聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺-不要分

聚四氟乙烯主要成型制品及其生产 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 Ξ 徐下忠 ,吾良福 ,王文理 ,方晓琴 (巨化集团技术中心 ,浙江 ,衢州 　324004) 　　摘要 :介绍了聚四氟乙烯悬浮细粉、分散细粉和分散乳液的主要成型制品、技术指标和生产工艺等 , 此外还对聚四氟乙烯悬浮细粉填充改性的一般方法进行了举例说明。同时指出 ,增加聚四氟乙烯的品 种以及对现有的品种进行系列化将是今后我国科研工作者的一个重要研究方向。 关键词 :聚四氟乙烯 ;制品 ;技术指标 ;生产工艺 中图分类号 : TQ325. 4 　文献标识码 :A 　文章编号 :1001 - 9456(2004) 06 - 0022 - 08 Moulded Products and Manufacturing Process of Polytetrafluoroethylene XU Xia2zhong ,WU Liang2fu ,WAN G Wen2li ,FAN G Xiao2qin ( Technology Center of J uhua Group ,Quzhou ,Zhejiang 324004 ,China) 　　Abstract :The moulded products of PTFE suspension fine powder ,disperse fine powder ,suspension la2 tex as well as the technical specifications and manufacturing process are introduced. Moreover , the normal modification methods for PTFE suspension fine powder are illust rated with examples. It is an important de2 veloping direction for us to diversify PTFE sorts and seriate the existing products in the future. Key words :polytet rafluoroethylene ;moulded products ;technical specification ;manufacturing process 1 　概述 聚四氟乙烯被称为“塑料王”,具有无色、无毒、耐 高低温范围宽、化学惰性和摩擦因数小等多种优异性 能 ,使其成为当今以汽车、国防、机械、化工、电子、建筑 等工业为中心的所有产业部门都不可缺少的重要材 料。笔者着重对市场上主要的聚四氟乙烯成型制品及 其技术指标、生产工艺和应用领域等作一综述。 2 　聚四氟乙烯主要成型制品 根据聚四氟乙烯的性能特点和加工特点 ,聚四氟 乙烯制品主要应用于防腐、防粘、电子电气、静态和动 态的密封、医药包装等领域 ,产品的种类有板材、管材、 薄膜、多孔材料、玻璃纤维浸渍布以及填充改性制品等。 2. 1 　聚四氟乙烯板材[1～3 ] 按 ZB G 33002285 分类 , PTFE 板材可分为 3 类 : SFB21 主要用于电气绝缘 , SFB22 用于腐蚀介质的衬 垫、密衬件及润滑材料 ,SFB23 用于腐蚀介质中的隔膜 和视镜。根据其成型工艺不同可分模压板及旋切板两 种。模压法比旋切成型设备简单 ,生产周期短 ,但对大 型板材 ,压机模具体积较大 ,生产场地空间要求大 ,所 以要进行大面积防尘工作 ,另外预成型板材极易破碎 , 在进入烧结炉前应轻拿轻放。 