1.聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是用于密封的氟塑料之一。聚四氟乙烯以碳原子为骨架,氟原子对称而均匀地分布在它的周围,构成严密的屏障,使它具有非常宝贵的综合物理机械性能(表14—9)。 聚四氟乙烯对强酸、强碱、强氧化剂有很高的抗蚀性,即使温度较高,也不会发生作用,其耐腐蚀性能甚至超过玻璃、陶瓷、不锈钢以至金、铂,所以,素有“塑料 王”之称。除某些芳烃化合物能使聚四氟乙烯有轻微的溶胀外,对酮类、醇类等有机溶剂均有耐蚀性。只有熔融态的碱金属及元素氟等在高温下才能对它起作用。
聚四氟乙烯的介电性能优异,绝缘强度及抗电弧性能也很突出,介质损耗角正切值很低,但抗电晕性能不好。聚四氟乙烯不吸水、不受氧气、紫外线作用、耐候性好,在户外暴露3年,抗拉强度几乎保持不变,仅伸长率有所下降。聚四氟乙烯薄膜与涂层由于有细孔,故能透过水和气体。
表14-9聚四氟乙烯性能
序号 | 技术指标 | @XlL8j单位 | D.jHMTQFDB 数值 | 测试方法 | ||
n-:a9cm$ 1 | 物理性能 | )oLW0g0K!G 比重 | *s@k|K2 2.15~2.20 | GB1033—70 | ||
2 | 机&5e!^1|eb械性能 | j'a d Z& 抗拉强度 | )-<A>Ju Pa | 9YV|.^eT (1961~3521)×104 | a"+ O28: GBl04079 | |
l=@&&PVA 断裂伸长率 | mlJ~]hP % | , pPv f ad 250~500 | >5}lp6 \ GB1040—79 | |||
RC!@}XD 抗压强度(变形10%) | 1}'2=fv\ Pa | >:+GDXcL 1952×104 | > �9*&Q GB104l—79 | |||
\J &u9 抗冲击 | S 5RH'& 无缺口 | ObNr kgf·cm/cm2 | LHl?%H K 不断 | mi#0(m GB1043—79 | ||
IiL[SCr# 有缺口 | "],3\WiSV| 24.6~31.6 | |||||
ls Buf z 抗弯强度 | l@R{g~^f Pa | jolX@<wlJ (1834~2030)×104 | D QwyK GB1042—79 | |||
?3DUx4 硬度HB | |Cy0Q#U9pV | mCPHx'8'=p 4.54 | )fd~!zU7f HG—16865 qc4hW+<0, 钢球Ф5mm MVkfE\^g@, 载荷62.5kgf | |||
dvSNRTD 摩擦系数 | u_Kme&~ | eSYU3 O.13~O.16 | eF3^Z<I~ | |||
Q MK=P57S 磨耗xpC \D 磨痕 | /J5>}z/h! | Q/7i- 14.5 | XyFZb8A M200试验机,对磨件45#钢,硬度HRC50~59,表面粗糙度0.8▽负荷23kgf,线速度O.39m/s,时间30min | |||
2IA1=iud 3 | )]x ,y/介电性能 | ' ~s3z?_} 介电常数50Hzmo( CG2 106Hz | {jIax_.c | + $y\77V 2.1 yOZ\hNYi>~ 2.1 | SE.9c!i GB1049—78 | |
N#)Opyi 介质损耗角正切 Acj rjNpsK 50Hz g[\Hq]xs5 106Hz | &DHWr|Ebu | =E w 0.5×10-4 u~,WX|" 2.5×10-4 | rASpi* h GB1049—78 | |||
BO6Y_ IK 耐电压 | Tjs OL_0 kV/mm | %eZo%w[I 60 | <%s!$ ^ GB1049—78 | |||
RF6$Bh^_ 体积比电阻 | o?& |C? Ω·cm | k4**T/M9| 1018 | ^ xIzjpG GB1049—78 | |||
XA[R 8@k表面比电阻 | B ~s^H Ω | &r\E~n�- 1014 | r6l))\W# GB1049—78 | |||
q/kfIgk 4 | ~4)? QbbRu 热学性能 | Y-:(kv4R3Y 晶体熔点 | CJ1?d<iB6 ℃ | dM>7aHV 327~330 | A }[/-9^ ASTMD1457-75 | |
