浅述PTFE塑料的收缩率及蠕变性[1]

1、维晋资讯 第2期有机氮工业” 33应用于汽车、建筑、航天尊领域它的市场潛力也毘 不可估撬的。Z4 硅精细化学品在氟硅系列产品中*毘接近民用市场前就是氟 硅精细化学品了。氟硅精细化工是新巽的领域*所 谓精细化工，其产品具有多功能、高科技、高效益口 要想多功能必需有多官餡团.而気硅类产品不仅有 一般有机化合物的碳官腿团，更有特效的硅官能团* 所以它比其他产品更具有多官能园、多功能、高性餡 等特性口以织物整理剂为例*经氟硅织物整理剂处 理过的面料憎水、憎油、憎污、抗静电*使它比普通织 物更易洗涤；同时它的柔软性、手感、梳理性好。所 以是当今世界大企业竞相争夺的阵地之一。该类产 品在国内还未有生产，而

2、美国杜邦公司早在20世纪 七、八十年代便开始研制.现已产品化井投放市场,但价機十分昂贵，当然这其中右垄斷的因素。所以， 如果若能在氟硅精细化工领域的研究中有所突破的 话相信也会有所收获的可以说今后该产品的发展 趋势是大产品、大市场、高效益。3 结束语氟硅材料的诞生，可以说是高分子新材料发展 史上的一个里程碑*它进一步开拓了有机硅材料的 应用范围。近几十年来*氟硅材料被广泛应用于军 事、航天工业'并正在积极开发民用产品。笆是我国 氨硅系列产晶无论是生产、加工还是应用都落肓于 美国尊发达国家水平.因此，我国必须在现有产品和 所章握的相关技术的基础上，借鉴国外经验加强研 究”在生产上有所突破

3、"相侑随着我国科学技术和国 民经济的发展*在氟硅材料领域必将赶上世界膛达 国家水平。维晋资讯 第2期有机氮工业” 33维晋资讯 第2期有机氮工业” 33浅述PTFE塑料的收缩率及蠕变性维晋资讯 第2期有机氮工业” 33维晋资讯 第2期有机氮工业” 33从1前言rrFE冕料具有许多优异的性能*得到广泛的垃 用口但也有它的不足之处即收缩率和蠕变性，限制 了它作化工防腐烛村里以及与其它金届材料笑合方 面的应用*PTFE塑料尤其在冷热变化的实际应用中，其热 胀冷缩变化比较大.往往会出现分层、裂开等不良结 果。经试验得岀+PTFE模制品从室温冷却到-捋乜 时其收编率达2%上*从室船加热到+26

4、0时， 膨胀达4気口可见冷热交变其收缩率变化不小中PTFE觀料的蠕变是其在持续的恒定外力作用 下的形变，该变化随着时间的延长而逐渐增加。也 就是PTFE塑料在长时间的连续载荷作用下发生可 塑变牝。蝎变程度取决于载荷的大卜时间枚短和 温度高低口因此从原材料分子结构形态、加工工艺和应用文实际进行研究来降低或消除因FTFE塑料的收缩率 和蠕变性而带来的应用上的限制*使PTFESS料的 应用面不断护大充分发挥“鲍料王"的作用。2 试验试验一« 1百批PTFE轲脂在不同压力时的收第率压力 (MPa)AB收轴率（気CDEF14.76.97.06.76.05,7s' 519.66

5、, 16.15.4+.64,64.224.55.24.94+6£ 13,73.329M4.64.44,13.53,32.934,34.33.93.63.32,92.539.23.93.63.32+92.62.244. 13.63+43.22.6Z4L949143.2342.42+31.753,93,33. 12.92.22. 11.6陆&122.92,7X 12.01.5维晋资讯 第2期有机氮工业” 33维晋资讯 -34 -有机H工业2002年«2 不間质力时轲册的粒度屿收第覃的关帚压力(MP*)14. 719. 624.529, 434, 339.244+ 149

