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聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺徐下忠,吾良福,王文理,方晓琴(巨化集团技术中心,浙江,衢州 324004)摘要:介绍了聚四氟乙烯悬浮细粉、分散细粉和分散乳液的主要成型制品、技术指标和生产工艺等,此外还对聚四氟乙烯悬浮细粉填充改性的一般方法进行了举例说明。同时指出,增加聚四氟乙烯的品种以及对现有的品种进行系列化将是今后我国科研工作者的一个重要研究方向。关键词:聚四氟乙烯;制品;技术指标;生产工艺中图分类号:TQ325.4 文献标识码:A 文章编号:1001-9456(2004)06-0022-08Moulded Products and Manufacturing Process of PolytetrafluoroethyleneXU Xia2zhong,WU Liang2fu,WANG Wen2li,FANG Xiao2qin(Technology Center of Juhua Group,Quzhou,Zhejiang 324004,China)Abstract:The moulded products of PTFE suspension fine powder,disperse fine powder,suspension la2tex as well as the technical specifications and manufacturing process are introduced.Moreover,the normalmodification methods for PTFE suspension fine powder are illustrated with examples.It is an important de2veloping direction for us to diversify PTFE sorts and seriate the existing products in the future.Key words:polytetrafluoroethylene;moulded products;technical specification;manufacturing process1 概述聚四氟乙烯被称为“塑料王”,具有无色、无毒、耐高低温范围宽、化学惰性和摩擦因数小等多种优异性能,使其成为当今以汽车、国防、机械、化工、电子、建筑等工业为中心的所有产业部门都不可缺少的重要材料。笔者着重对市场上主要的聚四氟乙烯成型制品及其技术指标、生产工艺和应用领域等作一综述。2 聚四氟乙烯主要成型制品根据聚四氟乙烯的性能特点和加工特点,聚四氟乙烯制品主要应用于防腐、防粘、电子电气、静态和动态的密封、医药包装等领域,产品的种类有板材、管材、薄膜、多孔材料、玻璃纤维浸渍布以及填充改性制品等。2.1 聚四氟乙烯板材13按ZBG 33002285分类,PTFE板材可分为3类:SFB21主要用于电气绝缘,SFB22用于腐蚀介质的衬垫、密衬件及润滑材料,SFB23用于腐蚀介质中的隔膜和视镜。根据其成型工艺不同可分模压板及旋切板两种。模压法比旋切成型设备简单,生产周期短,但对大型板材,压机模具体积较大,生产场地空间要求大,所以要进行大面积防尘工作,另外预成型板材极易破碎,在进入烧结炉前应轻拿轻放。1)大型模压板材成型工艺流程(见图1)图1 大型模压板材成型工艺流程图22聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期收稿日期:2004-07-05 作者简介:徐下忠(1976-),男,1999年毕业于北京轻工学院高分子材料专业,科研开发工程师,工作领域为PTFE及其它含氟材料的加工。