聚四氟乙烯**细粉是一种白色的低分子量自由流动粉体,因有-(-CF2-CF2-)n稳定的分子结构,具有优异的耐化学性,热稳定性,高耐候抗老化性(十年以上)、耐紫外线性,高耐温性(长期应用温度在260℃左右)、使用温度范围广(-200- +260℃)、良好的不粘性、高电绝缘性(1017Ωcm)、高阻燃性,较好的自润滑性。
聚四氟乙烯**细粉体的性能主要由其摩尔质量、颗粒形态、分子链上的基团等决定。经过辐射裂解得到的聚四氟乙烯**细粉体具有很高的分散性,能均匀地与其它材料共混;长期使用温度为-200~260℃,而化学稳定性与聚四氟乙烯相似,可耐酸、碱、强氧化剂等,可熔溶,但凝聚性差。能广泛用作高分子材料、润滑油脂、油墨、涂料的改性剂,炸药、导火线、火箭固体燃料的填充剂等。主要应用如下:
1.作高分子材料的改性剂:在PC、POM、PA、PPS、硅橡胶、丙苯橡胶等高分子中分别加入5%~25%的聚四氟乙烯**细粉,可明显改变其润滑性能、耐磨性和阻燃性。
2.作油墨的改性添加剂:在苯胺油墨、凹板油墨、胶印油墨中加入1%~3%的聚四氟乙烯**细粉,可明显改善印刷品的色泽、耐磨性、光滑性等,尤其适合高速印刷。
3.作涂料的改性添加剂:在涂料中添加高达60%的聚四氟乙烯**细粉,可改善涂层的防粘性、润滑性、降低摩擦系数、改善防腐性、润湿性和可加工性等,广泛用于食品、包装、电器、纺织等部门。
PTFE主要有模压、液压、推压、挤压、喷涂、粘结、焊接及缠绕等较常见的成型技术。**种是用PTFE树脂直接加工成制品,后三种是用PTFE塑料板或薄带加工成各种制品。除此外还有滚压法、热成型法等成型方法。现简单介绍一下各种成型方法。
1、模压法
模压成型大多采用悬浮树脂,当制造厚度小于1.5mm薄板时,则要用分散树脂。其工艺过程:树脂-过筛(悬浮树脂经捣碎、松动,并经20目筛孔过筛)-压机(装入模具的PTFE粉在20-235Mpa压力下,经压机压实成型)-烧结(在370℃-380℃温度下烧结炉中烧结)-模压成品(在模具内或自由状态下冷却定型后成为所需要的板、棒、管、垫圈及填料制品等)。
2、液压法
液压法又称等压法或橡皮袋法,是制作PTFE产品的一种特殊方法,是对橡皮袋施加液压使橡皮袋将PTFE树脂向模具扩张,使其压实后经烧结成制品,基操作过程为:把橡皮袋置于外模内-接上水泵,充入自来水使橡皮袋胀成圆筒形-树脂均匀地加入袋与外模之间-闭模-继续充水逐步增加水压,达12-13Mpa时保压30min后放水-减压,拆模,烧结,冷却即为外表光洁的预制品。
3、推压法
推压又称糊状挤出成型,把20-30目过筛的分散树脂与**液体(甲苯、石油醚、溶剂油等)配制成1:5的糊状混合物,预压成厚壁圆筒状坯料,放进推压机料筒内,加热,用柱塞推压成型,经干燥后在360-380℃温度下烧结,冷却后得到强韧的推压管、棒等制品。
4、挤压法
挤压成型可分螺杆挤压和柱塞挤压两种,把粉碎过筛后的预烧结树脂加到料筒中,通过螺杆的转动或柱塞的往复推动,把原料边压实输送到挤出机中,在360-400℃温度下连续挤出、烧结、冷却而成各种管、棒制品。
5、喷涂法
喷涂法有PTFE乳液喷涂后烧结成膜和PTFE树脂粉末等离子直接喷涂成膜两种工艺。
6、粘接法
粘接法是利用处理液破坏PTFE表面的C—F链,让F原子分离出来,留下碳原子使表面可用粘接剂与基材粘接。
7、焊接法
焊接法有两种,一种是用PFA焊条进行热风焊接;一种是利用一定的温度和压力将两块PTFE板热熔接在一起。
8、缠绕法
缠绕法是我国多年发展的具有自己特色的一种新型的腐蚀防护技术,其特点是可以加工各种复杂的构件,在我国目前耐腐蚀衬里工艺中占重要地位。此法实际上与热压焊接法一样,都是依靠控制温度和压力两个条件而使PTFE熔接在一起,但不同的是焊接法成型是单层局部熔结,缠绕法成型则为多层整体熔结,后者的质量要求优于前者。
9、滚压法
滚压成型可分为单向滚压和多向滚压两种工艺,经过滚压处理,PTFE膜片由原来的不透明白色,变成半透明水晶色。 单向滚压是将重新加热到透明状的膜片,迅速地通过压延机的两个相同旋转着的辊进行加工的。压延倍率控制在1.5-2.5范围内,一般辊筒转速20转/分。 多向滚压是将经过烧结淬火处理的膜片,放在压延机上,进行多方向的压延,逐渐减小膜厚的成型加工方法。其中压延比为2-2.5范围。滚筒的温度应控制在150-200℃,蒸汽加热时,蒸汽压力在0.5-0.9MPa。压延比是一个重要参数,过大和过小对制品均不好。有时要反复进行多次滚压,才能压好一片产品。
