2.6 PTFE分散液浸渍制品
PTFE分散液是平均粒径为012μm～013μm,PTFE树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液粘度010.5Pa·s～01020Pa·s,浓度为60%左右,PH值9～10。用PTFE分散液浸渍石棉、玻璃纤维、玻璃布、多孔金属材料所制得的制品具有优良的性能,不吸水,具有良好的不粘性、润滑性与气密性,在高温时仍具有优良的耐化学腐蚀性且比未浸渍的坯料具有更高的机械强度。
(1)PTFE浸渍石棉 一般采用45%左右的PTFE分散液,浸渍后在100℃左右干燥,用来编织圆形或方形的动密封件。
(2)PTFE浸渍玻璃纤维 玻璃纤维必须清洗后才浸渍在PTFE分散液中,100℃下干燥,然后在280℃～290℃烘焙再烧结。
(3)PTFE浸渍多孔金属 由多孔金属浸渍PTFE所形成的产品称氟塑料金属,可加工成轴承、活塞环、导向套、导轨、球型支承座等部件,广泛应用于化工、机械、汽车、交通、纺织,电机等行业中。
所有多孔金属必须具有30%～40%孔隙率。PTFE分散液浓度60%,采用真空浸渍,真空度98.5KPa,在100℃±10℃干燥4小时。然后在370℃±10℃烧结炉中用惰性气体保护烧结。
2.7 聚四氟乙烯填充制品
在PTFE制品中,填充PTFE制品是产量最大的一种,在国外填充PTFE一般由PTFE树脂生产厂来完成,如德国Hoechst公司的HosTaflonTF4000系列,HosTaflonTF3000系列以及HosTaflon2000系列。而我国由于PTFE树脂生产技术落后于加工技术,PTFE填充技术都是在制品加工厂来完成。通过在PTFE树脂中添加无机类、金属类及高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性、抗冷流性、耐热性、尺寸稳定性等。填充后的制品与纯PTFE相比,耐压性提高5～10倍,耐磨性提高1000倍,线膨胀系数降低80%,导热性提高5倍,并且降低了体积电阻与表面电阻,主要应用于机械工业中作无油润滑轴承,轴承垫衬,活塞环,机床导轨等,近年来,国外在化工防腐方面,以填充PTFE作为管道,阀门,泵等的衬里的应用发展迅速,这是填充PTFE新的应用领域。根据这些要求常用的填料有:玻璃纤维、碳纤维、石墨、石砂、二硫化钼、无定形炭、氟化钙、青铜粉、陶瓷、聚酰亚胺、聚苯、聚对羟基甲酸酯等。
填充PTFE制品一般采用模压成型工艺:影响填充PTFE制品质量的好坏主要取决于树脂填充剂的选择,配方的设计,物料混合均匀程度等因素。目前用于填充PTFE的混合方法有三种:(1)干法混合工艺要求混料装置快速,均匀无死角,适用于一般要求的制品。(2)溶剂混合,溶剂为丙酮或甲醇,适用玻璃纤维填充PTFE。(3)湿法混合:采用这种工艺成型的制品机械强度高,磨耗低,耐腐蚀性好。填充PTFE制品的成型压力取决于填料在PTFE中的体积比,如:含5%填料成型压力250巴;含6%～10%填料成型压力350巴;含12%～25%填料成型压力500巴;含大于25%填料成型压力700巴。填充制品的烧结工艺与纯PTFE相同。但对含有MoS2的填充制品要求360℃时在空气介质中烧结,或380℃时在氮气介质中烧结。含玻璃纤维的填充制品适宜在氮气介质中烧结。
填充PTFE制品的组分根据填充制品的应用环境来决定,有单一填料填充,也有几种填料复合填充。如:20%SiO2填充PTFE用作氧气压缩机活塞环,10%聚酰亚胺、15%玻璃纤维、5%石墨复合填充的PTFE用作氢增压机活塞环等。由于单一填料能改善PTFE一些性能但对其它一些性能带来不利影响,如玻璃纤维填充PTFE耐磨损寿命可增加1000～2000倍,使用极限PV值约增加10倍,但摩擦系数有所增大,负荷形变量约减少10%;再如石墨的加入改进了PTFE尺寸稳定性耐药品性,耐压缩蠕变性和导热性,但耐磨性较差。因此通常采用几种填料填充来获得性能优异的填充PTFE制品。如应用于注塑机上的PTFE轴承是由PTFE填充玻璃纤维,石墨,炭纤维,铜粉和Fe2O3制成,其机械性能,导电性能,冷流性和耐磨损性都得到提高。用于镗床上的导轨带是由玻璃纤维,石墨,青铜粉,MoS2填充PTFE复合材料制作的。用于进口设备配套件高强耐磨填充PTFE密封件,由本溪市玻璃钢厂研制成功,它是由15%玻璃纤维,10%碳纤维填充PTFE制成的,其摩擦系数为0117,磨耗量为01000.,磨痕宽度3.7,达到和超过进口设备随机配件要求。对填充PTFE的研究国内外主要在不断开发其新的应用领域。对已开发的产品进行系列化。不断寻找新的填充材料,如聚苯硫醚,聚酰亚胺,聚苯酯,高分子液晶等轻质材料作填充剂在国外发展很快,是一类很有前途的填充PTFE新品种。国内应优先发展需求量大流动性好的玻璃纤维、碳纤维、石墨、青铜粉填充PTFE。充分利用我国稀土丰富的自然资源,开发稀土填充PTFE新型材料。
3 结语
综上所述,聚四氟乙烯的成型制品种类繁多,已被广泛的应用于工业、农业、国防、生活等各个领域。国外根据聚四氟乙烯的不同用途及制品的加工特点,开发出各种品级的聚四氟乙烯,满足了现代人们对个性化的需求。随着我国聚四氟乙烯应用领域的不断开发,增加聚四氟乙烯的品种以及对现有的品种进行系列化将是今后我国科研工作者的一个重要研究方向。
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