先后担任聚四氟乙烯改性聚甲醛自润滑齿轮专用料、纳米材料改性聚四氟乙烯汽车油封专用料、液晶材料改性聚四氟乙烯、轿车用汽车径向油封材料的开发等项目课题组长。2)工艺参数原料处理:捣碎过1020目筛,并将其置于2325 环境中2448h进行温度调整。模压:压力171535MPa,保压时间110min。烧结:烧结温度360380,升温速度30/h,330 保温2h,370 保温3h。冷却:降温速度20/h,在PTFE熔点附近330左右缓慢冷却。3)主要设备YJ7923500工程塑料液压机;DL288A大型烧结炉。4)主要技术指标(见表1)表1 模压法PTFE大型板材技术指标 项 目技 术 指 标密度/(g/cm3)2.102.30拉伸强度/MPa15.0断裂伸长率/%15.0击穿电压/(kV/mm)105)应用利用其化学稳定性好的特点,主要用于石油、化学、化工行业大型管道的垫圈、衬里、大型阀门的阀片、隔膜、各种反应容器、贮槽、反应塔的衬里、塔板、分配板等。利用其介电性能优异特性,用于热电站、电解槽、密封环、电子电器和电子计算机工业的印刷线路、聚铜板基材、各种尖端及特殊设备的部件。利用其摩擦因数低的特点,用于海上钻油井架滑轨贴面、船坞滑道贴面、拦河大坝闸门滑道贴面、桥梁伸缩支承滑块贴面,各种机床、镗床、磨床、刨床滑动导轨贴面等。利用其不粘性,用于制糖工业、服装行业、食品及烟叶烘烤的传送带、印染工业防粘防腐的各种导辊的包覆层等。2.2 聚四氟乙烯管材48PTFE管材的成型工艺有推压法、挤压法、液压法、焊接法、缠绕法等,其中以推压法为主。一般采用PTFE分散树脂,粒径500m,表观密度为450550g/L。小直径管选用压缩比较大的树脂,大中径管选用压缩比较小的树脂。助挤剂通常选用200号与260号溶剂油。PTFE管材进行二次加工可制得PTFE热收缩管、PTFE螺旋管、PTFE钢丝增强液压管等。2.2.1 聚四氟乙烯普通管聚四氟乙烯普通管是由聚四氟乙烯分散树脂在常温下以有机溶剂为助挤剂推压制得,再经干燥、烧结制成。按管径大小可分普通型管和微型管两种。普通管内径 4mm,微型管内径 4mm。1)生产PTFE管的典型配方PTFE分散树脂100(质量份)助挤剂18242)生产工艺流程图2PTFE普通管的生产工艺流程图3)生产工艺参数混合:温度 19,时间1020min,混合完毕在2530 停放24h以上。制坯:压缩速率约为50mm/min,压力03MPa。推压:料腔温度为3050,口模温度为5060,推压速率随管径的增大而减小,随壁厚的减小而加快。干燥:在210 以下,23h。间歇烧结:升温速率60/h,(3755)保温4h。连续烧结:干燥区100250,预热区250330,烧结区380420,冷却区小于300。4)主要设备:混合机、预成型机、立式推压机、干燥及烧结炉。5)主要技术指标:ZBG 33001285(见表2)表2PTFE普通管的技术指标 性能微型管普通管密度/(g/cm3)2.102.302.102.30拉伸强度/MPa2515断裂伸长率/%1001506)用途:作为绝缘及输送流体导管等。2.2.2 聚四氟乙烯热收缩管PTFE热收缩管具有受热能收缩的特性,因此能紧密地包覆在其它工件的外表,使该工件具备耐腐蚀、电绝缘及防粘性。广泛用于电气、化工、机械、印刷等工业。据报道PTFE热收缩管最大收缩率大于75%。采用PTFE分散树脂加工制成,其原理是PTFE在加工中受到应力后产生强迫高弹形变,这种形变具有可逆性,低温使之冻结,若重新加热冻结的强迫高弹32聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期形变就会逐渐消失并回复到原状态。