聚四氟乙烯(PTFE)填充制品生產工藝

在聚四氟乙烯(PTFE)制品中,填充聚四氟乙烯(PTFE)制品是產量最大的一種,在國外填充PTFE一般由PTFE樹脂生產廠來完成,如德國Hoechst公司的HosTaflonTF4000系列,HosTaflonTF3000系列以及HosTaflon2000系列。而我國由于PTFE樹脂生產技術落后于加工技術,PTFE填充技術都是在制品加工廠來完成。通過在PTFE樹脂中添加無機類、金屬類及高聚物類等不同填料來改善PTFE的耐壓性、耐磨性、抗冷流性、耐熱性、尺寸穩定性等。填充后的制品與純PTFE相比,耐壓性提高5-10倍,耐磨性提高1000倍,線膨脹系數降低80%,導熱性提高5倍,并且降低了體積電阻與表面電阻,主要應用于機械工業中作無油潤滑軸承,軸承墊襯,活塞環,機床導軌等,近年來,國外在化工防腐方面,以填充PTFE作為管道,閥門,泵等的襯里的應用發展迅速,這是填充PTFE新的應用領域。
    根據這些要求常用的填料有:玻璃纖維、碳纖維、石墨、石英砂、二硫化鉬、無定形炭、氟化鈣、青銅粉、陶瓷、聚酰亞胺、聚苯、聚對羥基甲酸酯等。填充PTFE制品一般采用模壓成型工藝:影響填充PTFE制品質量的好壞主要取決于樹脂填充劑的選擇,配方的設計,物料混合均勻程度等因素。目前用于填充PTFE的混合方法有三種:(1)干法混合工藝要求混料裝置快速,均勻無死角,適用于一般要求的制品。(2)溶劑混合,溶劑為丙酮或甲醇,適用玻璃纖維填充PTFE。(3)濕法混合:采用這種工藝成型的制品機械強度高,磨耗低,耐腐蝕性好。填充PTFE制品的成型壓力取決于填料在PTFE中的體積比,如:含5%填料成型壓力250巴；含6%-10%填料成型壓力350巴；含12%-25%填料成型壓力500巴；含大于25%填料成型壓力700巴。填充制品的燒結工藝與純PTFE相同。但對含有MoS2的填充制品要求360℃時在空氣介質中燒結,或380℃時在氮氣介質中燒結。含玻璃纖維的填充制品適宜在氮氣介質中燒結。
    填充PTFE制品的組分根據填充制品的應用環境來決定,有單一填料填充,也有幾種填料復合填充。如:20%SiO2填充PTFE用作氧氣壓縮機活塞環,10%聚酰亞胺、15%玻璃纖維、5%石墨復合填充的PTFE用作氫增壓機活塞環等。由于單一填料能改善PTFE一些性能但對其它一些性能帶來不利影響,如玻璃纖維填充PTFE耐磨損壽命可增加1000-2000倍,使用極限PV值約增加10倍,但摩擦系數有所增大,負荷形變量約減少10%;再如石墨的加入改進了PTFE尺寸穩定性耐藥品性,耐壓縮蠕變性和導熱性,但耐磨性較差。此通常采用幾種填料填充來獲得性能優異的填充PTFE制品。如應用于注塑機上的PTFE軸承是由PTFE填充玻璃纖維,石墨,炭纖維,銅粉和Fe2O3制成,其機械性能,導電性能,冷流性和耐磨損性都得到提高。用于鏜床上的導軌帶是由玻璃纖維,石墨,青銅粉,MoS2填充PTFE復合材料制作的。用于進口設備配套件高強耐磨填充PTFE密封件,由本溪市玻璃鋼廠研制成功,它是由15%玻璃纖維,10%碳纖維填充PTFE制成的,其摩擦系數為0.17,磨耗量為0.0001,磨痕寬度3.7,達到和超過進口設備隨機配件要求。
    對填充PTFE的研究國內外主要在不斷開發其新的應用領域。對已開發的產品進行系列化。不斷尋找新的填充材料,如聚苯硫醚,聚酰亞胺,聚苯酯,高分子液晶等輕質材料作填充劑在國外發展很快,是一類很有前途的填充PTFE新品種。國內應優先發展需求量大流動性好的玻璃纖維、碳纖維、石墨、青銅粉填充PTFE。充分利用我國稀土豐富的自然資源,開發稀土填充PTFE新型材料。