聚四氟乙烯[PTFE,F4]是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能材料之一,因此得塑料王之美稱。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。商品名為“特氟隆”。聚四氟乙烯的基本結(jié)構(gòu)為.-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-.聚四氟乙烯廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和的,它本身對(duì)人沒有毒性,但是在生產(chǎn)過程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認(rèn)為可能具有致癌作用。能在+250℃至-180℃的溫度下長(zhǎng)期工作,除熔融和液氟外,能耐其它一切化學(xué)藥品用作工程塑料.
聚乙烯:簡(jiǎn)稱PE,是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。具有優(yōu)良的耐低溫性能(使用溫度可達(dá)-70~-100℃),化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸),常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良;但聚乙烯對(duì)于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的,耐熱老化性差。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異,主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。
簡(jiǎn)寫:nCH2=CH2→
分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產(chǎn)低密度聚乙烯
聚乙烯的性質(zhì)因品種而異,主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。
聚乙烯的種類
(1)LDPE:低密度聚乙烯、高壓聚乙烯
(2)LLDPE:線形低密度聚乙烯
(3)MDPE:中密度聚乙烯、樹脂
(4)HDPE:度聚乙烯、低壓聚乙烯
(5)UHMWPE:分子量聚乙烯
(6)改性聚乙烯:CPE、交聯(lián)聚乙烯(PEX)
關(guān)于提高聚四氟乙烯材料切削加工質(zhì)量的研究
針對(duì)聚四氟乙烯材料在機(jī)械加工中的切削力小、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)較大、熔點(diǎn)低的工藝特點(diǎn),研究了聚四氟乙烯材料在幾種常用機(jī)械加工工藝中出現(xiàn)的難點(diǎn)及問題,提出了能有效提高聚四氟乙烯乙烯材料切削加工質(zhì)量的方法。
聚四氟乙烯;機(jī)械加工;切削方法
聚四氟乙烯(Polyterafluoroethlene,簡(jiǎn)稱PTFE),由于其良好的化學(xué)穩(wěn)定性,耐腐蝕性、密封性,阻燃性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的耐力等特性,在在石油化工、電子電氣、、航空、航天、機(jī)械等多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用[1]。通常情況下,聚四氟乙烯材料的切削加工可在常用的金屬切削機(jī)床上進(jìn)行,但與金屬材料切削加工相比,其加工規(guī)范性還不是很完善,它的可切削性、切削規(guī)律、結(jié)構(gòu)和切削量均與金屬材料的加工有所不同,采用用傳統(tǒng)的加工工藝和工裝加工往往達(dá)不到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度要求。本文主要針對(duì)聚四氟乙烯乙烯材料性能特點(diǎn),對(duì)聚四氟乙烯材料的切削加工特點(diǎn)及其改善措施進(jìn)行了研究探討。
1.聚四氟乙烯材料切削工藝特點(diǎn)及切削參數(shù)的選取 聚四氟乙烯材料的剛度、硬度、強(qiáng)度都相對(duì)較小,其拉伸強(qiáng)度為21-28MPa,彎曲強(qiáng)度為11-14MPa,伸長(zhǎng)率為250%-300%。在應(yīng)力長(zhǎng)期作用下會(huì)變形,過載時(shí)容易出現(xiàn)蠕象。由于聚四氟乙烯以上性能特點(diǎn),導(dǎo)致其在切削加工時(shí)具有特的工藝特點(diǎn)。
1.1聚四氟乙烯材料的切削工藝特點(diǎn)