6、53,938. 8粗料5,74.53-73.32.92.62. 42.32. 12.36,55.04. 13.63.32.92.62. 4乂32.2树脂批号为E贏3 林1呂的不筒成型压力揃收車关爲成塑压为fMbO1+. 719.624.529.434.339.244. 14953.9S&.8收 #1(%)5.54.23.32.92.52.2L9L71.6L5*树醐批号为F*4 不同母力时轲朋的AiKiiaw收细翠的关為压 J(MPh)14-719.624.529.434.339+244. 14953.958. 8现廟甬愛代）收 «*(%)3305.44.43.52.92.42

7、.21.91.7Lti1-53605.64.6工？3.22.72 32. 11.91.71.637017<7193.42. 92,52. 22.0LB1.63806.65.24, 13.53,02.62.32. 1L91.7树脂批号为F维晋资讯 -34 -有机H工业2002年维晋资讯 -34 -有机H工业2002年压力（MPe） 收堀辜（軸）保压）（不保压选闿抗拉强度不同的6批PTFE W脂，采用不 同压力*经360弋烧结3 h的基半工艺，成型密封圈 试样。将试样进行统一测试，得岀收堀率与树脂待 性、加工工艺的关系数据列表说明见表表7人 «5 不同保压时闾与側血收握率的关累29

8、. 4 3J. 3 39. 2 44.1 49 53. 9 58. 83.3 2.9 16 2+4 2, 3 2.2 2. 13.4 3. 1 2.7 2.5 2. 4 2. 3 2.2轲脂批号为D.试样規格：林4 x 50x8mm瞎封圈 保压时问半分萍.不保压时间为O*豪6 不剧压力时幕遇遵度与轲脂收细覃的关科成金压力（MPG24?534：34, 1S3?96J.7收控制降温X15X27L93L691.60（自然冷對03.051OT1,721. 511.風鞫脂批号为F,试样規格网刃8mm密封阈 烧站型度365它，控制降也速度20t/lit在330T时捉也 HQrnim自然降祖速度兀试验二选用

9、昌亍配方及1个纯PTFE组成9组批号的 对比试验乜9组配方iOMPTFE、PTFE + 20龄玻 纤、PTFE + 25%®纤、PTFE + 15囉玻纤+5% 石變、PTFE + 20%玻纤+5%石墨、FIFE 4 60気镉轩铜、PTFE *13懾礁纤、PTFE+ 20%碳 纤PTFE + 15屜玻纤+ 15%M酰亚®+ 5%石障&U相同的加工工艺制成试样.统一测试.得出9 组试样的基本性能数据列于表8。除了上述通过共視使PTFE蜩料的不良性能得 到改善外，还可以通过屋压增强等工艺，同样可以制 造出性能良好的复合PTFE S3料。以下简草介绍几 种复合PTFE覷料，

10、供各方面参考。 选用PTFE膜片、金属丝网或玻璃纤维网格 布，问隔重叠暫于热压机上热压复合成整体层压制 品选用PTFE膜帯、金横理带或玻璃纤维带，在维晋资讯 -34 -有机H工业2002年维晋资讯 第2期有机JK工业维晋资讯 第2期有机JK工业维晋资讯 第2期有机JK工业» 7 鈍PTFE与填充PTEE前收捧率对比成塑压力（MPa）14.719. 6 24. 529. 4 34. 3 39. 244, 14951958. a61 768.673.5牧堀舉（佑）（盹PTFE）5.74.53.73+32.92.62,42.3Z, t2,0-=一(填充PTFE)2. 4L7-.2K00,

11、S0.60.50.40.30.3轉昭批号为E*填充PTFE为巧略PTFE、2g 玻勇鼾维、5略石晶。*8 纯PTFE与0种加玖克料的FTFE共JMS料基本性屣的对比械脸方祛PTT£2晦联娜 MTEPTFE15* St if5*石rnr加石品FIFE60%«W<(PTFEFTFEFITEliftttfF5%石僵L強豪戢更脏FIFE比CBW-702. LSZ 262. ±72, 223.24 |3皿2.09XOl2. 05ASM(kg/cn1)0H1Q41 -792761751701581531272151的L16(%)za戈GT120205例101ISO921