f&tzwg\线膨胀系数 c}"Fo"SU 20~60℃ eDf .P) 20~100℃ jj:w6 ! 20~150℃ 4$ �_v8 20~200℃ | D&H&DY 10-5×1/℃ | = �Ft)t1) 10.3 10.5 11.4 CFT�*Cpo[ 12.8 | .A�i"b]WQ GB1036-70 | |||
e`U`p7 b 比热容 0℃ eElMC=6n 50℃ | J/kg·K | "#rpYZM6 0.96×10-3 1.05×10-3 | D?H43m | |||
1I ,+C@0h 导热系数 | u =r W/m·K | bk_PV|$K 0.24 | }ID9< #2平板法 | |||
i01c`>~U5
聚四氟乙烯在200℃以上,开始极微量的裂解,即使升温到结晶体熔点327℃,仍裂解很少,每小时失重为万分之二。但加热至400℃以上热裂解速度逐渐加快,产生有毒气体,因此,聚四氟乙烯烧结温度一般控制在375~380℃。
<J}8<Es$@a 聚四氟乙烯分子间的范德华引力小,容易产生键间滑动,故聚四氟乙烯具有很低的摩擦系数及不粘性,摩擦系数在已知固体材料中是最低的。
wTnjSD 聚四氟乙烯的导热系数小,该性能对其成型工艺及应用影响较大。其不但导热性差,且线膨胀系数较大,加入填充剂可适当降低线膨胀系数。在负荷下会发生蠕变现象,亦称作“冷流”,加入填充剂可减轻蠕变程度。
l- `
MJM[ 聚四氟乙烯可以添加不同的填充剂,选择的填充剂应基本满足下述要求:能耐380℃高温即四氟制品的烧结温度;与接触的介质不发生反应;与四氟树脂有良好的混入性;能改善四氟制品的耐磨性、冷流性、导热性及线膨胀系数等。常用的填充剂有无碱无蜡玻璃纤维、石墨、碳纤维、MoS2、A1203、CaF2、焦炭粉及各种金属粉。如填充玻璃纤维或石墨,可提
高四氟制品的耐磨、耐冷流性,填充MoS2可提高其润滑性,填充青铜、钼、镍、铝、银、钨、铁等,可改善导热性,填充聚酰亚胺或聚苯酯,可提高耐磨性,填充聚苯硫醚后能提高抗蠕变能力,保证尺寸稳定等。在相同的温度条件下,填充后的聚四氟乙烯其抗压强度(表14-10)、压缩弹性模量(表14-11)、抗弯强度(表14-12)、硬度(表14-13)、摩擦系数和耐磨耗性(表14-14)、热导率(表14-15)均比纯四氟乙烯高。但抗拉强度和伸长率则有所下降,线膨胀系数(表14-15)也减小。
表14-10不同温度下加填充剂前后聚四氟乙烯的抗压强度① (Pa)&JrQII|@ |t&7=}e
^?%R De} 温度(℃) ENuQUCTO> 配方 | hoF95f:qb -50 | :TE..{Q# 0 | Q~^_YeQ 25 | ~ qCRD 50 | SUQ3N4qt 100 | w_W W&r&GM 200 |
聚四氟乙烯 }_W-B 20%玻纤,5%石墨 15%玻纤,5%石墨 25%玻纤 20%玻纤 60%锡青铜 20%碳纤维 | 229 #2qg% 280 vkn{$hwpE8 286 293 318 395 331 | 158 zBbf�@S 283 211 210 234 270 257 | *E0D T3 129 155 173 178 172 213 187 | m_i{"ABQ 79 98 108 104 106 134 128 | +@G>K- b 53.5 79 82 76 76 101 89 | /%U?~Kh> 33 50 56 54 52 64 67 |
>
moY)!q ① 5%变形。
W+]fMnH 表14-ll 不同温度下加填充剂前后聚四氟乙烯的压缩弹性模量
B(×103 Pa)
t0u#+YQ 温度(℃) ZBS)m]&J 配方 | 7=iQ|b -50 | J?+U~?$1l 0 | ZTvszk8wN 25 | )Kwxv#e 50 | 8%MWT#`` 100 | EiV �C8cB 200 | ||||
?.ek?U2uZD 聚四氟乙烯 | &FMZkJ# f 4.6 | VWpLe.z 3.2 | .3 pL 2.8 | %4%*~U}7q 1.9 | ewuR�u:WP 1.2 | 2ZAW}PdZ9g 0.69 | ||||
g<?JJ4T' 60%锡青铜 | 7.9 | 5.4 | C!-R, 5.2 | 2"!tqAnWt 3.5 | 3n3#h6_ 2.1 | 1.3 | ||||
_@tU� uO 20%玻纤 | V+ 6.6<X!(EsVp | * HMOJv4 4.7 | 4.5 | 2.4 | $%lWn` 1.6 | 1.2 | ||||
