烧结工艺对PTFE烧结程度影响

发布时间 : 2020-09-30  浏览次数 :

聚四氟乙烯(PTFE)是一种应用极为广泛的工程塑料,具有优异的耐介质、低摩擦系数、使用温度范围宽等优良特性,在密封润滑等领域发挥着重要作用。由于PTFE熔融温度和熔体黏度高,不易加工,所以常见的一种加工手段是通过类似金属粉末冶金的冷压烧结方式进行加工。在实际生产过程中,烧结是PTFE成型加工的一个重要环节,烧结温度、保温时间、升温/冷却速率等工艺条件直接影响坯料的烧结程度,进而影响制品的最终性能。

PTFE烧结过程中冷却速率对填充PTFE结晶度和性能的影响,发现骤冷可以降低PTFE复合材料的结晶度和硬度,提高拉伸强度。PTFE原料和冷压成型所得坯料在烧结前后以及不同烧结时间下材料表面微观形貌的差别。不同烧结工艺和冷却条件对PTFE复合材料力学性能的影响。但是,对于生产中常见的坯料烧结程度过低或者过高的情况,因此,实现对PTFE坯料烧结程度相关指标的有效监控,对于批量生产中最终制品的质量控制至关重要。

烧结工艺对PTFE烧结程度影响(图1)

使用差示扫描量热(DSC)法,研究不同烧结工艺条件下,坯料的熔融和结晶曲线,利用结晶度和分子量降低率两个参数,作为衡量PTFE烧结程度的依据,研究烧结温度、保温时间和升温速率对坯料烧结程度的影响。

PTFE坯料的DSC分析表明,不同的烧结工艺对坯料的烧结程度有较大的影响。烧结温度过低,坯料表面区域的熔融曲线出现低温和高温双重熔融峰且结晶度较高,此时坯料烧结程度不足。坯料烧结温度过高或者保温时间过长,坯料表面区域的结晶热焓增大,数均分子量显著降低,此时坯料出现过度烧结。升温速率过高,在熔融曲线上出现高温熔融峰且结晶度较高,此时坯料内部的烧结程度不足。同时,升温速率过高时坯料各区域烧结程度有显著差别,从坯料中心到表面区域沿径向方向,结晶度逐渐降低,烧结程度逐渐提高。

烧结程度对于PTFE材料性能具有较大影响,烧结程度过低或过高,均会导致坯料结晶度和数均分子量的异常变化,造成坯料拉伸性能的下降。DSC分析表明,较理想的PTFE烧结工艺参数为:烧结温度370℃,保温时间20~140 min,升温速率50~100℃/h。此时,材料的结晶度和数均分子量降低率均保持在较低水平,坯料烧结程度较理想,不会出现“欠烧”或“过烧”现象。