聚四氟乙烯(PTFE)填充制品生产工艺

在聚四氟乙烯(PTFE)制品中,填充聚四氟乙烯(PTFE)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HosTaflonTF4000系列,HosTaflonTF3000系列以及HosTaflon2000系列。而我国由于PTFE树脂生产技术落后于加工技术,PTFE填充技术都是在制品加工厂来完成。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,线膨胀系数降低80%,导热性提高5倍,并且降低了体积电阻与表面电阻,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,以填充PTFE作为管道,阀门,泵等的衬里的应用发展迅速,这是填充PTFE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。填充PTFE制品一般采用模压成型工艺:影响填充PTFE制品质量的好坏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。目前用于填充PTFE的混合方法有三种:(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。填充PTFE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250巴；含6%-10%填料成型压力350巴；含12%-25%填料成型压力500巴；含大于25%填料成型压力700巴。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360℃时在空气介质中烧结,或380℃时在氮气介质中烧结。含玻璃纤维的填充制品适宜在氮气介质中烧结。
    填充PTFE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,但摩擦系数有所增大,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。此通常采用几种填料填充来获得性能优异的填充PTFE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,炭纤维,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,其摩擦系数为0.17,磨耗量为0.0001,磨痕宽度3.7,达到和超过进口设备随机配件要求。
    对填充PTFE的研究国内外主要在不断开发其新的应用领域。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,是一类很有前途的填充PTFE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。充分利用我国稀土丰富的自然资源,开发稀土填充PTFE新型材料。