聚四氟乙烯(PTFE)树脂在1936年由美国科学家在实验室意外发现而得到,止到现在全世界能生产PTFE国家不到20个,大部分为发达国家。我国在60年代掌握生产技术并实现投产,目前已经成为PTFE消费大国,其中中低端制品已供大于求,但许多高端制品仍然需要依赖进口。
我国目前PTFE原料和制品主要进口国为美国、日本、以及欧洲各国。由于运输成本和供货周期原因,我国以进口日本的较为常见,而日本进口PTFE产品品质优良,满足国内高端需求。
增强聚四氟乙烯也叫改性、复合、共混、填充聚四氟乙烯。简称RPTFE。
PTFE虽然具有优良的综合性能,但机械强度低,线膨胀系数大,耐磨损性差,耐蠕变性差,导热性差等缺点。在**械强度等复杂的工况下,比如被用在阀门密封行业其实际安全使用温度一般在-50~+110℃内。为了克服这些缺点,可在PTFE树脂里填充增强剂来提高材料的机械性能,以扩大其材料的应用范围。
在国内很多人多错误的认为RPTFE就是玻璃纤维填充聚四氟乙烯,其实玻璃纤维填充聚四氟乙烯只是RPTFE类目里的其中一种而已。常用的增强剂有玻璃纤维、石墨、碳纤维、碳粉、聚苯酯、聚酰亚胺、二硫化钼、陶瓷粉、对位聚苯、青铜粉、不锈钢粉、彩色剂等等。根据不同的工况使用要求,调制不同比例的增强剂混合到PTFE里。材料共混效果就如把沙、石子混合到水泥里类似,填充后的共混材料机械强度性能大大增强,可使PTFE耐磨性提高1000倍左右;耐蠕变性提高1.5~4.5倍;弯曲弹性模量增加2~3倍;硬度增加10%~30%;导热率增加2~5倍;线膨胀系数减少约1/2。由于PTFE是白色的,填充后的PTFE颜色随增强剂而改变,密度也有小幅波动,化学性能也带有填充物的性质。
RPTFE成本虽然比PTFE高,但RPTFE的机械性能**,明显的提高了整机的使用寿命或维修率,从而减少了后期成本的投入,从长远的利益考虑建议采购RPTFE为好。另外由于RPTFE用途广阔,不同的客户使用工况各有要求,RPTFE性能暂无标准可依,制作产品的工艺、技术、设备、材料型号因厂家不同性能各有优劣。
无机填料填充增强聚四氟乙烯(RPTFE)工艺流程:
PTFE+填充材料→共混均匀→模压成型→高温融固→冷却机加工。
填充材料 | 主要改善性能 |
碳纤维、锡青铜粉等 | 提高机械强度、耐磨性、耐高温、导热性、导电。 |
石墨、二硫化钼等 | 提高润滑性、导热性、耐磨性。 |
玻璃纤维、硅粉等 | 提高机械强度、耐磨性。 |
聚苯酯、聚酰亚胺、对位聚苯等 | 提高机械强度、耐高温、耐磨、不易伤对磨物。 |
无机填料对聚四氟乙烯的性能改善:
无机填充物种类 | 主要改善PTFE哪方面性能 |
碳纤维、锡青铜粉等 | 提高机械强度、耐磨性、耐高温、导热性、导电。 |
石墨、二硫化钼等 | 提高润滑性、导热性、耐磨性。 |
玻璃纤维、硅粉等 | 提高机械强度、耐磨性。 |
聚苯酯、聚酰亚胺、对位聚苯等 | 提高机械强度、耐高温、耐磨、不易伤对磨物。 |
无机填料增强改性聚四氟乙烯的主要系列有:
日本大金POLYFLON PTFE MG系列
POLYFLON PTFE MG-1030 | 玻璃纤维GF15%填充 | 耐磨性强,摩擦小,电气性能好 | 机械和电气用,通用型(例如轴承、垫片、阀座、衬垫) |
POLYFLON PTFE MG-1241 | 玻璃纤维GF20%、石墨5% | 耐磨性强,摩擦小,耐蠕变形良好 | 机械和化学用(例如活塞环、管用轴承、衬垫) |
POLYFLON PTFE MG-1431 | 玻璃纤维GF15%、二硫化钼5% | 耐磨性强,电气性质良好,耐蠕变性良好,摩擦小 | 机械和电气用(例如对开轴承、阀座) |
POLYFLON PTFE MG-2030 | 石墨15%填充 | 摩擦小、耐药品性优良、耐蠕变形良好 | 机械和药品用(例如轴承、垫片、衬垫) |
POLYFLON PTFE MG-3060 | 青铜粉60%填充 | 耐磨性强、硬度强、压缩强度高、导热性好 | 桥梁支座、辅助轴承等建筑物方面 |
美国3M Dyneon PTFE TFM系列
Dyneon PTFE TFM4105 | 玻璃纤维GF25%填充、良好的流动性、平均粒径580μm | 阀门/阀门部件、轴承、工程/工业配件 |
Dyneon PTFE TFM4212 | 碳纤维CF10%填充、良好的流动性、支撑硬度68D | 轴承、密封垫片、填料、活塞环 |
Dyneon PTFE TFM4213 | 碳纤维CF15%填充、良好的流动性、支撑硬度69D | 阀门、阀座、活塞环、轴承 |
Dyneon PTFE TFM4215 | 碳纤维CF25%填充、良好的流动性、支撑硬度72D | 轴承、填料、活塞环、密封垫片 |
Dyneon PTFE TFM4216 | 碳纤维CF33%填充、良好的流动性、支撑硬度74D | 烧结、压缩模塑 |
Dyneon PTFE TFM6105BR | 玻璃纤维GF25%填充、良好流动性、支撑硬度68D | 阀座、轴承、密封垫片垫圈、活塞环 |
日本旭硝子Fluon PTFE FC系列
Fluon PTFE FC 108 | 40%玻纤填充、耐磨损、抗压、抗蠕变、耐热、耐化学性 | 密封垫片、模压成型 |
Fluon PTFE FC 111 | 二硫化钼5%填充、低摩擦系数、表面硬度高、耐磨损性能优异 | 模压成型、厚壁部件 |
Fluon PTFE FC 122 | 石墨10%填充、改善的润滑性、软金属的耐磨损性 | 厚壁部件、模压成型 |
Fluon PTFE FC 123 | 石墨15%填充、润滑性、对软金属抗磨损性优良 | 厚壁部件、模压成型 |
Fluon PTFE FC 144 | 青铜粉40%填充、导热、导电、耐磨损性、抗蠕变性、耐化学性、耐热 | 模压成型、厚壁部件 |
Fluon PTFE FC 146 | 青铜粉60%填充、导热、导电、耐磨损性、抗蠕变性、耐化学性、耐热 | 模压成型、厚壁部件 |
Fluon PTFE FC 168 | 玻璃纤维&石墨20%填充、高抗压强度、耐磨损性、耐热性、耐化学性 | 模压成型、厚壁部件 |
Fluon PTFE FC 174 | 玻璃纤维15%填充、二硫化钼5%填充、抗磨损性、抗压、抗蠕变性 | 密封应用 |
Fluon PTFE FC 182 | 青铜粉&二硫化钼60%填充、导热和导电性、耐磨损性、抗蠕变性 | 模压成型、厚壁部件 |