聚四氟乙烯(PTFE)填充制品生產(chǎn)工藝

在聚四氟乙烯(PTFE)制品中,填充聚四氟乙烯(PTFE)制品是產(chǎn)量最大的一種,在國(guó)外填充PTFE一般由PTFE樹(shù)脂生產(chǎn)廠來(lái)完成,如德國(guó)Hoechst公司的HosTaflonTF4000系列,HosTaflonTF3000系列以及HosTaflon2000系列。而我國(guó)由于PTFE樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)落后于加工技術(shù),PTFE填充技術(shù)都是在制品加工廠來(lái)完成。通過(guò)在PTFE樹(shù)脂中添加無(wú)機(jī)類(lèi)、金屬類(lèi)及高聚物類(lèi)等不同填料來(lái)改善PTFE的耐壓性、耐磨性、抗冷流性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等。填充后的制品與純PTFE相比,耐壓性提高5-10倍,耐磨性提高1000倍,線膨脹系數(shù)降低80%,導(dǎo)熱性提高5倍,并且降低了體積電阻與表面電阻,主要應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)中作無(wú)油潤(rùn)滑軸承,軸承墊襯,活塞環(huán),機(jī)床導(dǎo)軌等,近年來(lái),國(guó)外在化工防腐方面,以填充PTFE作為管道,閥門(mén),泵等的襯里的應(yīng)用發(fā)展迅速,這是填充PTFE新的應(yīng)用領(lǐng)域。
    根據(jù)這些要求常用的填料有:玻璃纖維、碳纖維、石墨、石英砂、二硫化鉬、無(wú)定形炭、氟化鈣、青銅粉、陶瓷、聚酰亞胺、聚苯、聚對(duì)羥基甲酸酯等。填充PTFE制品一般采用模壓成型工藝:影響填充PTFE制品質(zhì)量的好壞主要取決于樹(shù)脂填充劑的選擇,配方的設(shè)計(jì),物料混合均勻程度等因素。目前用于填充PTFE的混合方法有三種:(1)干法混合工藝要求混料裝置快速,均勻無(wú)死角,適用于一般要求的制品。(2)溶劑混合,溶劑為丙酮或甲醇,適用玻璃纖維填充PTFE。(3)濕法混合:采用這種工藝成型的制品機(jī)械強(qiáng)度高,磨耗低,耐腐蝕性好。填充PTFE制品的成型壓力取決于填料在PTFE中的體積比,如:含5%填料成型壓力250巴；含6%-10%填料成型壓力350巴；含12%-25%填料成型壓力500巴；含大于25%填料成型壓力700巴。填充制品的燒結(jié)工藝與純PTFE相同。但對(duì)含有MoS2的填充制品要求360℃時(shí)在空氣介質(zhì)中燒結(jié),或380℃時(shí)在氮?dú)饨橘|(zhì)中燒結(jié)。含玻璃纖維的填充制品適宜在氮?dú)饨橘|(zhì)中燒結(jié)。
    填充PTFE制品的組分根據(jù)填充制品的應(yīng)用環(huán)境來(lái)決定,有單一填料填充,也有幾種填料復(fù)合填充。如:20%SiO2填充PTFE用作氧氣壓縮機(jī)活塞環(huán),10%聚酰亞胺、15%玻璃纖維、5%石墨復(fù)合填充的PTFE用作氫增壓機(jī)活塞環(huán)等。由于單一填料能改善PTFE一些性能但對(duì)其它一些性能帶來(lái)不利影響,如玻璃纖維填充PTFE耐磨損壽命可增加1000-2000倍,使用極限PV值約增加10倍,但摩擦系數(shù)有所增大,負(fù)荷形變量約減少10%;再如石墨的加入改進(jìn)了PTFE尺寸穩(wěn)定性耐藥品性,耐壓縮蠕變性和導(dǎo)熱性,但耐磨性較差。此通常采用幾種填料填充來(lái)獲得性能優(yōu)異的填充PTFE制品。如應(yīng)用于注塑機(jī)上的PTFE軸承是由PTFE填充玻璃纖維,石墨,炭纖維,銅粉和Fe2O3制成,其機(jī)械性能,導(dǎo)電性能,冷流性和耐磨損性都得到提高。用于鏜床上的導(dǎo)軌帶是由玻璃纖維,石墨,青銅粉,MoS2填充PTFE復(fù)合材料制作的。用于進(jìn)口設(shè)備配套件高強(qiáng)耐磨填充PTFE密封件,由本溪市玻璃鋼廠研制成功,它是由15%玻璃纖維,10%碳纖維填充PTFE制成的,其摩擦系數(shù)為0.17,磨耗量為0.0001,磨痕寬度3.7,達(dá)到和超過(guò)進(jìn)口設(shè)備隨機(jī)配件要求。
    對(duì)填充PTFE的研究國(guó)內(nèi)外主要在不斷開(kāi)發(fā)其新的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)行系列化。不斷尋找新的填充材料,如聚苯硫醚,聚酰亞胺,聚苯酯,高分子液晶等輕質(zhì)材料作填充劑在國(guó)外發(fā)展很快,是一類(lèi)很有前途的填充PTFE新品種。國(guó)內(nèi)應(yīng)優(yōu)先發(fā)展需求量大流動(dòng)性好的玻璃纖維、碳纖維、石墨、青銅粉填充PTFE。充分利用我國(guó)稀土豐富的自然資源,開(kāi)發(fā)稀土填充PTFE新型材料。