PTFE的研究及其在密封上的应用

1994年第22卷,第4期工程塑料应用EngineeringPlasticsApplication1994Vol.22,No.4PTFE的研究及其在密封上的应用张振英杨淑丽(第五三研究所,济南)内容提要主要介绍PTFE的成型工艺、镇充改性品级及其在密封上的应用。关扭词PTFE密封应用1引言PTFE(聚四氟乙烯)是无极性直链型结晶聚合物。该聚合物为白色、无臭、无味、无毒的粉状物,浓缩分散液为乳白色乳状液体。其制品结晶度为5%~75%,温度>327℃时,结晶消失,制品完全透明。PTFE不受氧或紫外光的作用,不吸水,耐候性好,且具有阻燃性。PTFE耐高温性能和热稳定性极为突出,可在一25。℃~26。℃内长期使用;耐磨性好,自润滑性能优良,具有好的电绝缘性和耐电弧性,并且不受工作环境、温度和频率的影响;耐化学药品性优良,强酸、强碱、强氧化剂、油脂、酮、醚、醇等即使在高温下对它也不起作用;有突出的表面不粘性,且对光辐射有很高的反射率,但经辐射后变脆,剂量达106Gy时成为粉末。PTFE在连续载荷作用下易发生塑性变形,回弹性差.弯曲和压缩强度低,熔体粘度极高,难以用普通热塑性塑料加工方法加工。近几年,国内外采用各种填料对PTFE进行改性,提高了耐磨性和导热性等,同时也降低了成本。目前已知的填充料很多,如石墨、玻纤、碳纤、青铜粉、二硫化钥、稀土等。各国对PTFE的填充进行了大量研究,以复合配方填充效果较好。2成型〔,一3〕2.1压制模塑成型压制模塑成型是PTFE目前大量采用的成型加工方法.使用这种方法成型的PTFE原料必须是直径为20~60拌m,比较柔软且有优良加压凝聚性的粉末。PTFE的压制模塑成型主要有自由烧结法和热模压法两种。自由烧结法是在模具中均匀地填充PTFE粉末,于室温下在压机中用10~10MPa的压力进行预成型,然后把所得到的脆性毛坯放入加热炉中,以一定速度升温达到360一380℃进行烧结,保持到整体烧结均匀后,再将炉温按一定速度降到室温。冷却速度直接关系到制品的结晶度和物理机械性能。微型制品的冷却速度一般控制在50~150℃h/,大型制品为20~50℃/h。热模压法与自由烧结法的区别在于毛坯预成型后,烧结时需进行二次加工。二次加工应在毛坯尚未冷却到熔点时尽快进行。毛坯在成型压力方向的膨胀率约为25%,在垂直方向约为6%~10%,因此二次模具应设计的比初次模具略大。二次加工时,一边加压,一边冷却,二次加工冷却速度比自由烧结的冷却速度快,制品的结晶度较小,具有良好的抗弯疲劳强度和韧性。但因制品中残留应力较大,一般需在120~125oC下进行后处理。2.2液压成型法液压成型又称均衡法。将松散的树脂均匀地加人橡皮袋与模壁之间,再向橡皮袋中注入液体(常用水),逐步增加水压,使橡皮袋向模壁扩大加压,达12~zsMPa时保持Zomin,使树脂均匀受压。然后放水消除液压,拆模取出毛坯。经烧结后成为制品,此法适宜于大型制件及异型件成型。2.3柱塞挤压PTFE采用柱塞挤出成型法主要制备大直径的厚壁制品,将PTFE塑料经挤压机柱塞推动,把粉末收稿日期:1993一04一06张振英等:PTFE的研究及其在密封上的应用压实,通过加热的机头口模烧结成型,冷却成为挤压制品,挤出压力应视制品直径大小而定,直径越大,挤出压力可相应减小,当直径为15~Zomm时,挤出压力为6~?.SMaP,直径为4omm时,挤出压力为3MPa左右。.24糊状挤出成型PTFE的糊状挤出成型是将原料粉末加入适量溶剂制成混合物,预先成型为圆筒状毛坯;然后将所得毛坯放入挤出机料简中,在加热条件下用柱塞挤压成型;最后进行干燥。.25压延成型压延成型可分为挤出压延法和直接压延法。挤出压延法是在PTFE粉料中加入粘度较高、润滑性好的挤出助剂,由糊状挤出法先制得预成型品,然后在助剂尚未挥发时,即用热辊筒压延,最后经干燥和烧结得到透明制品。直接压延法是将粒径为20~4外m的PTFE粉末直接置于两个辊筒之间,以60mm/min的速度在0.125mm辊简间隙中压延,得到厚度为0.3mm、相对密度为2.2的毛坯,将其在直径15mm的辊筒上卷绕,经烧结后得到透明PTFE薄膜。.26漫流成型玻璃布或石棉制品一次或多次于PTFE浓缩分散液中浸演,干燥后在约30℃除去非离子表面活性剂,辊压后在380~40℃进行烧结,可制得浸演制品。2.7层压制备玻璃布层压板,层压压力为13MaP,温度为380℃,制备复铜箔玻璃布层压板时压力一般为23.6~31.SMPa。.28等压成型等压成型技术是国外70年代发展起来的PTFE成型加工技术。应用该技术可以加工同规格的PTFE板、棒、管、异形材及各种复杂形状的PTFE衬里。在联邦德国,等压成型技术主要用来制造各种复杂形状的衬里。CarlrFeudnbegr公司用这种技术生产的