1)生产PTFE热收缩管典型配方PTFE分散树脂100(质量份)助 挤 剂20222)生产工艺流程PTFE树脂助挤剂混合 存放 预成型 推压 干燥 烧结 冷却 热处理 吹胀 冷却 产品图3 聚四氟乙烯热收缩管生产工艺流程图3)生产工艺参数前部分和普通PTFE管相同。热处理:将干燥烧结好的管子再次在高温下进一步充分烧结后骤冷,温度3902,冷却液-5。吹胀:在310左右,冲入0198MPa以下压缩气体,吹胀率为200%400%。4)主要设备:吹胀机,其它和普通PTFE管相同。5)主要技术指标(见表3)表3 聚四氟乙烯热收缩管国内外技术指标 项目中国英国日本最大收缩率/%757575拉伸强度/MPa 19.643.1222.54相对伸长率/%250350300绝缘强度/(kV/mm)3750363750密度/(kg/m3)2.151032.21032.14103收缩温度/330 328 3302.2.3 聚四氟乙烯钢丝增强液压管普通PTFE管承受4MPa左右的压力就要破裂,当将其与钢丝复合后其耐压性大大提高,国外其最大工作压力达到70MPa。研究表明软管的耐压强度和耐脉冲强度不但与钢丝强度有关,而且还与编织角度大小有关。单层编织时编织角为5444 时,在内压下钢丝没有伸长,软管的长度、直径都不变化,耐压性最好。当用作航空工业液压系统的软管时,为了防止内管因液压油流动过程中而产生的静电击穿,须在PTFE内管的制造时加入微量导电炭黑。然而研究发现加入炭黑并未能完全阻止静电通过管壁放电,且增加空隙。20世纪60年代Attas公司制造了复合形式的管体,即管子内层是一定比例的导电炭黑与PTFE的均匀混合物,管子外层是纯PTFE。这种形式的管体内层具有轴向导电性能,因此既能除静电,又能防渗。其工艺流程见图4。导电炭黑内层树脂外层树脂压坯 推挤 干燥 冷却 检验 编织 装接头 检验图4PTFE钢丝增强液压管的生产工艺流程图PTFE钢丝复合软管主要用于飞机上的液压系统、冷气系统、燃油系统、滑油系统。在民用工业中,适用于橡胶、塑料、制药、服装、造船、汽车、机床、电机、柴油机、造纸等行业作液压、汽压、蒸汽输送等的软连接件。主要技术指标见表4。表4 聚四氟乙烯钢丝增强液压管的技术指标 技术指标输 气 用输 液 用工作温度/200100工作压力/MPa12室温爆破压力/MPa882.2.4 聚四氟乙烯螺旋管PTFE螺旋管又称PTFE挠性软管,它除具有聚四氟乙烯全部优良性能外,还具有可挠曲的特性。目前品种有纯PTFE螺旋管及管外有化学纤维、不锈钢丝和涂塑玻璃纤维编织增强两类。它是由PTFE整体经二次加工而成,其工艺是将PTFE薄壁管以1020r/min速度连续通过一个温度为270280 组合模具连续向前旋转运动而制得。主要用于耐强腐蚀和耐高温设备的软性连接和错位连接、蛇形管路、泵发动机等震荡部件的进出口管,用于飞机发动机的屏蔽电缆和保护电缆套管等。主要技术指标见表5。42聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期表5 聚四氟乙烯螺旋管的技术指标 技术指标裸 管化纤增强不锈钢丝增强涂塑玻璃编织工作温度/200260280250工作压力/MPa0.31.550.1爆破压力/MPa1.04.0152.3 聚四氟乙烯薄膜2、4、912PTFE薄膜是由模压烧结圆柱形坯料,经机床切削成膜后再压延而成。根据处理方法的不同可分为定向膜、半定向膜和不定向膜3种,目前PTFE薄膜产品有多孔膜、微滤膜、彩色膜等。2.3.1 聚四氟乙烯彩色薄膜PTFE彩色薄膜适用于以色泽区分标志的电器仪表或导线绝缘上,是一种新型综合性能优良的C级绝缘材料,是无线电工业、航空工业以及尖端科学技术中不可缺少的重要材料之一。PTFE薄膜一般采用悬浮聚合的聚四氟乙烯树脂,要求颗粒直径在150m以下。