12、47(*)ABTM-D-62110-267.547.235.415. 131 303.5)231G min塞克压力15. 441L9IL 200&09.524. 99竄裨Uh t£E 力8. 126.416.33 16. 15S. 19 1LOC2. W杯变形“压力(k/ca1)GB1M1 -7912917219S173155213276IS7243Ini-1 / rfK8111.91L9u.o12.010.5L4 2和时平狞压力 叭毗垂宜匹力ia 37.07氐関7. S5 6.55 |5.886. 4312-311. 414. 712.0IG.714. 1IQ. 57. 1

13、46, 407.M6.62 ；6.0®6. 5612 8120U.612.911. 315, 35需11,47, 496. 707,?57. 106 535即13. 913.0U. 513. 312.915+517.u.i20-WG平打压力维晋资讯 第2期有机JK工业维晋资讯 第2期有机JK工业大直轻金属棍筒上间隔缠境,达到航需厚度后最外 层采用高强度玻璃丝带用力绕鉴，送至高温烧结护 中熬化，最后冷却至适当温度时削去外层玻璃引带 纵向切开，放在大面积压力机上热整型成为复合材 料。用同样方送可制成复合层管材* 选用PTFE漆布（胶含疑案些）通过上述缠绕 工艺同样可制成爭层板材、多层管材

14、； 通过棋压工艺，在模框内加PTFE树胎后中 间放-层网格材料，理咸中间有增强层的倒合材 料。在热压过程中防止网格材斜移垃*是工艺中的 关撻： 选用玻璃纤维毡（或厚层玻璃布）与PTFE膜 片竄合*中间用固体粘接剂如FEP膜、热压而成单 面FIFE膜片复合材料。曲于毡有一定厚度，在使用 过程中作其它材料衬里时即便PTFE有较犬的收 缩率*也不致于与其它材料分裂。以上这些共混境合材料均能不同程度地改善 PTFE的收缩率和蠕变性，有时候还能带来机械强代 及其它性能的改善。3 PTFE的蠟变PTFE的蠕变性又称冷流性亠可利用PTFE的蠕 变性制成PTFE垫圈、生料带、弹性带等产用作密封 制品*应用于化

15、工防腐怏领域，效果显著。但PTFE 的冷流性限制了它的应用面°绝大部分的蠕变是在 加荷后24 hW内发生的.厨后变形議锐减*去掉載 荷，呈麴性形变只要形变不超过赠服点，一股都能 回眞总变形星的露左右4讨论PTFE拥脂结构性能与收缩率*畅变性的关维晋资讯 第2期有机JK工业维晋资讯 第2期有机氟工业* 37 *2002 年维晋资讯 第2期有机氟工业* 37 *维晋资讯 第2期有机氟工业* 37 *PTFE树脂分子结构简单、无支链、完全对称、线 性好、十分规整，是高结晶度的塑料。PTFE树脂的收缩率、蠕变性与它的分子量、结 晶度有着宜接的关系一般地说：分子量大的PTFE 树脂结晶度小,抗

16、拉强度大，收缩率小蠕变性也有 好转趋势。对于PTFE塑料及制品而言，可以通过加 工工艺或者专门处理来调节其收缩率、蠕变性°尤 其蠕变性是在PTFE塑料因外界丙素引起的变形都 发生在无定形部分。高结晶度的PTFE鞍料，无定形 区的缩小*变形相对也小.减少了蠕变性带来的弊 病。调节结晶度、控制无定形区、选用合适分子量的 PTFE树脂都是改变收缩率、嫦变性的办熬。处于熔 融状态的PTFE W脂急拎时.由于分子链来不及规 整排列，从而结晶度较低，在冷却速度为20 701：/ h的范围内结晶度变化不大.冷却速度20r/h以下 时结晶度增大°用结晶度适当调节和改善收缩率" 蠕