1)大型模压板材成型工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 (见图 1) 图 1 　大型模压板材成型工艺流程图 —22— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 收稿日期 :2004 - 07 - 05 　　　作者简介 :徐下忠 (1976 - ) ,男 ,1999 年毕业于北京轻工学院高分子材料专业 ,科研开发 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 ,工作领域为 PTFE 及其它含氟材料的加工。 　　　　　　　先后担任聚四氟乙烯改性聚甲醛自润滑齿轮专用料、纳米材料改性聚四氟乙烯汽车油封专用料、液晶材料改性聚四氟乙烯、轿车用 　　　　　　　汽车径向油封材料的开发等项目课题组长。 　　2)工艺参数 原料处理 :捣碎过 10～20 目筛 ,并将其置于 23～ 25 ℃环境中 24～48h 进行温度调整。 模压 :压力 1715～35MPa ,保压时间 1～10min。 烧结 :烧结温度 360～380 ℃,升温速度 30 ℃/ h , 330 ℃保温 2h ,370 ℃保温 3h。 冷却 :降温速度 20 ℃/ h ,在 PTFE 熔点附近 330 ℃ 左右缓慢冷却。 3)主要设备 YJ 7923500 工程塑料液压机 ; DL288A 大型烧结炉。 4)主要技术指标 (见表 1) 表 1 　模压法 PTFE大型板材技术指标 　　项 目 技 术 指 标 密度/ (g/ cm3) 2. 10 ～ 2. 30 拉伸强度/ MPa ≥15. 0 断裂伸长率/ % ≥15. 0 击穿电压/ (kV/ mm) ≥10 　　5)应用 利用其化学稳定性好的特点 ,主要用于石油、化 学、化工行业大型管道的垫圈、衬里、大型阀门的阀片、 隔膜、各种反应容器、贮槽、反应塔的衬里、塔板、分配 板等。 利用其介电性能优异特性 ,用于热电站、电解槽、 密封环、电子电器和电子计算机工业的印刷线路、聚铜 板基材、各种尖端及特殊设备的部件。 利用其摩擦因数低的特点 ,用于海上钻油井架滑 轨贴面、船坞滑道贴面、拦河大坝闸门滑道贴面、桥梁 伸缩支承滑块贴面 ,各种机床、镗床、磨床、刨床滑动导 轨贴面等。 利用其不粘性 ,用于制糖工业、服装行业、食品及 烟叶烘烤的传送带、印染工业防粘防腐的各种导辊的 包覆层等。 2. 2 　聚四氟乙烯管材[4～8 ] PTFE 管材的成型工艺有推压法、挤压法、液压 法、焊接法、缠绕法等 ,其中以推压法为主。一般采用 PTFE 分散树脂 ,粒径 500μm ,表观密度为 450～550g/ L 。小直径管选用压缩比较大的树脂 ,大中径管选用 压缩比较小的树脂。助挤剂通常选用 200 号与 260 号 溶剂油。PTFE 管材进行二次加工可制得PTFE热收 缩管、PTFE 螺旋管、PTFE 钢丝增强液压管等。 2. 2. 1 　聚四氟乙烯普通管 聚四氟乙烯普通管是由聚四氟乙烯分散树脂在常 温下以有机溶剂为助挤剂推压制得 ,再经干燥、烧结制 成。按管径大小可分普通型管和微型管两种。普通管 内径 > 4mm ,微型管内径 ≤4mm。 1)生产 PTFE 管的典型配方 PTFE 分散树脂 100 (质量份) 助挤剂 18～24 2)生产工艺流程 图 2 　PTFE普通管的生产工艺流程图 　　3)生产工艺参数 混合 :温度 ≤19 ℃,时间 10～20min ,混合完毕在 25～30 ℃停放 24h 以上。 制坯 :压缩速率约为 50mm/ min ,压力 0～3MPa。 推压 :料腔温度为 30～50 ℃,口模温度为 50～ 60 ℃,推压速率随管径的增大而减小 ,随壁厚的减小而 加快。 干燥 :在 210 ℃以下 ,2～3h。 间歇烧结 :升温速率 60 ℃/ h , (375 ±5) ℃保温 4h。 连续烧结 : 干燥区 100～ 250 ℃,预热区 250 ～ 330 ℃,烧结区 380～420 ℃,冷却区小于 300 ℃。 4)主要设备 :混合机、预成型机、立式推压机、干燥 及烧结炉。 