颜料必须具备耐热性好(400),颗粒细,着色力强,对化学试剂稳定等要求。其生产工艺流程如图5所示。图5PTFE薄膜的生产工艺流程图 混合:目前生产彩色PTFE薄膜混合方式主要有两种:干法混合和湿法混合。研究表明:湿法混合比干法混合混料均匀但工序多,成本高,需加溶剂,为了保证制品的均匀性一般采用湿法混合。工艺流程见图6。图6 湿法混合PTFE彩色薄膜料的工艺流程图模压预成型:合理选择预成型单位压力是生产PTFE彩色薄膜重要的工艺条件。主要根据树脂的细度、压缩比、颜料种类等条件来选择,一般在2040MPa。烧结冷却:由于彩色薄膜含有颜料,导热系数、热膨胀系数与PTFE不一致。因此在烧结过程中升降温度比普通PTFE薄膜要慢,烧结温度比普通薄膜低,升降温度为2030/h,烧结温度为375。而普通薄膜升温速度在327 前5060/h,在327 后3040/h,烧结温度380,降温速度2050/h。车削不定向膜:刀尖角以4045 为宜,速度比普通PTFE慢。压延定向膜:压延温度随薄膜厚度而异,一般5m厚,(1105);30m厚,(13010)。压延倍数为215310。主要设备:;混合搅拌机、液压机3540MPa、烧结炉DL151、精密数控车床C620、压延机、辊筒(100120mm)。主要技术指标见表6。表6 聚四氟乙烯彩色薄膜的技术指标外观颜色应鲜艳均匀半定向彩膜 不定向彩膜拉伸强度/MPa3010伸长率/%70100直流击穿电压强度/(kV/mm)50 302.3.2 聚四氟乙烯多孔膜PTFE多孔膜为新型的空气过滤材料。用该材料生产的空气过滤器,适用于吸收半导体工业净化室中空气或其它气体的悬浮微粒物,且空气及其它气体压力损耗较小。1976年,R.W.Gore首先披露了商品名称为Groce2TexR的PTFE多孔膜的制造过程。将粉末状聚四氟乙烯和润滑剂混合成糊,挤出成片,移出润滑剂后,在升高温度下(低于结晶熔点)进行单轴或双轴拉伸,拉伸后的长度为原长度的50余倍。该膜的标称孔径为010210m,厚2576m。1977年来,日本研究者先后发表了许多专利,如日本专利公开公报16619/1988、日本专利公开16019/1988、日本专利公开17216/1981都就多孔PTFE膜、增加孔隙率、减小孔径、减少压力损耗等作了许多研究。最近日本田丸真二制得了一种平均孔径为012015m,当空气以513/s流速通过时压力损耗为10100mmH2O柱,该多孔PTFE薄膜具有9917525的纤丝对接点的面积比,0105012m的平均纤丝直径和不大于2m2的最大接点面积。其制备方法是用PTFE细粉(由Daikin F104)制备厚度为100m的未烧结、未延展的52聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期PTFE薄膜(该薄膜在日本专利公开152825/1984)。然后在炉中加热并在339 下保持50s以获得0150烧结度的连续的半烧结膜。再在320环境温度加热15min,以100%/秒的速率双向同时或连续地延展薄膜。该设备由Iwamoto公司制造,在膜的纵向上拉伸比为58,宽度方向拉伸比为1525,总拉伸比为75200制得PTFE多孔薄膜。2.4 聚四氟乙烯泡沫材料13PTFE泡沫材料除保留了原有的许多优良性能外,还具有一般泡沫材料的特性,如密度小、柔软、略有弹性,并可按不同的配比生产不同介电常数的PTFE泡沫材料。同时也是一种最能耐腐蚀的热塑性过滤材料。研究表明:用高分子材料稠环芳烃作为成孔剂制造的PTFE泡沫材料,其效果优于水溶性无机盐和其它挥发性物质。它的许多特性是一般滤纸、滤布、微孔玻璃、多孔陶瓷以及其它过滤材料所不及的,被广泛用于石油、化工、地质勘测、仪器仪表以及医药等工业部门,是分离强腐蚀性的固2液、固2气、气2液介质不可缺少的重要材料。