'_\Kp:8B2 25%玻纤 | 5.9 | 4.7 | 4.5 | 2.4 | 1.5 | 1.1 | ||||
?z3Cw1 20%碳纤维 | 6.6 | ^58 $sy 5.1 | L) `#yLC uo#:Iqa' 4.7 | V8DF@(l!m 2.7 | I[1/+ 4%k 1.7 | P;J@lC J 1.3 | ||||
;*V/'y2 15%玻纤,5%石墨 | 5.7 | J<4%ZZ2. 4.7 | 6kC_~~UTK 4.5 | 5 b�uf*b}- 2.5 | 4�8@K`x~( 1.6 | d 6>-L 1 | ||||
zsuX0F 20%玻纤,5%石墨 | 5.6 | Hk]X&i+s- 4.8 | 4.6 | -L= {0y 2.4 | 5 +=%4B y 1.6 | WHoHCB~;= 1 | ||||
表14-12 不同温度下加填充剂前后聚四氟乙烯的抗弯强度
(Pa)
yU0 e 温度(℃) $jei3$.u 配方 | b4`Vy}G:- -50 | a!VF*" ' 0 | DibuV@TR:B 25 | 4y^|0hO 50 | p $lc`` 100 |
+|2j_Z聚四氟乙烯 | {3\u5 = 640 | %ns3iv-g 304 | v5"7Z!H< 207 | G,Vs&,Q73 133 | ~Ef0lSD~ 96 |
N6 N=P_ 20%玻纤,5%石墨 | 630 | G>wJbUQl 392 | TS4=v (\ 325 | EK<sJ4W|V 177 | "06{Hbd$ 120 |
9.Dt"+ImQ 15%玻纤,5%石墨 | 600WH38 | 340U | 222 | 174 | 115 |
_`LV<g[CP 25%玻纤 | 600 | 340 | 218 | -- | 100 |
:C`1(H*8 20%玻纤 | 600 | 356 | 210 | 138 | 100 |
60%玻纤 | +F^_# / 730 | DZoo{[FD 500 | Z)r8,$)- 280 | 214 | ?Aeq+-/i[ 166 |
\3Yk/`SZ" 20%碳纤维 | 830 | 550 | 320 | 230 | 166 |
表14-13 加填充剂前后聚四氟乙烯硬度与温度的关系
UN <4+` 布氏硬度(HB) |CDHh pR]r 材料 | A<I[QVt 邓禄普轮胎室温(℃) | ` cVMF~O 高 温 | |
#_lI4B0 温度,℃ | GKTq:8e 布氏硬度(HB) | ||
�Lv2 聚四氟乙烯 [fPB#j J 填充聚四氟乙烯 | %CJVak 4.65 .{;p �w* 7.48 | O*=+/ 105~130 s r 3. 79~130 D;-Zw ROG 125~165 | Ka7 (t QH 1.41 ?>a$ 2.28 /~ #;/ 1.51 |
}HPoCS}6(
表14一14 加填充剂前后聚四氟乙烯的摩擦系数与磨痕宽度
vQ%iR8<#5 填充剂及含量(体积%) | ]C%{'�3 摩擦系数μ | yhThnCA}W$ 磨痕宽度(mm) |
rWs(,A 纯聚四氟乙烯 G3T/:} 萤石2%,MoS25% iq(2?Ew 云母20%,MoS25% ,4YYfv 云母砂20%,石墨5% [rL{clm 石英砂20%,MoS25% ,]<lkb\� CdO20%,石墨10% j>lwYU]} 玻璃粉15% m=TiDP@ 玻璃粉30%,Cu粉5% yIM{(Aj 玻璃粉25%,CdO15% 1&H=J^i<@ 云母10% :in%6B"a 玻璃粉25%,CdO20% F\JQI, MoS24%,石墨1% | u6=nS4:@ 0.20 ba~r^-f 0.20 ddos9X 0.22 !E.&� 9E 0.24 cHBj/% 0.21 U ` nvf 0.22 0qN-GKQ 0.18 j!?/6Hu Do 0.19 K &SS" )e 0.20 >C= jHYz 0.20 | "qt$cTJ= 12.70 vz)zpSMpL 1.99 d84�{ 2.10 p(hc4Lxq" 2.87 Z k%5P4 2.60 &v[=Hu>; 1.82 (*U nj} 4.03 hwr8[tn9hr 2.28 v)wa!P 1.20 e"a M\2&x 1.28 |
表14—15 填充剂对导热系数及线膨胀系数的影响
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