10、热成型法:
热成型是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的一种方法。制造时,先将裁成一定尺寸和固定形样的片材夹在框架上并将它加热到热弹态,而后凭借施加的压力使其贴近模具的型面,因而取得与型面相仿的形样。成型后的片材冷却后,即可从模具中取出,经过适当的修整,即成为制品。施加的压力主要是靠片材两面的气压差,但也可借助于机械压力或液压力。热成型的基本方法有差压成型、覆盖成型、柱塞助压成型、回吸成型、对模成型、双片热成型六种。
「PTFE】聚四氟乙烯的缺点和改进
尽管聚四氟乙烯材料性能稳定,特性优异,但是还是存在一些缺点需要改进。
(1)聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变),这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时,为密封严密而把螺栓拧得很紧,以致**过特定的压缩应力时,会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。
这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。
(2)聚四氟乙烯的熔体粘度很高,在高温下也不流动。它在熔点(327℃)以上,熔体粘度达到1 010 Pa.s,即使加热到分解温度也不流动。
这就使它不能采用一般热塑性塑料的成型方法,而要采用类似粉末冶金那样的烧结方法成型。
(3)PTFE具有**的不粘性,限制了其工业上的应用。它是较好的防粘材料,这种性能又使它与其他物件的表面粘合较为困难。
在某些需要润滑的工况下可使用四氟材料。或者使用化学钠化的方式,破坏四氟表面能,使其可粘。
(4)PTFE的导热系数低,导热性能较差,这不仅妨碍它用作轴承材料,而且使得制造厚壁制品时不能淬火。
但是这也使其成为很好的隔热材料,在四氟中填充金属或者其他材料可以改善导热性。
(5)PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍,比多数塑料大,其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时,如果对这方面性能注意不够,很容易造成损失。
填充其他材料可以改善线彭系数,不然在使用和加工的时候要严格控制温度这个变量,较好是能得到厂家的专业指导。
(6)在400℃以上加热时,聚四氟乙烯的裂解速度逐渐加快,分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。在475℃ 以上,分解产物有较少量剧毒的全氟异丁烯。注意加热温度不能**过400℃,且实验室要有良好的通风系统,利于排除毒性气体。
因此一般四氟的工况不**过260℃,对于有压力的情况下,温度更要适度降低。
在医疗方面使用的聚合物制品,大致能分成3个大类:
(1) 直接进入人体内(*或临时的)的制品。属于*性存在于**体内的聚合物制品有植入物(组织和器官的人工替代品)。属于临时性使用的有导管、引流管、听筒、过滤器、换气装置等等。它们主要用于物质、气体的输送,介质的过滤等等;
(2) 外部使用的制品。聚合物的某些特性,如可塑性、轻、牢固、密封性和弹性、对腐蚀介质的稳定性、电绝缘性等等对这类制品很重要。属于这类制品的有手套、止血带、四肢固定装置、各种诊断装置的外用护套等等;
(3) 生物化学分析及生物化学合成设备的功能元件,细胞、组织等的培养、再生、繁殖装置等等。
必要时改性PTFE的多孔结构可成为**体细胞和组织的成形基体。较明显的例子是用于**当代较流行的疾病——动脉粥样硬化和血管替代品。由于上述的PTFE的特殊性能用PTFE制的血管替代品比用其他材料制的类似物显得更好,可起到相似于自然血管的功能。血纤维蛋白和细胞渗透进替代血管的微孔中,牢牢地把血纤维蛋白的垫底层与替代物壁结合在一起。随着时间的推移(经3—4月)血纤维蛋白将由更稳定的和更结实的生物聚合物——胶原所取代。在人造血管的外面同样生长着组织和生成新的外膜。新外膜保持移植物牢固的定位。骨组织、膜、软组织等的PTFE替代品也起着类似的作用。