一、核心概念：静摩擦系数与动摩擦系数

- 静摩擦系数（µs）：启动两个相对静止表面间相对运动所需的zui大摩擦力与法向力的比值。

- 动摩擦系数（µk）：维持两个表面间恒定速度相对运动所需的摩擦力与法向力的比值。通常 µk ≤ µs。

 二、常用测试方法

主要分为两大类：倾斜法和水平牵引法。后者是实验室和工业界最标准、常用的方法。

 方法一：倾斜法（简易/定性评估）

适用于快速、非精确的初步评估。

1.  原理：将一块试样固定在倾斜平面上，另一块试样放置其上，缓慢增加平面倾角，直到上方的试样开始下滑。

2.  步骤：

    - 将试样A（底板）固定在一个可精确调节角度的平台上。

    - 将试样B（滑块）以特定接触面（通常为测试面）朝下，放置在试样A上。

    - 以缓慢、均匀的速度（如1.5°/秒）抬高平台一端。

    - 记录当试样B开始匀速下滑时的角度θ（临界角）。

    - 计算：摩擦系数 µ = tanθ

3.  优点：设备简单、快速。

4.  缺点：精度较低，难以准确区分静/动摩擦，不适用于太软或太粘的材料。

(图片为：深圳市普云电子有限公司出品的PY-E612微电脑摩擦系数测定仪，摩擦系数试验机适用于测量印刷包装材料和塑料薄膜及玻璃制品的静摩擦系数和动摩擦系数，通过测定材料的摩擦系数，进一步加强对塑料薄膜特别是对包装用薄膜的滑爽性的测定，是造纸、包装行业、医疗行业、质检机构等部门理想的检测仪器。微电脑摩擦系数测试仪，静态和动态摩擦系数测定仪 (平面法)适用于包装印刷纸张薄膜表面爽滑性能测试，检测药包纸与测试材料两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，测定材料的摩擦性能可以通过材料的动静摩擦系数来表示。包装印刷材料表面滑爽性能通过测试其动摩擦系数和静摩擦系数指标来检验其爽滑性，以便在高速生产线上能够顺利地进行输送与包装，满足产品高速包装的需求。)

 方法二：水平牵引法（标准方法，如ASTM D1894, ISO 8295）

这是应用广的实验室方法。

1.  原理：在水平面上，用传感器测量以恒定速度牵引滑块所需的力。法向力由滑块自重或外加配重提供。

2.  所需设备：摩擦系数测试仪，通常包括：

    - 水平测试平台

    - 可移动的滑块（通常重200g±5g，底面可粘贴试样）

    - 力传感器（精度高）

    - 电机驱动系统（以恒定速度，通常为150±30mm/min牵引）

    - 数据采集与分析系统

 三、标准测试步骤（以ASTM D1894为例）

以下是进行精确、可重复测试的标准流程：

步骤1：环境调节与样品准备

1.  标准环境：将试样在23±2°C， 50±5%RH的标准温湿度条件下放置至少24小时。温湿度对许多材料（尤其是塑料薄膜、纸张）的摩擦性能影响巨大。

2.  试样制备：

    - 裁切至少3对尺寸一致的试样（如63.5mm x 63.5mm）。

    - 一块作为底板，固定在测试平台上。

    - 另一块作为滑块面，平整地粘贴在标准滑块（如200g）的底面，确保无气泡、无皱褶。

    - 测试前，用不掉毛的布或清洁剂轻轻擦拭试样表面，去除灰尘和指纹。

步骤2：设备校准与设置

1.  将仪器调至水平。

2.  校准力传感器，确保归零。

3.  设置测试速度（标准为150mm/min）。

4.  设置测试行程（通常为150mm）。

步骤3：安装试样

1.  将底板试样平铺并固定在测试平台上，测试面朝上。

2.  将贴有滑块试样的滑块，小心地放置在底板一端，确保两试样测试面接触，且滑块的运动方向与牵引方向平行。

3.  如需模拟特定压力，可在滑块上加装标准砝码。

步骤4：执行测试

1.  启动测试。电机会以恒定速度牵引滑块下的绳子或皮带。

2.  力传感器实时记录整个滑动过程中的摩擦力变化曲线。

3.  测试完成后，设备自动停止。

步骤5：数据读取与分析

从摩擦力-位移曲线上读取关键值：

- zui大峰值力（Fs）：通常出现在启动瞬间，用于计算静摩擦系数（µs）。

- 平均滑动摩擦力（Fk）：在平稳滑动段（通常取中间50%的行程）的平均力，用于计算动摩擦系数（µk）。

- 计算：

    µs = Fs / N （N为法向力，通常为滑块重量+砝码重量）

    µk = Fk / N

步骤6：重复测试与报告

1.  每一对材料组合至少测试3次，取平均值作为最终结果。

2.  报告内容需包括：测试标准（如ASTM D1894）、环境条件、试样描述、滑块重量、测试速度、静/动摩擦系数（平均值和偏差）、任何异常现象。

 四、不同材料/行业的特殊考虑

- 塑料薄膜/包装材料：这是最典型的应用。测试时需注意薄膜的测试面（内对内、外对外、内对外），以及是否有印刷、涂层。

- 纸张/纸板：测试方向（机器方向MD vs. 横向CD）对结果有显著影响。

- 纺织品：常测试织物与织物、织物与其他材料（如皮肤模拟材料）间的摩擦，关注手感（爽滑或涩滞）。

- 金属/固体材料：可能使用销-盘式摩擦磨损试验机，在更高的压力和速度下测试，并可能涉及润滑剂。

- 轮胎/地面：在专业的大型设备上进行，模拟不同路面（湿/干）、温度和速度条件。

 五、关键影响因素与注意事项

1.  表面状态：清洁度、粗糙度、是否有油污、灰尘。

2.  接触时间：两表面接触后到开始测试的时间（“停留时间"）会影响静摩擦，标准中通常规定为1分钟。

3.  测试速度：速度越高，摩擦系数可能变化（通常是降低）。

4.  正压力：对于非刚性材料，压力不同可能导致接触面积变化，从而影响结果。

5.  均匀性：材料表面的均匀性（如薄膜的爽滑剂分布）会导致测试结果波动，这正是需要多次测试的原因。

总结建议：对于正式的研发或质量控制，务必遵循相关国际/国家/行业标准（如ASTM、ISO、GB/T），使用经校准的专业设备，并在标准环境下进行测试，以确保结果的准确性、可重复性和可比性。对于初步评估，倾斜法是一个有用的工具。