5)主要技术指标 :ZB G 33001285 (见表 2) 表 2 　PTFE普通管的技术指标 　　　性能 微型管 普通管 密度/ (g/ cm3) 2. 10～2. 30 2. 10～2. 30 拉伸强度/ MPa ≥25 ≥15 断裂伸长率/ % ≥100 ≥150 　　6)用途 :作为绝缘及输送流体导管等。 2. 2. 2 　聚四氟乙烯热收缩管 PTFE热收缩管具有受热能收缩的特性 ,因此能 紧密地包覆在其它工件的外表 ,使该工件具备耐腐蚀、 电绝缘及防粘性。广泛用于电气、化工、机械、印刷等 工业。据报道 PTFE 热收缩管最大收缩率大于 75 %。 采用 PTFE 分散树脂加工制成 ,其原理是 PTFE 在加工中受到应力后产生强迫高弹形变 ,这种形变具 有可逆性 ,低温使之冻结 ,若重新加热冻结的强迫高弹 —32— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 形变就会逐渐消失并回复到原状态。 1)生产 PTFE 热收缩管典型配方 PTFE 分散树脂 100 (质量份) 助 挤 剂 20～22 2)生产工艺流程 PTFE树脂 助挤剂 →混合 →存放 →预成型 →推压 →干燥 →烧结 →冷却 →热处理 →吹胀 →冷却 →产品 图 3 　聚四氟乙烯热收缩管生产工艺流程图 　　3)生产工艺参数 前部分和普通 PTFE 管相同。 热处理 :将干燥烧结好的管子再次在高温下进一 步充分烧结后骤冷 ,温度 390 ±2 ℃,冷却液 - 5 ℃。 吹胀 :在 310 ℃左右 ,冲入 0198MPa 以下压缩气 体 ,吹胀率为 200 %～400 %。 4)主要设备 :吹胀机 ,其它和普通 PTFE 管相同。 5)主要技术指标 (见表 3) 表 3 　聚四氟乙烯热收缩管国内外技术指标 　　项目 中国 英国 日本 最大收缩率/ % 75 75 75 拉伸强度/ MPa > 19. 6 43. 12 22. 54 相对伸长率/ % 250 350 300 绝缘强度/ (kV/ mm) 37～50 36～37 50 密度/ (kg/ m3) 2. 15 ×103 2. 2 ×103 2. 14 ×103 收缩温度/ ℃ > 330 > 328 > 330 2. 2. 3 　聚四氟乙烯钢丝增强液压管 普通 PTFE 管承受 4MPa 左右的压力就要破裂 , 当将其与钢丝复合后其耐压性大大提高 ,国外其最大 工作压力达到 70MPa。研究表明软管的耐压强度和 耐脉冲强度不但与钢丝强度有关 ,而且还与编织角度 大小有关。单层编织时编织角为 54°44″时 ,在内压下 钢丝没有伸长 ,软管的长度、直径都不变化 ,耐压性最 好。 当用作航空工业液压系统的软管时 ,为了防止内 管因液压油流动过程中而产生的静电击穿 ,须在PTFE 内管的制造时加入微量导电炭黑。然而研究发现加入 炭黑并未能完全阻止静电通过管壁放电 ,且增加空隙。 20 世纪 60 年代 Attas 公司制造了复合形式的管体 ,即 管子内层是一定比例的导电炭黑与 PTFE 的均匀混合 物 ,管子外层是纯 PTFE。这种形式的管体内层具有 轴向导电性能 ,因此既能除静电 ,又能防渗。其工艺流 程见图 4。 导电炭黑 内层树脂 外层树脂 →压坯 →推挤 →干燥 →冷却 →检验 →编织 →装接头 →检验 图 4 　PTFE钢丝增强液压管的生产工艺流程图 　　PTFE 钢丝复合软管主要用于飞机上的液压系 统、冷气系统、燃油系统、滑油系统。在民用工业中 , 适用于橡胶、塑料、制药、服装、造船、汽车、机床、电机、 柴油机、造纸等行业作液压、汽压、蒸汽输送等的软连 接件。主要技术指标见表 4。 表 4 　聚四氟乙烯钢丝增强液压管的技术指标 　　技术指标 输 气 用 输 液 用 工作温度/ ℃ ≤200 ≤100 工作压力/ MPa 1 2 室温爆破压力/ MPa 8 8 2. 2. 4 　聚四氟乙烯螺旋管 PTFE 螺旋管又称 PTFE 挠性软管 ,它除具有聚 四氟乙烯全部优良性能外 ,还具有可挠曲的特性。