17、变性是可行的。蠕变性与结品度、分子量有关，PTFE最佳刚性 所对应的结晶度为70%80% ,高于这个结晶度时.蠕变随结晶度的进一步增加而减少.了解PTFE 树脂结构性能*对选用树脂进行加工成型莫定了理 论基础。PTFE树脂的颗粒度对收缩率、蠕变性也有影 响。试验结果是：用同一种树脂，而平均颗粒度为 274亠和30r两种不同的粗粒和细粒进行比较，预 成型制品的孔隙是细料比粗料少，而烧结覷化以后, 细料比粗料大。则收缩率是细料比粗料大，蠕变也 是细料比粗料小*这对加工成型时选用树脂的鞭粒 度有参考价值O4.1 加工工艺对PTFE塑料收缩率、18变性的影 响根据实际应用工况来确定对收缩率、蠕变性的

18、要求。在成型工艺时选用某种工艺条件，使收缩率、 蠕变性尽可能满足要求。成型压力与收缩率的关系预成型压艾低，其预成型制品内部孔隙度大，收 缩率也大，蠕变性也大；预成型压力高，预成型制品 内部孔隙度小收缩率也小，蟠变性也小。在选用收 缩率大的PTFE W脂时，可适当提高成型压力来减 少制品收缩率。一般预成型压力应在24. 5 - 49MPa. 特殊产品或填料制品例外口过高的预成型压力会产 生树脂互相滑移，造成制品内部裂缝*过低的预成型 压力，使预制品的收缩率不稳定，制品强度也不稳 定°烧结温度与制品收缩率的关系用同一批树脂在同一预成型压力下，收缩率随 烧结温度提高而渐渐增加。这是因为在同

19、一压力下 预成型制品的内部孔隙相同，但由于烧结温度不同， 使烧结以后的制品孔隙率变化也不同*故产生了不 同的收缩率。当烧结温度提高时，分子受热后分子 运动加剧，互相扩散结果使颗粒问界面消先而融结 成一个密实的螯体制品内部孔隙小、故制品收缩率 大。同时，随着烧结温度升高分子的热运动堆加，有 利于大分子链冷却时定向排列，使制品结晶度大.制 品的收缩率也大。为了制得尺寸精度高的制品*可以 在烧结温度允许范團内适当调整，选用收缩率小的 树脂可以适当提窩烧结温度或延长保温时可；选用 收缩率大的树脂，可适当降低烧结温度。预成生的保压时间与制品收缩率关系相同的成型压力下保压比不保压好，苴制品收 缩率要小些。

20、其原理是有适当的保压时间时，使压力 能均匀地传递到制品各个方面，可得到受压均匀的 制品，内部孔隙均匀，避免了丙压力传递不到位而产 生不均匀的孔隙，甚至会报废。保压时问长短取决于 制品规格的大小中冷却速率与制品收缩率的关系冷却速率直接关系到制品的结晶度，结品度的 大小影响到制品的收缩率。以20 - 70 /h的移却 速率，结晶度变化不大，冷却速率为2(rc/h时丙充 分结晶其结晶度就大，要是急速檜却，结晶度可低于 40%,利用冷却速率调节PTFE塑料的结晶区和无 定形区，从而调整其收缩率乜另外，把填充剂加入PTFE树脂后，共混成型的 PTFE噩料其收缩率有明显的改菁。4,3 应用工况及嫦变性能的

21、分新PTFE蠕变性除了受树脂结构性、工艺加工条件 购响外+还受应用中外界M大因素的影响，这三大園 素是载荷大小、时间长短、温度高低&载荷：外界载荷越大，压缩变形也越大，蠕变也 大。外界载荷过大，使变形超过屈服点，回复的变形 量就小，甚至被破坏。外界载荷趋于零则变形趋于 零,蠕变没有多大变化。温度：当载荷不变时，温度越高，压缩变形就越 大，拉神变形、剪切变形都会变大，但变化没有压缩 变形大。一旦变形超越屈服点，其回复百分率就小 To时间：当温度一定、载荷一定，随时间的延长，压 编变形变化不大，基本平稳；当载荷一定时，圧缩变 形随溫度升閒而皓加，随时间的延怪而增加；当载荷 一定吋，拉忡变形随时间的延长而増加，温度升高拉 伸变形随时间的延长而稍有增加；半载荷一定，剪切 变形随时间的延长稍有变化，当载荷分级増卽时，剪 切变形随时间的延长有较明显的变化。PTFE在20弋、100. 20