此外它还是良好的隔热衬垫材料;PTFE优异的介电性能、化学特性及热稳定性,使其成为大功率、高要求无线及微波无线的比较理想材料。生产工艺见图7。图7 聚四氟乙烯泡沫材料的生产工艺流程图 原料选择:对孔径小的发泡材料选用粒径2535m的悬浮树脂,对孔径大的一般发泡材料选用粒径150250m悬浮树脂。树脂干燥温度100120。5h捣碎过40目筛。成孔剂稠环芳烃球磨1624h,过40目筛。混合:先将一定比例PTFE树脂和成孔剂先混匀再加入到其余的PTFE树脂中,混合5min。预成型:预成型的压力应根据混合料的颗粒大小来确定。一般压力控制在34MPa。干燥:使成孔剂均匀地从制品中全部逸出。采用阶梯式升降温方式。50 时保温5h,80 时保温5h,150 时保温12 h,再降温至100 保温3h。烧结:升温速度35/h,在327 左右保温1h,在380 保温68h,降温速度25/h。主要设备:KWY210421型电热干燥箱;DH250型高速混合机;Y712100A型液压机;151型高温烧结炉。主要技术指标见表7。表7 聚四氟乙烯泡沫材料的技术指标 项目技术指标外观有弹性,颜色洁白,无凸凹前陷击穿电压/(kV/mm)10连续工作时间/h5介电常数1.122.00介电损耗角(正切)1510-4密度/(g/cm3)0.42.02.5 聚四氟乙烯膨体材料1419PTFE膨体材料是20世纪60年代发展起来的新型材料,由微细的无规排列的纤维连接为聚四氟乙烯的小结节,纤维之间的空隙充满了空气,具有孔径小、孔率高、孔径分布均匀、强度高、相对密度小等特点。品种有膨体管、膜、纤维等。前文所述多孔膜即一种,广泛应用在人工血管、心脏修补膜、分离和过滤膜、密封、电气绝缘、野外用品等方面。膨体PTFE的成型工艺是将糊膏挤压成型的纵向排列成纤维状的预成型品,经干燥去除助挤剂后,在低于PTFE熔点(327)的温度下进行高速拉伸,再在膏腴熔点的温度下对处于拉伸状态的PTFE半成品进行热处理,得到孔率为40%97%的膨体PTFE管、膜、棒等,此法称为拉伸成型法。原料需选用超高分子量分散聚四氟乙烯树脂。近年来宫香山等人利用不同牌号低分子量树脂之间相容及表面张力间极微小的差异,按一定比例混合,然后按拉伸成型法加工可制得云片状多孔结构和常规纤维结节结构膨体PTFE材料。Du Pont公司报道了一种新的多孔材料制备方法:在250400 温度范围内,使PTFE与一种流体接触,该流体只渗透和溶胀,但不显著溶解PTFE或消除其弹性记忆,然后冷却并从未吸收的流体中分离渗透的溶胀聚合物。除去吸收的流体,形成具有单一DSC熔融吸热的多孔材料。这种材料可用来做宇航服、绝对清洁室服、防水雨衣、手套、鞋类、户外用帐篷或睡袋。2.5.1 膨体聚四氟乙烯人工血管62聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期膨体PTFE人工血管首先在美国和日本进行动物试验,于1971年开始人体临床的实际应用。目前已应用到人体的各部分如:内径1115mm的膨体PTFE人工血管已应用于脑外科手术,内径2mm的人工血管已应用于心脏搭桥手术。膨体PTFE人工血管是有微细的无规小纤维连接着PTFE小结节所形成。这些小纤维间隙充满了空气,拥有50%的气孔结构,而小结节的间隙则为1530m的连续多孔结构。它具有以下特点:1)抗血栓性和人体适应性优;2)不漏血液;3)即使弯曲也不会缠绕;4)缝合容易,不会裂开,为了防止血管破裂,发展了膨体PTFE血管的增强技术。增强的方式有:1)用膨体聚四氟乙烯膜缠绕增强;2)用聚全氟乙丙烯单丝在管外缠绕成螺旋形增强。其生产工艺流程见图8。图8 膨体聚四氟乙烯人工血管的生产工艺流程图 生产工艺前部和一般糊膏挤压制品相似的拉伸工艺是决定产品性能的关键。