目 前品种有纯 PTFE 螺旋管及管外有化学纤维、不锈钢 丝和涂塑玻璃纤维编织增强两类。 它是由 PTFE 整体经二次加工而成 ,其工艺是将 PTFE薄壁管以 10～20r/ min 速度连续通过一个温度 为 270～280 ℃组合模具连续向前旋转运动而制得。 主要用于耐强腐蚀和耐高温设备的软性连接和错 位连接、蛇形管路、泵发动机等震荡部件的进出口管 , 用于飞机发动机的屏蔽电缆和保护电缆套管等。主要 技术指标见表 5。 —42— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 表 5 　聚四氟乙烯螺旋管的技术指标 　　技术指标 裸 管 化纤 增强 不锈钢 丝增强 涂塑玻 璃编织 工作温度/ ℃ ≤200 ≤260 ≤280 ≤250 工作压力/ MPa 0. 3 1. 5 5 0. 1 爆破压力/ MPa 1. 0 4. 0 15 — 2. 3 　聚四氟乙烯薄膜[2、4、9～12 ] PTFE薄膜是由模压烧结圆柱形坯料 ,经机床切 削成膜后再压延而成。根据处理方法的不同可分为定 向膜、半定向膜和不定向膜 3 种 ,目前 PTFE 薄膜产品 有多孔膜、微滤膜、彩色膜等。 2. 3. 1 　聚四氟乙烯彩色薄膜 PTFE 彩色薄膜适用于以色泽区分标志的电器仪 表或导线绝缘上 ,是一种新型综合性能优良的 C 级绝 缘材料 ,是无线电工业、航空工业以及尖端科学技术中 不可缺少的重要材料之一。PTFE 薄膜一般采用悬浮 聚合的聚四氟乙烯树脂 ,要求颗粒直径在 150μm 以 下。颜料必须具备耐热性好 ( > 400 ℃) ,颗粒细 ,着色 力强 ,对化学试剂稳定等要求。其生产工艺流程如图 5 所示。 图 5 　PTFE薄膜的生产工艺流程图 　　混合 :目前生产彩色 PTFE 薄膜混合方式主要有 两种 :干法混合和湿法混合。研究表明 :湿法混合比干 法混合混料均匀但工序多 ,成本高 ,需加溶剂 ,为了保 证制品的均匀性一般采用湿法混合。工艺流程见图 6。 图 6 　湿法混合 PTFE彩色薄膜料的工艺流程图 　　模压预成型 :合理选择预成型单位压力是生产 PTFE 彩色薄膜重要的工艺条件。主要根据树脂的细 度、压缩比、颜料种类等条件来选择 ,一般在 20～ 40MPa。 烧结冷却 :由于彩色薄膜含有颜料 ,导热系数、热 膨胀系数与 PTFE 不一致。因此在烧结过程中升降温 度比普通 PTFE 薄膜要慢 ,烧结温度比普通薄膜低 ,升 降温度为 20～30 ℃/ h ,烧结温度为 375 ℃。而普通薄 膜升温速度在 327 ℃前 50～60 ℃/ h ,在 327 ℃后 30～ 40 ℃/ h ,烧结温度 380 ℃,降温速度 20～50 ℃/ h。 车削不定向膜 :刀尖角以 40～45°为宜 ,速度比普 通 PTFE 慢。 压延定向膜 : 压延温度随薄膜厚度而异 ,一般 5μm 厚 , (110 ±5) ℃;30μm 厚 , (130 ±10) ℃。压延倍 数为 215～310。 主要设备 : ;混合搅拌机、液压机 35～40MPa、烧 结炉 DL151、精密数控车床 C620、压延机、辊筒 (Φ100 ×120mm) 。 主要技术指标见表 6。 表 6 　聚四氟乙烯彩色薄膜的技术指标 外观颜色应鲜艳均匀 半定向彩膜 不定向彩膜 拉伸强度/ MPa ≥30 ≥10 伸长率/ % ≥70 ≥100 直流击穿电压强度/ (kV/ mm) > 50 > 30 2. 3. 2 　聚四氟乙烯多孔膜 PTFE 多孔膜为新型的空气过滤材料。用该材料 生产的空气过滤器 ,适用于吸收半导体工业净化室中 空气或其它气体的悬浮微粒物 ,且空气及其它气体压 力损耗较小。 1976 年 , R. W. Gore 首先披露了商品名称为 Groce2TexR 的 PTFE 多孔膜的制造过程。将粉末状聚 四氟乙烯和润滑剂混合成糊 ,挤出成片 ,移出润滑剂 后 ,在升高温度下 (低于结晶熔点) 进行单轴或双轴拉 伸 ,拉伸后的长度为原长度的 50 余倍。