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PTFE抗沖強度高,但拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性比其它工程塑料差。有時加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來改善其特殊的機械性能。它的摩擦系數(shù)幾乎比任何其它材料都低,具有很高的氧指數(shù)。

PTFE可制成粒料、凝結(jié)的細粉(0.2微米)和水分散液。粒狀樹脂用于壓塑和柱塞擠塑;細粉可以糊狀擠塑成薄壁材料;分散液可用作涂料和浸漬多孔材料。在美國市場經(jīng)銷的純的PTEE產(chǎn)品有 Auimont USA公司的 AI-goflo牌、DU POut公司的Teflon牌、ICI AInericas Inc的 FI牌、HOechstCelanese公司的HOSaflon牌。

PTFE具有非常高的熔體粘度,這妨礙了慣用的熔融擠塑或模塑技術(shù)的采用。粒狀PTFE的模塑和擠塑方法與粉狀金屬和陶瓷用的方法相似——先壓縮再高溫?zé)�結(jié);細粉需與加工輔料混合(如石腦油)形成糊狀,然后在高壓下擠成薄壁材料,再加熱除掉揮發(fā)性的加工助劑,最后燒結(jié)。

FEP結(jié)晶熔化點為580 ℉ ,密度為2.15g/CC(克/立方厘米),它是一種軟性塑料,其拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學(xué)惰性的,在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較低的介電常數(shù)(2.1)。該材料不引燃,可阻止火焰的擴散。它具有優(yōu)良的耐候性,摩擦系數(shù)較低,從低溫到392 ℉ 均可使用。該材料可制成用于擠塑和模塑的粒狀產(chǎn)品,用作流化床和靜電涂飾的粉末,也可制成水分散液。半成品有膜、板。棒和單纖維。美國市場經(jīng)銷的FEP有DUIPont公司的 Teflon牌、Daikin公司的Neoflo牌、Hoechst Celanese公司的IHoustaflow牌。其主要的用途是用于制作管和化學(xué)設(shè)備的內(nèi)村、滾筒的面層及各種電線和電纜,如飛機掛鉤線、增壓電纜、報警電纜、扁形電纜和油井測井電纜。FEP膜已見用作太陽能收集器的薄涂層。

PFA樹脂相對來說是比較新的可熔融加工的氟塑料。

PFA的熔點大約為580 ℉ ,密度為2.13- 2.16g/cc(克/立方厘米)。PFA與 PTFE和FEP相似,但在302℃以上時,機械性能略優(yōu)于FEP,且可在高達500 ℉ 下的溫度下使用,它的耐化學(xué)品性與PTEF相當(dāng)。PFA的產(chǎn)品形式有用于模塑和擠塑的粒狀產(chǎn)品,用于旋轉(zhuǎn)模塑和涂料的粉狀產(chǎn)品;其半成品有膜、板、棒和管材。美國市場經(jīng)銷的PFA樹脂有DUPOut公司的Teflon牌、Daikin公司的Neoflon牌、Ansimont公司的Hthen牌、HOechst Celanese公司的 Hostafl牌。PFA的用途與FEP類似。

PCTFE是結(jié)晶性的高分子,熔點為425 ℉ ,密度為2.13g/cc(克/立方厘米)。

PCTFE在室溫下對大多數(shù)活潑的化學(xué)品呈惰性,而在212T以上可被少數(shù)幾種溶劑溶解,也可被一些溶劑溶脹,尤其是氯化過的溶劑。PCTFE具有優(yōu)異的阻隔氣體的能力,其膜產(chǎn)品的水蒸汽透過性在所有透明塑料膜中是最低的。其電性能與其它全氟聚合物相似,但介電常數(shù)(2.3-2.刀和損耗因數(shù)稍高,尤其是在高頻時。PCTFE可制作厚的(1/8英寸)光學(xué)透明制件。

PCTFE雖可用熔融加工,但由于熔體粘度高,有降解趨勢導(dǎo)致加工品的性能變壞,故加工困難。

PCTFE樹脂可制成用于模塑和擠塑的粒料。膜厚度為 0.001-0.010英寸,亦可制成棒和管。美國市場上經(jīng)銷的PCTFE樹脂有3M公司的Kel-FI牌、Daikin公司的Daiflon牌、AlliedlSignal公司的Acfon牌。

此材料從低溫到 330T的性能良好,其強度、耐磨性、抗蠕變性大大高于PTEE、FEP和PFA。它在室溫和高溫下耐大多數(shù)腐蝕性化學(xué)品和有機溶劑。它的介電常數(shù)(2.6)低,在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)性能穩(wěn)定。ECTFE不著火,可防止火焰擴散,當(dāng)暴露在火焰中時,將分解成硬質(zhì)的碳。

ECTFE可制成用于模塑和擠塑的粒料及用于旋轉(zhuǎn)模塑、流化床涂飾、靜電涂飾的粉狀產(chǎn)品。可在傳統(tǒng)擠塑設(shè)備用化學(xué)發(fā)泡法加工成泡沫狀產(chǎn)品,待別適用于計算機用電線的領(lǐng)域。半成品有膜、板、管和單纖維。 Ausimont USA公司銷售的ECTFE產(chǎn)品牌號為Halar。