制品孔径大小、孔率高低均与拉伸温度、拉伸速率、拉伸百分比有关。一般控制拉伸温度200 左右,拉伸速率100%/s,拉伸百分比500%左右。主要技术要求:孔率为55%70%;密度为012014g/cm3;在直径20mm的芯棒上弯曲360 不瘪;每根管的爆破压力达到0149MPa。2.5.2 聚四氟乙烯纤维PTFE在高温时黏度大、不流动、也不溶于各种溶剂,不能熔融纺丝和湿法纺丝来制造PTFE纤维。前文介绍制造PTFE有两种方法:1)切割拉伸法,2)以化学纤维为载体的湿法纺丝。最近洪重光等人发明了一种制造PTFE短纤维的方法,并用该纤维制成PTFE纤维过滤材料。该方法的关键是设计一种有机高分子材料制纤设备,该设备由磨轮、包络器、风机、旋风分离器等部件构成。其中磨轮是关键,它由钢轮外缘电铸金刚石聚晶体制成。通过控制磨轮粒度、轮径、转速及加工PTFE料块尺寸等工艺条件,可以制造不同长度和粗细的PTFE纤维型过滤材料。该材料的特点,如压力损耗小、过滤流量大、使用寿命长、可再生处理和重复使用。其制造工艺是选用悬浮型PTFE树脂按一般工艺加工成一定形状和大小的料块。该料块通过制纤专用设备加工成绒状纤维,纤维直径10-410-1mm范围,长度1100mm范围。然后半成品PTFE纤维填入模具,加压,压力的大小根据过滤材料孔隙、孔径来确定,一般为50150kg/cm2。最后烧结成型,烧结温度(3905),时间812h。为了扩展PTFE纤维的应用范围,奥地利人韦默等发明了一种稳定永久弯曲性能的PTFE纤维。该方法的特点是纤维由两种不同型号的PTFE组成,利用两组份的热空气收缩率至少有1%的差别制成,如:用Algoflon DF 200(Ausimont SPA)热空气收缩值为415%,Telflon 3579(DuPont生产)热空气收缩值为310%。将这两种PTFE粉末用20%的润滑剂处理,分别压成圆柱体制品,然后将这些圆柱体制品沿其轴方向在中心严格地分开,再把这两种不同聚合物的1/2部分用于主压圆柱体压制成圆股,然后利用压延机将圆股压成011mm厚的膜。将此膜干燥,在380 下烧结,并在此温度下以111比例拉伸,这样得到的膜厚度为20m,将纤维化薄膜分裂成丝,用一个切割机可将其切割成80mm长的短纤维,再将这些短纤维放在250 的炉子中加热30min。这两种PTFE在加热过程中有不同程度的收缩,结果有45%弯曲,这种纤维在拉伸8%时强度可达495MPa。2.6PTFE分散液浸渍制品20、21PTFE分散液平均粒径为012013m,PTFE树脂悬浮在液态水中形成胶体,溶液黏度0101501020Pas,浓度为60%左右,pH值910。用PTFE分散液浸渍石棉、玻璃纤维、玻璃布、多孔金属材料所制得的制品具有优良的性能,不吸水,具有良好的不粘性、润滑性与气密性,在高温时仍具有优良的耐化学腐蚀性,且比所浸渍的坯料具有更高的机械强度。1)PTFE浸渍石棉一般采用45%左右的PTFE分散液浸渍一次,然后在100 左右干燥。浸渍后的石棉线用来编织圆形或方形的动密封件。72聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期2)PTFE浸渍玻璃纤维玻璃纤维必须清洗后才浸渍在PTFE分散液中,干燥100,然后在280290 烘焙再烧结。3)PTFE浸渍多孔金属由多孔金属浸渍PTFE所形成的产品称氟塑料金属,可加工成轴承、活塞环、导向套、导轨、球型支承座等部件,广泛应用于化工、机械、汽车、交通、纺织、机电等行业中。所有多孔金属必须具有30%40%孔率。PTFE分散液浓度60%,采用真空浸渍,真空度9815KPa。在(10010)干燥4h,然后在(37010)烧结炉中用惰性气体保护烧结。