该膜的标称孔 径为 0102～10μm ,厚 25～76μm。1977 年来 ,日本研 究者先后发表了许多专利 ,如日本专利公开公报 16619/ 1988、日本专利公开 16019/ 1988、日本专利公 开 17216/ 1981 都就多孔 PTFE 膜、增加孔隙率、减小 孔径、减少压力损耗等作了许多研究。最近日本田丸 真二制得了一种平均孔径为 012～015μm ,当空气以 513 φ / s 流速通过时压力损耗为 10～100mmH2O 柱 , 该多孔 PTFE 薄膜具有 99∶1～75∶25 的纤丝对接点的 面积比 ,0105～012μm 的平均纤丝直径和不大于 2μm2 的最大接点面积。其制备方法是用 PTFE细粉 (由 Daikin F104)制备厚度为 100μm 的未烧结、未延展的 —52— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 PTFE薄膜 (该薄膜在日本专利公开 152825/ 1984) 。 然后在炉中加热并在 339 ℃下保持 50s 以获得 0150 烧 结度的连续的半烧结膜。再在 320 ℃环境温度加热 15min ,以 100 %/ 秒的速率双向同时或连续地延展薄 膜。该设备由 Iwamoto 公司制造 ,在膜的纵向上拉伸 比为 5～8 ,宽度方向拉伸比为 15～25 ,总拉伸比为 75 ～200 制得 PTFE 多孔薄膜。 2. 4 　聚四氟乙烯泡沫材料[13 ] PTFE 泡沫材料除保留了原有的许多优良性能 外 ,还具有一般泡沫材料的特性 ,如密度小、柔软、略有 弹性 ,并可按不同的配比生产不同介电常数的 PTFE 泡沫材料。同时也是一种最能耐腐蚀的热塑性过滤材 料。研究表明 :用高分子材料稠环芳烃作为成孔剂制 造的 PTFE 泡沫材料 ,其效果优于水溶性无机盐和其 它挥发性物质。它的许多特性是一般滤纸、滤布、微孔 玻璃、多孔陶瓷以及其它过滤材料所不及的 ,被广泛用 于石油、化工、地质勘测、仪器仪表以及医药等工业部 门 ,是分离强腐蚀性的固2液、固2气、气2液介质不可缺 少的重要材料。此外它还是良好的隔热衬垫材料 ; PTFE 优异的介电性能、化学特性及热稳定性 ,使其成 为大功率、高要求无线及微波无线的比较理想材料。 生产工艺见图 7。 图 7 　聚四氟乙烯泡沫材料的生产工艺流程图 　　原料选择 : 对孔径小的发泡材料选用粒径 25～35μm的悬浮树脂 ,对孔径大的一般发泡材料选用 粒径 150～250μm 悬浮树脂。树脂干燥温度 100～ 120 ℃。5h 捣碎过 40 目筛。成孔剂稠环芳烃球磨 16 ～24h ,过 40 目筛。 混合 :先将一定比例 PTFE 树脂和成孔剂先混匀 再加入到其余的 PTFE 树脂中 ,混合 5min。 预成型 :预成型的压力应根据混合料的颗粒大小 来确定。一般压力控制在 34MPa。 干燥 :使成孔剂均匀地从制品中全部逸出。采用 阶梯式升降温方式。50 ℃时保温 5h ,80 ℃时保温 5h , 150 ℃时保温 12 h ,再降温至 100 ℃保温 3h。 烧结 :升温速度 35 ℃/ h ,在 327 ℃左右保温 1h ,在 380 ℃保温 6～8h ,降温速度 25 ℃/ h。 主要设备 : KW Y210421 型电热干燥箱 ;DH250 型 高速混合机 ; Y712100A 型液压机 ;151 型高温烧结炉。 主要技术指标见表 7。 表 7 　聚四氟乙烯泡沫材料的技术指标 　　　　项目 技术指标 外观 有弹性 ,颜色洁白 ,无凸凹前陷 击穿电压/ (kV/ mm) ≥10 连续工作时间/ h ≥5 介电常数 1. 12～2. 00 介电损耗角 (正切) 1～5 ×10 - 4 密度/ (g/ cm3) 0. 4～2. 0 2. 5 　聚四氟乙烯膨体材料[14～19 ] PTFE 膨体材料是 20 世纪 60 年代发展起来的新 型材料 ,由微细的无规排列的纤维连接为聚四氟乙烯 的小结节 ,纤维之间的空隙充满了空气 ,具有孔径小、 孔率高、孔径分布均匀、强度高、相对密度小等特点。 