弹性适当的配合获得。

硬度和弹性这两个因素都和分子结构有着密切关系。表面硬度一般来自于结构排列的高度对称和高度有序。例如硬度最大的金刚石，便是整个物体构成一个高度对称和高度有序的立方晶系的晶体。但对于高分子化合物，特别是高弹体的橡胶，非但得不到对称性、规整性非常好的结构，而且甚至不可能具有明显的结晶相。对于高聚物，这个表面硬度一般来源于①极性基团；②坚硬的环；③严格的几何异构或立体异构；④交联（体型结构）；⑤分子量大。

聚氨酯橡胶便是在这一思想下取得的成就。它的原理是先制成线性的聚酯或聚醚，作为供应弹性和相当程度的极性结构的橡胶基本单元，然后借助聚酯或聚醚端基上的活性氢和二元异氰酸酯的作用，把它们联成更长的链，并可利用异氰酸酯的反应能力使线性大分子交联。于是异氰酸酯就成为供应表面硬性的结构，结果聚氨酯橡胶就成了耐磨性非常大的橡胶。它作为轮胎，其寿命可以和汽车的寿命相当，不至于因磨损而报废。(www.xing528.com)

以二烯烃类聚合为基础的橡胶，由于主链中的隔离双链以及烃链已保证其具有相当的弹性，所以其耐磨性关键在于表面硬度。天然橡胶之所以还相当耐磨，来自其中严格的顺式几何异构，丁基橡胶由于交联很少或根本就不交联，耐磨性不及天然橡胶。丁苯胶由于引进了苯环，所以有较好的耐磨性。

同样，在现有的高强度漆包线中，几乎都存在有表面硬度和弹性适当配合的结构，当然其程度并不相同。对于以耐热著称的硅有机漆和聚四氟乙烯漆。则由于前者不具有构成表面硬度的结构而后者并不具有弹性的结构，耐磨性都比较差。而聚氨酯漆通过交联和引入苯环，提高了耐磨性。