2.7 聚四氟乙烯填充制品22在PTFE制品中,PTFE填充制品是产量最大的一种,在国外填充PTFE一般由PTFE树脂生产厂来完成,如德国Hoechst公司的HosTaflon TF4000系列,HosTaflon TF3000系列以及HosTaflon 2000系列。而我国由于PTFE树脂生产技术落后于加工技术,PTFE填充技术都是在加工生产厂来完成。通过在PTFE树脂中添加无机类、金属类及高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性、抗冷流性、耐热性、尺寸稳定性等。填充后的制品与纯PTFE相比,耐压性提高510倍,耐磨性提高1000倍,线性膨胀因数降低80%,导热性提高5倍,并且降低了体积电阻率与表面电阻率,主要应用于机械工业中作无油润滑轴承、轴承垫衬、活塞环、机床导轨等。近年来,国外在化工防腐方面,以PTFE填充制品作为管道、阀门、泵等衬里的应用发展迅速,这是PTFE填充制品新的应用领域。根据这些要求常用的填料有:玻璃纤维、碳纤维、石墨、石英砂、二硫化钼、无定形炭、氟化钙、青铜粉、陶瓷、聚酰亚胺、聚苯、聚对羟基甲酸酯等。PTFE填充制品一般采用模压成型工艺:影响PTFE填充制品的质量主要取决于树脂填充剂的选择、配方的设计、物料混合均匀程度等因素。目前用于PTFE填充的混合方法有3种:1)干法混合工艺要求混料装置快速,均匀无死角,适用于一般要求的制品;2)溶剂混合,溶剂为丙酮或甲醇,适用于玻璃纤维填充PTFE;3)湿法混合:采用这种工艺成型的制品机械强度高、磨耗低、耐腐蚀性好。PTFE填充制品的成型压力取决于填料在PTFE中的体积比,如:含5%填料成型压力25MPa;含6%10%填料成型压力35MPa;含12%25%填料成型压力50MPa;含大于25%填料成型压力70MPa。填充制品的烧结工艺与纯PTFE相同,但对含有MoS2的填充制品要求在360 空气介质烧结,或在380 氮气介质中烧结。含玻璃纤维的填充制品适宜在氮气介质中烧结。PTFE填充制品的组分根据填充制品的应用环境来决定,有单一填料填充,也有几种填料复合填充。如:20%SiO2填充PTFE用作氧气压缩机活塞环,10%聚酰亚胺、15%玻璃纤维、5%石墨复合填充的PTFE用作氢增压机活塞环等。由于单一填料能改善PTFE一些性能,但对其它一些性能带来不利影响,如玻璃纤维填充PTFE耐磨损寿命可增加10002000倍,使用极限PV值约增加10倍,但摩擦因数有所增大,负荷形变量约减少10%;再如石墨的加入改进了PTFE尺寸稳定性、耐药品性、耐压缩蠕变性和导热性,但耐磨性较差。因此通常采用几种填料填充来获得性能优异的PTFE填充制品。如应用于注塑机上的PTFE轴承是由PTFE填充玻璃纤维、石墨、碳纤维、铜粉和Fe2O3制成,其机械性能、导电性能、冷流性和耐磨损性都得到提高。用于镗床上的导轨带是由玻璃纤维、石墨、青铜粉、MoS2填充PTFE的复合材料制作的。用于进口设备配套件高强耐磨填充PTFE密封件,由本溪市玻璃钢厂研制成功,它是由15%玻璃纤维、10%碳纤维填充PTFE制成的,其摩擦因数为0117,磨耗量为010001,磨痕宽度317,达到和超过进口设备随机配件要求。国内外在不断研究开发PTFE填充的新应用领域,对已开发的产品进行系列化。不断寻找新的填充材料,如聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚苯酯、高分子液晶等轻质材料作填充剂在国外发展很快,是一类很有前途的PTFE填充新品种。国内应优先发展需求量大,流动性好的玻璃纤维、碳纤维、石墨、青铜粉填充PTFE。充分利用我国丰富的稀土自然资源,开发稀土填充PTFE新型材料。3 结语综上所述,聚四氟乙烯的成型制品种类繁多,已被广泛应用于工业、农业、国防、生活等各个领域。