品种有膨体管、膜、纤维等。前文所述多孔膜即一种 , 广泛应用在人工血管、心脏修补膜、分离和过滤膜、密 封、电气绝缘、野外用品等方面。 膨体 PTFE 的成型工艺是将糊膏挤压成型的纵向 排列成纤维状的预成型品 ,经干燥去除助挤剂后 ,在低 于 PTFE 熔点 (327 ℃)的温度下进行高速拉伸 ,再在膏 腴熔点的温度下对处于拉伸状态的 PTFE 半成品进行 热处理 ,得到孔率为 40 %～97 %的膨体 PTFE 管、膜、 棒等 ,此法称为拉伸成型法。原料需选用超高分子量 分散聚四氟乙烯树脂。近年来宫香山等人利用不同牌 号低分子量树脂之间相容及表面张力间极微小的差 异 ,按一定比例混合 ,然后按拉伸成型法加工可制得云 片状多孔结构和常规纤维结节结构膨体 PTFE 材料。 Du Pont 公司报道了一种新的多孔材料制备方法 :在 250～400 ℃温度范围内 ,使 PTFE 与一种流体接触 ,该 流体只渗透和溶胀 ,但不显著溶解 PTFE 或消除其弹 性记忆 ,然后冷却并从未吸收的流体中分离渗透的溶 胀聚合物。除去吸收的流体 ,形成具有单一 DSC 熔融 吸热的多孔材料。这种材料可用来做宇航服、绝对清 洁室服、防水雨衣、手套、鞋类、户外用帐篷或睡袋。 2. 5. 1 　膨体聚四氟乙烯人工血管 —62— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 膨体 PTFE 人工血管首先在美国和日本进行动物 试验 ,于 1971 年开始人体临床的实际应用。目前已应 用到人体的各部分如 :内径 1～115mm 的膨体 PTFE 人工血管已应用于脑外科手术 ,内径 2mm 的人工血管 已应用于心脏搭桥手术。 膨体 PTFE 人工血管是有微细的无规小纤维连接 着 PTFE 小结节所形成。这些小纤维间隙充满了空 气 ,拥有 50 %的气孔结构 , 而小结节的间隙则为 15～30μm的连续多孔结构。它具有以下特点 :1) 抗血 栓性和人体适应性优 ;2)不漏血液 ;3)即使弯曲也不会 缠绕 ;4)缝合容易 ,不会裂开 ,为了防止血管破裂 ,发展 了膨体 PTFE 血管的增强技术。 增强的方式有 :1)用膨体聚四氟乙烯膜缠绕增强 ; 2)用聚全氟乙丙烯单丝在管外缠绕成螺旋形增强。其 生产工艺流程见图 8。 图 8 　膨体聚四氟乙烯人工血管的生产工艺流程图 　　生产工艺前部和一般糊膏挤压制品相似的拉伸工 艺是决定产品性能的关键。制品孔径大小、孔率高低 均与拉伸温度、拉伸速率、拉伸百分比有关。一般控制 拉伸温度 200 ℃左右 ,拉伸速率 100 %/ s ,拉伸百分比 500 %左右。 主要技术要求 :孔率为 55 %～70 % ;密度为 012～ 014g/ cm3 ;在直径 20mm 的芯棒上弯曲 360 ℃不瘪 ;每 根管的爆破压力达到 0149MPa。 2. 5. 2 　聚四氟乙烯纤维 PTFE 在高温时黏度大、不流动、也不溶于各种溶 剂 ,不能熔融纺丝和湿法纺丝来制造 PTFE 纤维。前 文介绍制造 PTFE 有两种方法 :1)切割拉伸法 ,2)以化 学纤维为载体的湿法纺丝。最近洪重光等人发明了一 种制造 PTFE 短纤维的方法 ,并用该纤维制成PTFE纤 维过滤材料。该方法的关键是设计一种有机高分子材 料制纤设备 ,该设备由磨轮、包络器、风机、旋风分离器 等部件构成。其中磨轮是关键 ,它由钢轮外缘电铸金 刚石聚晶体制成。通过控制磨轮粒度、轮径、转速及加 工 PTFE 料块尺寸等工艺条件 ,可以制造不同长度和 粗细的 PTFE 纤维型过滤材料。该材料的特点 ,如压 力损耗小、过滤流量大、使用寿命长、可再生处理和重 复使用。 其制造工艺是选用悬浮型 PTFE 树脂按一般工艺 加工成一定形状和大小的料块。该料块通过制纤专用 设备加工成绒状纤维 ,纤维直径 10 - 4～10 - 1mm 范 围 ,长度 1～100mm 范围。