(1)切削力小。由于聚四氟乙烯剛度、強(qiáng)度、硬度均較低,在相同的切削條件下,切削45鋼的主切削力是切削聚四氟乙烯材料的14-20倍[2]。
(2)聚四氟乙烯材料具有較小的導(dǎo)熱系數(shù),僅為0.27W/M·K-1,加之較低的耐熱溫度,其耐熱溫度僅為250℃。若切削量過大、切削速度較高,工件的切削溫度則會(huì)升高,會(huì)使聚四氟乙烯材料發(fā)生軟化,甚至出現(xiàn)熔化、焦化和“粘刀”現(xiàn)象。
(3)聚四氟乙烯具有較大的熱膨脹系數(shù),因此聚四氟乙烯材料在切削過程中會(huì)因摩擦產(chǎn)生較大的熱量,容易和工件的局部過熱,從而導(dǎo)致聚四氟乙烯工件受熱發(fā)生彈性變形,終影響聚四氟乙烯材料工件的表面質(zhì)量和尺寸精度。
(4)相對(duì)于金屬材料,聚四氟乙烯的彈性模量很低,當(dāng)切削加工進(jìn)給量過大或轉(zhuǎn)速過快時(shí),較大的加工摩擦力以及施加給工件的力共同作用,導(dǎo)致聚四氟乙烯工件產(chǎn)生較大的變形,從而影響聚四氟乙烯工件的加工精度。
1.2聚四氟乙烯材料切削參數(shù)的合理選取
(1)材料的選擇 聚四氟乙烯材料在切削時(shí),材料一般為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等。相對(duì)于而言,工件材料的硬度較低,因此的硬度對(duì)于聚四氟乙烯材料工件的加工質(zhì)量影響不大。
(2)的幾何參數(shù) 前角:對(duì)于聚四氟乙烯材料,由于工件材料強(qiáng)度、硬度較低,應(yīng)選取相對(duì)較大的前角,從而減小切削力并降低切削熱。 后角:聚四氟乙烯材料硬度、強(qiáng)度低,塑性越大,因此在機(jī)械加工時(shí)應(yīng)選擇較大的后角,從而減小和聚四氟乙烯工件之間的摩擦力,進(jìn)而降低工件的局部過熱現(xiàn)象,提高工件表面的加工質(zhì)量。
(3)切削參數(shù)的選取 由于聚四氟乙烯材料強(qiáng)度低、硬度小,相對(duì)于金屬制品而言,在切削加工時(shí)可以選擇相對(duì)較大的切削量和較高的切削速度,但聚四氟乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)低,且具有較高的熱膨脹系數(shù)大,在較大的進(jìn)給量和較高的切削速度下又容易發(fā)生局部過熱引起的變形、焦化等現(xiàn)象。因此為了提高聚四氟乙烯材料的加工質(zhì)量及加工精度,在一定加工效率的前提下,應(yīng)盡量選取較小的切削量和較低的切削速度。
聚四氟乙烯板(也叫四氟板,鐵氟龍板,特氟龍板)分模壓和車削兩種,模壓板是由聚四氟乙烯樹脂在常溫下用模壓法成型,再經(jīng)燒結(jié)、冷卻而制成。聚四氟乙烯車削板由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓坯、燒結(jié)、旋切而成。其制品用途廣,具有為的綜合性能:耐高低溫(-192℃-260℃)、耐腐蝕(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、王水等)、耐氣候、高絕緣、高潤滑、不粘附、害等優(yōu)良特性。聚四氟乙烯板(也叫四氟板,鐵氟龍板,特氟龍板)分模壓和車削兩種,模壓板是由聚四氟乙烯樹脂在常溫下用模壓法成型,再經(jīng)燒結(jié)、冷卻而制成。聚四氟乙烯車削板由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓坯、燒結(jié)、旋切而成。其制品用途廣,具有為的綜合性能:耐高低溫(-192℃-260℃)、耐腐蝕(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、王水等)、耐氣候、高絕緣、高潤滑、不粘附、害等優(yōu)良特性。聚四氟乙烯(英文縮寫為Teflon或[PTFE,F4]),被美譽(yù)為/俗稱“塑料王”,中文商品名“鐵氟龍”、“特氟隆”(teflon)、“特氟龍”、“特富隆”、“泰氟龍”等。
聚四氟乙烯板用途
目前,各類聚四氟乙烯制品已在化工、機(jī)械、電子、電器、、航天、環(huán)保和橋梁等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用。
四氟乙烯板適用于-180℃~+250℃溫度下,主要用作電器絕緣材料及接觸腐蝕介質(zhì)的襯里、支承滑塊、道軌密封件及潤滑材料,富柜家具把它用于輕工業(yè)中,廣泛應(yīng)用于化工、、染料業(yè)容器、貯槽、反應(yīng)塔釜、大型管道的防腐襯里材料;航空、等重工業(yè)領(lǐng)域;機(jī)械、建筑、交通橋梁滑塊、導(dǎo)軌;印染、輕工、紡織業(yè)的防粘材料等.
