PTFE:PTFE(聚四氟乙烯)不粘涂料可以在260℃连续使用,具有使用温度290-300℃,低的摩擦系数、良好的耐磨性以及好的化学稳定性。FEP:FEP或者F46(氟化乙烯丙烯共聚物)不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜,具有的化学稳定性、好的不粘特性,使用温度为200℃。·PFA:PFA(过基化物)不粘涂料与FEP一样在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜。PFA的优点是具有更高的连续使用温度260℃,更强的刚韧度,特别适合使用在高温条件下防粘和耐化学性使用领域。ETFE:ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物,该树脂是坚韧的氟聚合物,可以形成一层高度的涂层,具有的耐化学性,并可在150℃下连续工作。
以其的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性,已在化工、石油、纺织、电子电气、、机械等领域获得了广泛应用。
在中聚四氟乙烯(PTFE)的消耗量,用途广,是氟塑料中的一个重要品种。PTFE具有的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性,有“”之美称。该材料早是为和技术需要而开发的,而后逐渐推广到民用,其用途涉及航空航天和民用的许多方面,目前在其应用领域已成为不可或缺的材料。
PTFE的性能特点
PTFE是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物,是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物,其密度为2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。它的化学结构与PE相似,只是聚乙烯中的全部氢原子都被氟原子所取代。由于C-F键键能高,性能稳定,因而其耐化学腐蚀性,能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及300℃的氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水),以及强氧化剂、还原剂和各种的作用;PTFE分子中F原子对称,C-F键中两种元素以共价键结合,分子中没有游离的电子,使整个分子呈中性,因此它具有优良的介电性能,而且其电绝缘性不受环境及频率的影响。它的体积电阻大于1017健m,介电损耗小,击穿电压高、耐电弧性好,能在250℃的电气环境下长期工作;因PTFE分子结构中没有氢键,结构对称,所以它的结晶度很高(一般结晶度为55%~75%,有时高达94%),使PTFE耐热性能好,其熔融温度为324℃,分解温度为415℃,使用温度为250℃,脆化温度为-190℃,热变形温度(0.46MPa条件下)为120℃。PTFE的力学性能良好,其拉伸强度为21~28MPa,弯曲强度为11~14MPa,伸长率为250%~300%,对钢的动静摩擦系数均为0.04,比尼龙、聚、聚酯塑料的摩擦系数都小。
纯PTFE强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好,通常要在PTFE聚合物中添加一些无机颗粒,如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维等来提高其力学性能;也可利用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟(乙烯/丙烯)共聚物()等共混的方法来扩展其阻尼温度范围,提高其耐蠕变性。
PTFE的用途
PTFE特的性能使其在化工、石油、纺织、食品、造纸、、电子和机械等工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。
1、防腐蚀性能的应用
由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊人。而PTFE材料以其的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。
密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。
聚四氟乙烯防腐蚀产品的历史沿革
化工生产厂在一定的温度和压力条件下进行,工艺要求严格,所涉原料有各种气体、液体、固体,物性千差万别,需要各种类型的生产设备。但是这些与介质接触的设备在生产中每时每刻都被腐蚀,从而严重地制约了化工等工业的发展。在科技不发达情况下,人们总是在金属中寻找抗腐剂。但这些设备往往体重,不能解决大量的腐蚀问题。之后,人们才开始摸索用非金属来替代金属。塑料先在我国得到应用的是聚四氟乙烯,接着聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚全氟乙丙稀等氟塑料以及聚乙烯、聚丙烯、ABS等热塑性塑料接踵。
随着科技进步,传统耐蚀非金属材料制防腐蚀设备发展日益完善,新型耐蚀非金属材料制品不断涌现。在采用新技术、新材料开发防腐蚀新产品的浪潮中,聚四氟乙烯防腐蚀产品一枝秀,迅速发展。聚四氟乙烯(简称PTFE)具有高度化学稳定性,他能耐几乎所有的常用强腐蚀、氢氧化性化学物质,同时还具有耐高温的特点,所以它是一种理想的防腐蚀材料。通过加工成型工艺的研究,聚四氟乙烯防腐蚀产品在工业中的应用愈来愈广泛了。
聚四氟乙烯防腐蚀产品可以替代大量合金材料制品,增加设备工作能力,减少停工维修,是一种很有开发潜力的耐腐蚀产品。
关于提高聚四氟乙烯材料切削加工质量的研究