然后半成品 PTFE 纤维填 入模具 ,加压 ,压力的大小根据过滤材料孔隙、孔径来 确定 ,一般为 50～150kg/ cm2 。最后烧结成型 ,烧结温 度 (390 ±5) ℃,时间 8～12h。 为了扩展 PTFE 纤维的应用范围 ,奥地利人韦默 等发明了一种稳定永久弯曲性能的 PTFE 纤维。该方 法的特点是纤维由两种不同型号的 PTFE 组成 ,利用 两组份的热空气收缩率至少有 1 %的差别制成 ,如 :用 Algoflon DF 200 ( Ausimont SPA) 热空气收缩值为 415 % ,Telflon 3579 (DuPont 生产) 热空气收缩值为 310 %。将这两种 PTFE 粉末用 20 %的润滑剂处理 , 分别压成圆柱体制品 ,然后将这些圆柱体制品沿其轴 方向在中心严格地分开 ,再把这两种不同聚合物的1/ 2 部分用于主压圆柱体压制成圆股 ,然后利用压延机将 圆股压成 011mm 厚的膜。将此膜干燥 ,在 380 ℃下烧 结 ,并在此温度下以 1∶11 比例拉伸 ,这样得到的膜厚 度为 20μm ,将纤维化薄膜分裂成丝 ,用一个切割机可 将其切割成 80mm 长的短纤维 ,再将这些短纤维放在 250 ℃的炉子中加热 30min。这两种 PTFE 在加热过 程中有不同程度的收缩 ,结果有 45 %弯曲 ,这种纤维 在拉伸 8 %时强度可达 495MPa。 2. 6 　PTFE 分散液浸渍制品[20、21 ] PTFE分散液平均粒径为 012～013μm , PTFE 树 脂悬浮在液态水中形成胶体 , 溶液黏度 01015 ～ 01020Pa·s ,浓度为 60 %左右 , p H 值 9～10。用PTFE 分散液浸渍石棉、玻璃纤维、玻璃布、多孔金属材料所 制得的制品具有优良的性能 ,不吸水 ,具有良好的不粘 性、润滑性与气密性 ,在高温时仍具有优良的耐化学腐 蚀性 ,且比所浸渍的坯料具有更高的机械强度。 1) PTFE 浸渍石棉 一般采用 45 %左右的 PTFE 分散液浸渍一次 ,然 后在 100 ℃左右干燥。浸渍后的石棉线用来编织圆形 或方形的动密封件。 —72— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 2) PTFE 浸渍玻璃纤维 玻璃纤维必须清洗后才浸渍在 PTFE 分散液中 , 干燥 100 ℃,然后在 280～290 ℃烘焙再烧结。 3) PTFE 浸渍多孔金属 由多孔金属浸渍 PTFE 所形成的产品称氟塑料金 属 ,可加工成轴承、活塞环、导向套、导轨、球型支承座 等部件 ,广泛应用于化工、机械、汽车、交通、纺织、机电 等行业中。 所有多孔金属必须具有 30 %～40 %孔率。PTFE 分散液浓度 60 % ,采用真空浸渍 ,真空度 9815 KPa。 在 (100 ±10) ℃干燥 4h ,然后在 (370 ±10) ℃烧结炉中 用惰性气体保护烧结。 2. 7 　聚四氟乙烯填充制品[22 ] 在 PTFE 制品中 , PTFE 填充制品是产量最大的 一种 ,在国外填充 PTFE 一般由 PTFE 树脂生产厂来 完成 ,如德国 Hoechst 公司的 HosTaflon TF4000 系列 , HosTaflon TF3000 系列以及 HosTaflon 2000 系列。 而我国由于 PTFE 树脂生产技术落后于加工技术 , PTFE填充技术都是在加工生产厂来完成。通过在 PTFE 树脂中添加无机类、金属类及高聚物类等不同 填料来改善 PTFE 的耐压性、耐磨性、抗冷流性、耐热 性、尺寸稳定性等。填充后的制品与纯 PTFE 相比 ,耐 压性提高 5～10 倍 ,耐磨性提高 1000 倍 ,线性膨胀因 数降低 80 % ,导热性提高 5 倍 ,并且降低了体积电阻 率与表面电阻率 ,主要应用于机械工业中作无油润滑 轴承、轴承垫衬、活塞环、机床导轨等。近年来 ,国外在 化工防腐方面 ,以 PTFE 填充制品作为管道、阀门、泵 等衬里的应用发展迅速 ,这是 PTFE 填充制品新的应 用领域。 