聚四氟乙烯板優(yōu)點(diǎn)
耐高溫——使用工作溫度達(dá)250℃。
耐低溫——具有良好的機(jī)械韌性;即使溫度下降到-196℃,也可保持5%的伸長(zhǎng)率。
耐腐蝕——對(duì)大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑,表現(xiàn)出惰性、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、水和各種。
耐氣候——有塑料中的老化壽命。
高潤滑——是固體材料中摩擦系數(shù)者。
不粘附——是固體材料中小的表面張力,不粘附任何物質(zhì),力學(xué)性能它的摩擦系數(shù)小,僅為聚乙烯的1/5,這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。
害——具有生理惰性,作為和臟器長(zhǎng)期植入體內(nèi)無不良反應(yīng)。
電性能聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低,而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(104拉德),受高能輻射后引起降解,高分子的電性能和力學(xué)性能均明顯下降。應(yīng)用聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型;也可制成水分散液,用于涂層、浸漬或制成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機(jī)械、儀器、儀表、建筑、紡織、食品等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,絕緣材料,防粘涂層等。
耐大氣老化性:耐輻照性能和較低的滲透性:長(zhǎng)期暴露于大氣中,表面及性能保持不變。
不燃性:限氧指數(shù)在90以下。
耐酸堿性:不溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和。
抗氧化性:能耐強(qiáng)氧化劑的腐蝕。
酸堿性:呈中性。
聚四氟乙烯的機(jī)械性質(zhì)較軟。具有非常低的表面能。
聚四氟乙烯管是使用的柱塞工擠出管,采用特殊加工工藝,使鋼管和塑料管緊密結(jié)合,能承受正壓1.6Mpa,負(fù)壓:77Kpa;可在-60℃~+260℃內(nèi)正常使用,具有可靠?jī)?yōu)良的耐腐蝕性。輸送高溫下的強(qiáng)腐蝕性氣、液體,這是其它管道所不能代替的。
聚四氟乙烯管用途導(dǎo)線絕緣護(hù)套,腐蝕性流體介質(zhì)管道、各種高頻率下使用的電絕緣零件等。
聚四氟乙烯管特點(diǎn)
聚四氟乙烯(PTFE)具有極優(yōu)的化學(xué)穩(wěn)定性,能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑,與各種有機(jī)溶劑也不發(fā)生作用。PTFE使用溫度范圍較廣,常壓下可以長(zhǎng)期應(yīng)用于-180℃~250℃,在250℃高溫下處理1000h后,其力學(xué)性能變化很小。PTFE具有很低的摩擦因數(shù),是一種良好的減摩,自潤滑材料,其靜摩擦系數(shù)小于動(dòng)摩擦系數(shù),因此用以制作軸承有啟動(dòng)阻力小,運(yùn)轉(zhuǎn)平滑的優(yōu)點(diǎn)。由于PTFE性,耐熱及不吸水,因此又是一種優(yōu)良的電絕緣材料。還具有優(yōu)良的耐老化性,不黏性及不燃性。
聚四氟乙烯制成的棒材、管材、薄膜、軸承、墊圈、閥門等各種異型材和零件,廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、航空、電氣電子、工業(yè)、科技、醫(yī)療衛(wèi)生及電絕緣等領(lǐng)域。
聚四氟乙烯管特點(diǎn):
