如何正确选择材料来填充PTFE?

发布时间 : 2020-09-29  浏览次数 :

    聚四氟乙烯(PTFE)的疏水性,低摩擦和耐腐蚀性能极少有其他材料能与之匹敌,这使其成为非常理想的工程聚合物材料,广泛用于制造零部件。但是,在满足更苛刻环境的要求时,厂家通常会其他化合物嵌入PTFE基体中,以进一步增强其性能。

    自1938年发明以来,PTFE已成功运用到电子,航空航天,医疗保健,炊具和其他工业应用中。

    通过四氟乙烯的自由基聚合反应制得的这种热塑性聚合物在室温下为白色,被广泛认为是固体材料中摩擦系数最低的一种。目前以0。05–0。10的效率系数排名世界第叁。这种材料完全由高键合的碳和氟组成,具有高分子量,几乎完全没有反应性。

    将这种低摩擦系数及其固有的非反应性与PTFE也是完全疏水性这一事实结合在一起,也就不足为奇了,它长期以来一直被用作摩擦材料来减少摩擦密集型机械的能耗作为反应性和腐蚀性应用。

    PTFE的性能明显优于工程塑料,尼龙和乙缩醛等竞争对手产品,并且在许多方面可与超高分子量聚乙烯(UWHMPE)相媲美,用于制造专用组件。然而,在反面,其较差的耐磨性,低强度和模量,较差的热膨胀率和导电率以及蠕变趋势,使其在特别恶劣的环境中吸引力较小。

    填充聚四氟乙烯

    为了满足对提供PTFE所有主要优点而又没有相关缺点的零部件的不断增长的需求,工程聚合物的领先制造商正在生产填充PTFE。通过仔细平衡各种化合物的混合物并将其嵌入PTFE基体中,可以降低PTFE的性能限制,从而制成一种在非常特殊和高度侵蚀性的环境中表现出色的聚合物。

    用于填充聚四氟乙烯开发的一些常见的复合添加剂包括:玻璃纤维,青铜,铜,二硫化钼,氧化锌,碳/石墨。

    填充的PTFE级材料通常具有复杂的配方,已经针对非常特定的应用进行了微调,这意味着指定者要面对确定那些最适合其混合物的化合物这一艰巨任务。尽管无法与知名制造商建立良好的关系,在该关系中可以逐个项目地交换材料信息,但坚持常见的填充PTFE复合添加剂的一般工作知识及其相关的性能优势可以为您提供帮助规范过程以及客户或规范者之间的关系。

    碳/石墨填充PTFE

    在PTFE中添加碳和石墨可以提高材料的耐磨性和热膨胀性能,使其抗热膨胀的效率提高2到8倍,在诸如空气压缩机等应用中的磨损损坏方面的弹性提高1000倍。排气压力为20bar。

    但是,请务必记住,特定添加剂的质量会改变材料的性能,从而影响其在某些应用中的适用性。这可能使规格更具挑战性,因为选择合适的产品时会涉及多个变量。

    碳和石墨的使用就是一个很好的例子。高碳和石墨填充的PTFE具有较低的热膨胀系数,非常适合制造水轮机轴承和迷宫式密封件。稍少的碳石墨(中等至高填充量)将无法提供相同的热膨胀性能,但会产生最佳的磨损率,因此更有利于空气压缩机的应用。

    此外,具有高孔隙率的低中空含量的高中碳和石墨填充聚四氟乙烯的中,高级润滑脂是润滑压力高达100bar的轻气体的理想选择。最后,标准质量的中石墨填充PTFE是任何需要灵活性的应用的理想选择。

    青铜填充PTFE

    古铜色填充的PTFE的耐磨性无法与碳石墨相媲美,但在该领域仍然表现良好,并且更适合气体超过20bar的空气压缩机。由于青铜作为化合物的优先导热性,在具有活塞温度的空气压缩机中尤其如此。与传统的PTFE相比,青铜填充的替代材料可提供高达10倍的导热系数。

    添加特殊填料以增强中等青铜填充的PTFE可以充分提高其耐磨性,使其在结合了高气压和高气温的应用中有效运行。

    玻璃纤维填充PTFE

    玻璃纤维与许多其他化合物一起使用,可生产出填充的PTFE级产品,适用于化学侵蚀性环境以及要求低热膨胀系数的应用。

    例如,中型玻璃纤维和铜填充的PTFE提供的热膨胀低,而玻璃纤维本身的添加可产生几乎化学惰性的PTFE材料,适用于聚焦氧气的应用。