根据这些要求常用的填料有 :玻璃纤维、碳纤维、 石墨、石英砂、二硫化钼、无定形炭、氟化钙、青铜粉、陶 瓷、聚酰亚胺、聚苯、聚对羟基甲酸酯等。 PTFE填充制品一般采用模压成型工艺 : 影响 PTFE 填充制品的质量主要取决于树脂填充剂的选 择、配方的设计、物料混合均匀程度等因素。目前用于 PTFE填充的混合方法有 3 种 :1) 干法混合工艺要求 混料装置快速 ,均匀无死角 ,适用于一般要求的制品 ; 2)溶剂混合 ,溶剂为丙酮或甲醇 ,适用于玻璃纤维填充 PTFE ;3)湿法混合 :采用这种工艺成型的制品机械强 度高、磨耗低、耐腐蚀性好。PTFE 填充制品的成型压 力取决于填料在 PTFE 中的体积比 ,如 :含 5 %填料成 型压力 25MPa ;含 6 %～10 %填料成型压力 35MPa ;含 12 %～25 %填料成型压力 50MPa ;含大于 25 %填料成 型压力 70MPa。填充制品的烧结工艺与纯 PTFE 相 同 ,但对含有 MoS2 的填充制品要求在 360 ℃空气介质 烧结 ,或在 380 ℃氮气介质中烧结。含玻璃纤维的填 充制品适宜在氮气介质中烧结。 PTFE 填充制品的组分根据填充制品的应用环境 来决定 ,有单一填料填充 ,也有几种填料复合填充。 如 :20 % SiO2 填充 PTFE 用作氧气压缩机活塞环 , 10 %聚酰亚胺、15 %玻璃纤维、5 %石墨复合填充的 PTFE 用作氢增压机活塞环等。由于单一填料能改善 PTFE 一些性能 ,但对其它一些性能带来不利影响 ,如 玻璃纤维填充 PTFE 耐磨损寿命可增加 1000～2000 倍 ,使用极限 PV 值约增加 10 倍 ,但摩擦因数有所增 大 ,负荷形变量约减少 10 % ;再如石墨的加入改进了 PTFE尺寸稳定性、耐药品性、耐压缩蠕变性和导热 性 ,但耐磨性较差。因此通常采用几种填料填充来获 得性能优异的 PTFE 填充制品。如应用于注塑机上的 PTFE轴承是由 PTFE 填充玻璃纤维、石墨、碳纤维、 铜粉和 Fe2O3 制成 ,其机械性能、导电性能、冷流性和 耐磨损性都得到提高。用于镗床上的导轨带是由玻璃 纤维、石墨、青铜粉、MoS2 填充 PTFE 的复合材料制作 的。用于进口设备配套件高强耐磨填充 PTFE 密封 件 ,由本溪市玻璃钢厂研制成功 ,它是由 15 %玻璃纤 维、10 %碳纤维填充 PTFE 制成的 ,其摩擦因数为 0117 ,磨耗量为 010001 ,磨痕宽度 317 ,达到和超过进 口设备随机配件要求。 国内外在不断研究开发 PTFE 填充的新应用领 域 ,对已开发的产品进行系列化。不断寻找新的填充 材料 ,如聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚苯酯、高分子液晶等轻 质材料作填充剂在国外发展很快 ,是一类很有前途的 PTFE填充新品种。国内应优先发展需求量大 ,流动 性好的玻璃纤维、碳纤维、石墨、青铜粉填充 PTFE。 充分利用我国丰富的稀土自然资源 ,开发稀土填充 PTFE 新型材料。 3 　结语 综上所述 ,聚四氟乙烯的成型制品种类繁多 ,已被 广泛应用于工业、农业、国防、生活等各个领域。国外 根据聚四氟乙烯的不同用途及制品的加工特点 ,开发 出各种品级的聚四氟乙烯 ,满足了现代人们对个性化 的需求。随着我国聚四氟乙烯应用领域的不断开发 , 增加聚四氟乙烯的品种以及对现有的品种进行系列 化 ,将是今后我国科研工作者的一个重要研究方向。 —82— 聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 　　塑　料 2004 年　33 卷　第 6 期 参考文献 : [1 ] 　汪萍. 聚四氟乙烯大型模压板材的成型工艺及应用[J ] . 　 　现代塑料加工应用 ,1995 ,7 (1) :45 - 49. 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