聚四氟乙烯模壓管(PTFE)具有極優(yōu)的化學(xué)穩(wěn)定性,能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑,與各種有機(jī)溶劑也不發(fā)生作用。PTFE使用溫度范圍較廣,常壓下可以長(zhǎng)期應(yīng)用于-180℃~250℃,在250℃高溫下處理1000h后,其力學(xué)性能變化很小。PTFE具有很低的摩擦因數(shù),是一種良好的減摩,自潤滑材料,其靜摩擦系數(shù)小于動(dòng)摩擦系數(shù),因此用以制作軸承有啟動(dòng)阻力小,運(yùn)轉(zhuǎn)平滑的優(yōu)點(diǎn)。由于PTFE性,耐熱及不吸水,因此又是一種優(yōu)良的電絕緣材料。還具有優(yōu)良的耐老化性,不黏性及不燃性。
聚四氟乙烯管,廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、航空、電氣電子、工業(yè)、科技、醫(yī)療衛(wèi)生及電絕緣等領(lǐng)域。
聚四氟乙超細(xì)微粉可以單作固體使用,也可以作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。與塑料或橡膠混合時(shí)可用各種典型的粉末加工方法,如共混等,加入量為5~20%,在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉,可降低摩擦系數(shù),只要加百分之幾,可提高潤滑油的壽命。其分散液還可作脫模劑。聚四氟乙烯微粉,主要是做添加劑使用??梢蕴砑拥狡渌芰?,油墨,潤滑劑,涂料,或者直接當(dāng)潤滑劑使用。
絕緣類
1.電線電纜的C級(jí)絕緣材料;2.雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子引水管和熱電偶的護(hù)套;3.高頻、頻通訊設(shè)備和的微波絕緣材料;4.印刷線路基板及馬達(dá)、變壓器(含氣體變壓器)絕緣材料;5.空調(diào)、電子爐、各種加熱器及六氟化硫斷路器的絕緣材料
一、聚四氟乙烯油封材點(diǎn)
聚四氟乙烯(PTFE)又名或塑料王,是四氟乙烯單體的共聚物,它具有下列優(yōu)點(diǎn):
(1)化學(xué)穩(wěn)定性:幾乎所有的化學(xué)抗性,強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑及等對(duì)它均不起作用。
(2)熱穩(wěn)定性:裂解溫度在400℃以上。因此,聚四氟乙烯能夠在-200℃~300℃溫度范圍內(nèi)正常工作。
(3)減摩性:聚四氟乙烯材料磨擦系數(shù)低,僅0.02,是橡膠的1/40。
(4)自潤滑性:聚四氟乙烯材料表面具有的自潤滑性,幾乎所有粘性物質(zhì)均不能粘附到它的表面上去。
二、聚四氟乙烯油封填充改性
純聚四氟乙烯不耐磨,要使它具有實(shí)用性,必需對(duì)它填充改性處理。我們采用二種方法:一種是無機(jī)物填充改性,在聚四氟乙烯里加入玻璃纖維、碳素纖維、石墨、二硫化鉬等。另一種是有機(jī)物填充改性,在聚四氟乙烯里加入聚苯脂、聚苯硫醚等(適用于凈水、食品,藥品密封)。通過填充改性使聚四氟乙烯耐磨性能提高了2000倍,又增加了鋼性、導(dǎo)熱性,使油封達(dá)到高壽命要求。
PFA物料性能:
1、 為少量全氟丙基全氟乙烯基醚與聚四氟乙烯的共聚物。熔融粘結(jié)性增強(qiáng),溶體粘度下降,而性能與 聚四氟乙烯相比無變化。此種樹脂可以直接采用普通熱塑性成型方法加工成制品;
2、長(zhǎng)期使用溫度-80--260度,有的耐化學(xué)腐蝕性,對(duì)所有 化學(xué)品都耐腐蝕,耐磨高潤滑,還有很好的電性能,其電絕緣性不受溫度影響,有“塑料王”之稱;
3、其耐化學(xué)藥品性與聚四氟 乙烯相似,比偏氟乙烯好;
4、其抗蠕變性和壓縮強(qiáng) 度均比聚四氟乙烯好,拉伸強(qiáng)度高,伸長(zhǎng)率可達(dá)100-300%。介電性好,耐輻射性能;
5、害:具有生理惰性,可植入人體內(nèi) ;