在電線和電纜領(lǐng)域,最重要的應(yīng)用是用于增壓電纜、公共交通車用電纜。火警電纜、陽極保護電纜。注塑產(chǎn)品有塔填料、問和泵零件、接插件、電線接線柱、過濾機殼。ECTFE管的應(yīng)用有光導(dǎo)纖維的套管、非支撐管、鋼管和增強塑料管的內(nèi)襯。

ECTFE涂料和內(nèi)村可防止金屬被環(huán)境侵蝕。膜的應(yīng)用有理電池和隔離方面的應(yīng)用。單纖維的應(yīng)用有消油霧器、編織套管、過濾織物。寬幅(48in)以玻璃纖維作背村的ECTFE片材,可用作耐化學(xué)品和強度要求高的槽罐的內(nèi)襯。

氟塑料模壓成型可加工板、棒、套筒、膠帶、密封環(huán)、隔膜及帶有金屬嵌件的零件等。

模壓成型分預(yù)成型、燒結(jié)和冷卻三個步驟。預(yù)成型是將PTFE粉末均勻加入模具內(nèi),在常溫下加壓成密實的預(yù)成型品(即毛坯);燒結(jié)是將預(yù)成型品加熱到熔點以上,冷卻是從燒結(jié)溫度降到室溫的過程。

有些氟塑料是在熔點溫度以上一次加壓而成,這種成型模具,叫做熱壓模,與此對應(yīng)的PTFE的模具叫冷壓模。

模壓時應(yīng)注意壓縮比(一殷PTFE為4-6)和成型收縮率(一般PTFE為2.6-4.5%)對制品的影響。

原料最好用懸浮法聚合樹脂,粒徑為20-500微米的松軟細粉末最好。壓制過程中必須"放氣",預(yù)成型壓力為17-35兆帕,保壓時間根據(jù)毛坯厚度而定,如100毫米厚的毛坯,應(yīng)保壓15分鐘。

燒結(jié)時應(yīng)注意:升溫速度可采用20-120℃/小時,制品越大,升溫速度越慢,懸浮法樹脂燒結(jié)溫度高些,為370-380℃,而分散法樹脂燒結(jié)溫度低些,360-370℃,燒結(jié)溫度高,收縮率和氣孔率隨之增大,燒結(jié)時間應(yīng)適當(dāng)控制。

冷卻,一般情況用慢速降溫,速度為15-25℃/小時,在特殊情況時,如少數(shù)厚度小于5毫米的薄板或推壓成型的薄壁管時,才用快速冷卻。

有時制品在100-120℃溫度下,作4-6小時的退火處理。

氟塑料滾壓成型

PTFE膜片是滾壓成型的,滾壓成型可分為單向滾壓和多向滾壓兩種工藝,經(jīng)過滾壓處理,PTFE膜片由原來的不透明自色,變成半透明水晶色。

單向滾壓是將重新加熱到透明狀的膜片,迅速地通過壓延機的兩個相同旋轉(zhuǎn)著的輥進行加工的。壓延倍率控制在1.5-2.5范圍內(nèi),一般輥筒轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/分。

多向滾壓是將經(jīng)過燒結(jié)淬火處理的膜片,放在壓延機上,進行多方向的壓延,逐漸減小膜厚的成型加工方法。其中壓延比為2-2.5范圍。滾筒的溫度應(yīng)控制在150-200℃,蒸汽加熱時,蒸氣壓力在0.5-0.9兆帕。壓延比是一個重要參效, 過大和過小對制品均不好。有時要反復(fù)進行多次滾壓,才能壓好一個產(chǎn)品。

氟塑料注射成型

PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物),即可熔性PTFE,可以注射成型。其加工溫度較寬,最高可達425℃,其分解溫度在450℃以上,一般控制加工溫度范圍為330-410℃。

PFA的吸濕性很小,為0.03%,所以不用干燥,注射前,嵌件應(yīng)預(yù)熱到140℃左右,注射料筒三段溫度為:200-210、300-310、350-410℃,,噴嘴溫度略低于料筒最高溫度,模具溫度為140-230℃,注射壓力40-90兆帕,注射速度應(yīng)稍慢一些,保壓時間不宜太長。冷卻時間為40-150秒。

氟塑料二次加工技術(shù)

由子氟塑料的加工特性,使一些制品難于一次成型,還必須經(jīng)過二次加工才能得到可使用的成品。二次加工技術(shù)有:切削、焊接、內(nèi)襯、吹脹等。

切削:類似于金屬的切削方法,設(shè)備有車床、鉆床、刨床等。注意在切削之前,必須將毛坯體放置24小時后才可進行。

焊接:分熱壓焊接和熱風(fēng)焊條焊接兩種。熱壓焊接,要在特制的鉗具中,加熱到327℃以上,同時加壓才能焊接住。

熱風(fēng)焊條焊接是采用PFA捍條,加熱加壓通過PFA而將兩件連接在一起。

內(nèi)襯:一般用聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯(有寫成F4和F46)塑料內(nèi)襯黑色金屬管及管配件,可用于化工防腐耐蝕材料。