针对聚四氟乙烯材料在机械加工中的切削力小、导热系数低、热膨胀系数较大、熔点低的工艺特点,研究了聚四氟乙烯材料在几种常用机械加工工艺中出现的难点及问题,提出了能有效提高聚四氟乙烯乙烯材料切削加工质量的方法。
聚四氟乙烯;机械加工;切削方法
聚四氟乙烯(Polyterafluoroethlene,简称PTFE),由于其良好的化学稳定性,耐腐蚀性、密封性,阻燃性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的耐力等特性,在在石油化工、电子电气、、航空、航天、机械等多领域得以广泛应用[1]。通常情况下,聚四氟乙烯材料的切削加工可在常用的金属切削机床上进行,但与金属材料切削加工相比,其加工规范性还不是很完善,它的可切削性、切削规律、结构和切削量均与金属材料的加工有所不同,采用用传统的加工工艺和工装加工往往达不到产品的设计精度要求。本文主要针对聚四氟乙烯乙烯材料性能特点,对聚四氟乙烯材料的切削加工特点及其改善措施进行了研究探讨。
1.聚四氟乙烯材料切削工艺特点及切削参数的选取 聚四氟乙烯材料的刚度、硬度、强度都相对较小,其拉伸强度为21-28MPa,弯曲强度为11-14MPa,伸长率为250%-300%。在应力长期作用下会变形,过载时容易出现蠕象。由于聚四氟乙烯以上性能特点,导致其在切削加工时具有特的工艺特点。
1.1聚四氟乙烯材料的切削工艺特点
(1)切削力小。由于聚四氟乙烯刚度、强度、硬度均较低,在相同的切削条件下,切削45钢的主切削力是切削聚四氟乙烯材料的14-20倍[2]。
(2)聚四氟乙烯材料具有较小的导热系数,仅为0.27W/M·K-1,加之较低的耐热温度,其耐热温度仅为250℃。若切削量过大、切削速度较高,工件的切削温度则会升高,会使聚四氟乙烯材料发生软化,甚至出现熔化、焦化和“粘刀”现象。
(3)聚四氟乙烯具有较大的热膨胀系数,因此聚四氟乙烯材料在切削过程中会因摩擦产生较大的热量,容易和工件的局部过热,从而导致聚四氟乙烯工件受热发生弹性变形,终影响聚四氟乙烯材料工件的表面质量和尺寸精度。
(4)相对于金属材料,聚四氟乙烯的弹性模量很低,当切削加工进给量过大或转速过快时,较大的加工摩擦力以及施加给工件的力共同作用,导致聚四氟乙烯工件产生较大的变形,从而影响聚四氟乙烯工件的加工精度。
1.2聚四氟乙烯材料切削参数的合理选取
(1)材料的选择 聚四氟乙烯材料在切削时,材料一般为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢等。相对于而言,工件材料的硬度较低,因此的硬度对于聚四氟乙烯材料工件的加工质量影响不大。
(2)的几何参数 前角:对于聚四氟乙烯材料,由于工件材料强度、硬度较低,应选取相对较大的前角,从而减小切削力并降低切削热。 后角:聚四氟乙烯材料硬度、强度低,塑性越大,因此在机械加工时应选择较大的后角,从而减小和聚四氟乙烯工件之间的摩擦力,进而降低工件的局部过热现象,提高工件表面的加工质量。
(3)切削参数的选取 由于聚四氟乙烯材料强度低、硬度小,相对于金属制品而言,在切削加工时可以选择相对较大的切削量和较高的切削速度,但聚四氟乙烯的导热系数低,且具有较高的热膨胀系数大,在较大的进给量和较高的切削速度下又容易发生局部过热引起的变形、焦化等现象。因此为了提高聚四氟乙烯材料的加工质量及加工精度,在一定加工效率的前提下,应尽量选取较小的切削量和较低的切削速度。
聚四氟乙烯乳液和粉末的应用:
可用于棒、管、板、电缆料、生料带等材料的制作,经二次加工还可制成薄板、薄膜及各种异型制品,还可用作、稠化剂。
可作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。
可推压成型制成薄壁管、细棒材、异型棒材、电线电缆绝缘层、滚压成薄带作管道丝扣密封材料。
用于机械、电子、化工等工业,用于喷涂、浸渍等。
用于制浸渍涂料。
可制成棒、板、管材、薄膜及各种异型制品,用于航天、化工、电子、机械、等领域。
可制成高绝缘性电器零件、耐高频电线电缆包皮、耐腐蚀化学器皿、耐高寒输油管、等。
用于电池、纤维布等。
聚四氟乙超细微粉可以单作固体润滑剂使用,也可以作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。
悬浮聚四氟乙烯造粒料树脂为白色颗粒,流动性好,具有的电性能,化学稳定性和低摩擦系数。
用途:适用于加工各种要求的板,棒等。不仅能加工复杂的四氟制品,还能适用于大板材的模压成型,等压模压成型,自动模压成型,以及精密柱塞挤出成型。PTFE造粒料有利于自动化加工,可以缩短成品的加工周期。
又称低分子量聚四氟乙烯微粉,或聚四氟乙烯超细粉,或聚四氟乙烯蜡,为白色微粉状树脂,是由四氟乙烯经调聚反应得到的分散液再经凝聚、洗涤、干燥而制得,具有优良的耐热性、耐候性、耐寒性、低摩擦性、不粘性、化学稳定性和电绝缘性能等优能。另外由于其平均粒径小,所以具有很好的分散性,容易均匀地与其他材料共混。
用途:聚四氟乙烯微粉可以单作固体使用,也可以作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。与塑料或橡胶混合时可用各种典型的粉末加工方法,如共混等,加入量为5~20%,在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉,可降低摩擦系数,只要加百分之几,可提高润滑油的寿命。其分散液还可作脱模剂。
悬浮聚四氟乙烯预烧结树脂
悬浮聚四氟乙烯预烧结树脂为白色颗粒,熔点327℃,具有良好的流动性,低摩擦系数,优良的热稳定性及的化学稳定性。
用途:适用于连续化生产各种规格的挤压或推压管、棒等聚四氟乙烯制品。
悬浮聚四氟乙烯细颗粒树脂
悬浮聚四氟乙烯细颗粒树脂为白色粉状颗粒。具有的化学稳定性,的电气性能和低摩擦系数等的物理性能。
用途:适用于加工普通模压制品,适用于加工一般填充制品,适用于模压成型的车削薄膜、车削板等致密制品,适用于加工高强度模压制品。