吹脹:制品為波紋管和熱收縮管、熱收縮膜等。又分為連續(xù)式吹脹和間歇式吹脹。

如F46熱收縮管的管坯采用水冷卻真空定型方法制備,管材拉伸比為3-7,熔融錐體長度控制在10-20毫米,吹脹模溫度80-160℃,吹脹壓力0.1-0.2兆帕,牽引線速度80-500毫米/分。其他還有吹脹F4螺旋管。

如PTFE機床導(dǎo)軌軟帶:用懸浮法PTFE細粒料,搗碎后,過20目篩,青銅粉或鋁粉粒度為200目,對于100毫米高毛坯保壓5分鐘,中間放氣三次,燒結(jié)時升溫速度50-60℃/小時,在320℃時保溫1小時,降溫至150℃時出爐。毛坯車削前,應(yīng)預(yù)熱到80℃,保溫一小時后再進行。軟帶應(yīng)經(jīng)萘鈉處理,其中萘51克,四氫呋喃100毫升,金屬鈉適量,厚1毫米以下的軟帶在萘鈉處理液中1-3分鐘,然后用90℃熱水沖洗。

如PTFE可共混進聚苯、聚酰亞胺、聚對羥基苯甲酸酯,同時填充石墨、二硫化鉬、青銅粉等可應(yīng)用在水工閘門上、氟塑料46可用在耐腐蝕球閥上,其模壓溫度320-350℃、模壓壓力3-30兆帕、定型保溫溫度120-150℃。

又玻璃纖維增強PTFE管作為鋼管內(nèi)襯,可解決管道腐蝕問題,其工藝流程如下:

PTFE樹脂→搗碎過篩→但壓成型→燒結(jié)定型→管外圓車削→檢測→表面活化處理→玻璃鋼→裝法蘭→包法蘭→固化→法蘭頭車削→脫芯棒→裝墊片→翻邊→成品

如聚偏氟乙烯密封圈:加1份吸酸劑,混合球磨24小時,在模板溫度為195-250℃壓機中,徐徐加壓至2.5-3.5兆帕,中間放氣1-2次,模溫升至180-190℃時迅速移到冷壓機在14兆帕壓力下冷卻,50℃時取出,修除毛邊,再放進130℃烘箱,熱處理24小時,即可檢驗包裝。

又氟塑料品種發(fā)展為:含氟環(huán)氧樹脂(用于光通訊系統(tǒng))、全氟彈性體(用于半導(dǎo)休設(shè)備)、熱塑性氟彈性體(用于醫(yī)療、電纜涂層)、全氟聚醚(用于耐高低溫的潤滑脂)。還有聚氟乙烯進行無溶劑加工,只須添加9份潤滑劑、4份熱穩(wěn)定劑、2份其他助劑即可成型加工。

目前國內(nèi)氟塑料行業(yè)的發(fā)展是無限商機中有隱憂。據(jù)不完全統(tǒng)計,國內(nèi)擁有氟塑料加工企業(yè)近千家,其中部分企業(yè)2003年的氟塑料制品產(chǎn)量超過600噸,產(chǎn)值超過5000萬元。經(jīng)過多年的發(fā)展,這些企業(yè)在研制、加工和應(yīng)用等方面取得了長足進步,加工設(shè)備和工藝有了很大改進,新品不斷出現(xiàn)。特別是2008年奧運會場館的建設(shè),氟塑料加工行業(yè)也將整體受益。

但是,陳生指出,近幾年國外大批與氟塑料制品加工相關(guān)的企業(yè)相繼進入中國,由于國外先進企業(yè)擁有高度自動化的生產(chǎn)設(shè)備和高水平的管理機制,使得他們的產(chǎn)品在中國的市場份額將逐步擴大,這勢必會對國內(nèi)現(xiàn)有的加工企業(yè)造成沖擊。

在分析氟塑料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀時,陳生認為存在問題不少。表現(xiàn)在聚四氟乙烯半成品偏多,多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品雷同,高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品少。多數(shù)企業(yè)還延續(xù)二十世紀(jì)七八十年代的加工工藝,專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)重缺乏,企業(yè)對新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)缺乏投入。另外,由于知識產(chǎn)權(quán)保護不力,造成不合理競爭,大多數(shù)氟塑料加工設(shè)備只是在舊設(shè)備的基礎(chǔ)上翻版改造,很難加工高技術(shù)含量的產(chǎn)品。特別與國外企業(yè)形成鮮明對比的是,對售后服務(wù)認識不足是國內(nèi)氟塑料加工企業(yè)普遍存在的問題。企業(yè)沒有技術(shù)力量和足夠的資金支持進行售后服務(wù),無法形成良好的信息反饋渠道,很難開發(fā)高性能、高附加值的終端產(chǎn)品。為此,陳生提醒國內(nèi)企業(yè),應(yīng)該正視存在的問題,盡快彌補不足,從而獲得更大收益。