国外根据聚四氟乙烯的不同用途及制品的加工特点,开发出各种品级的聚四氟乙烯,满足了现代人们对个性化的需求。随着我国聚四氟乙烯应用领域的不断开发,增加聚四氟乙烯的品种以及对现有的品种进行系列化,将是今后我国科研工作者的一个重要研究方向。82聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期参考文献:1 汪萍.聚四氟乙烯大型模压板材的成型工艺及应用J.现代塑料加工应用,1995,7(1):45-49.2 上海塑料研究所产品介绍N.http:/,2004.3 钱知勉.聚四氟乙烯悬浮树脂的加工J.有机氟工业,2001,(1):57-63.4 钱知勉.聚四氟乙烯分散树脂的加工J.有机氟工业,2001,(2):54-60.5 汪萍.聚四氟乙烯热收缩管的加工成型技术J.塑料科 技,2002,(5):26-29.6 汪萍.聚四氟乙烯彩色微型管的加工应用技术J.现代 塑料加工应用,2001,(6):13-17.7 内田达郎,村上真司,河内正治.聚四氟乙烯管材及其制 造用挤出机 P.CN Patent:1267251A,1998-08-12.8 中国氟塑料加工网产品信息N.http:/ 周理水.聚四氟乙烯单向拉伸膜的工艺研究J.中国塑 料,2000,14(6):50-58.10 包素文.聚四氟乙烯多孔膜的制备方法及产品 P.CNPatent:1193060A,1997-03-06.11 田中修,楠见智男,浅野纯,等.聚四氟乙烯多孔膜及其 制造方法 P.CN Patent:1102748A,1994-01-21.12 汪萍.聚四氟乙烯宽幅薄膜的成型技术及应用J.塑料 科技,1994,(5):29-33.13 汪萍.聚四氟乙烯泡沫材料的成型工艺J.现代塑料加 工应用,1995,7(1):37-39.14 张正清.膨体聚四氟乙烯制品的加工与应用J.有机氟 工业,2000,(3):42-47.15 刘国惠.膨体聚四氟乙烯医用制品的研究.上海化工,1994,(3):1-3.16 黄文,时德,赵瑜.膨体聚四氟乙烯人工血管补片移植后 的组织形态学研究J.重庆医科大学学报,2003,(2):144.17 超高强度聚四氟乙烯纤维J.高科技纤维与应用,1996,(25):11.18 许元巨.德国研制出高强力聚四氟乙烯纤维J.产业用 纺织品,2001,(12):46.19 切割膜裂法聚四氟乙烯纤维J.高科技纤维与应用,1995,(7):3-4.20 钱知勉.聚四氟乙烯乳液的加工J.有机氟工业,2001,(3):54-59.21 徐下忠,乐启发,张良武.聚四氟乙烯的加工成型技术J.工程塑料应用,2002,30(3):22-25.22 乐启发.改性聚四氟乙烯研究进展J.浙江化工,2001,32(4):3-7.(本文编辑SXQ)(上接65页)7 结论在本程序中,建立了螺杆数据库;螺杆参数选取帮助系统;开发了基于Solidworks的参数化的螺杆三维实体模型,该模型与先期已开发出的单螺杆挤出仿真平台搭接,可以完成螺杆挤出动态模拟,得到一些挤出过程的后处理曲线,指导螺杆的设计。本设计软件的优势可归纳为以下几点:1)使用参数化设计,改变了传统的使用经验公式设计验算等过多重复劳动的状况,提高了设计效率,减小了设计周期。2)选用三维建模绘图软件为以后使用数控机床加工提供了便利,通过动态模拟仿真过程可以检验螺杆的设计是否合理。3)Solidworks还可以方便地实现与其它图形软件的接口,例如与二维CAD软件AutoCAD的连接,实现二维绘图与三维造型的结合。但本程序所包括的螺杆类型仍有限,随着新功能螺杆的出现,本程序可以通过添加新的接口来升级。参考文献:1 朱复华.螺杆设计及理论基础M.北京:轻工业出版社,1984.2 刘坤伦.单螺杆挤出机仿真系统螺杆数据库建设及挤出 动态模拟D.北京化工大学,2000.3 许政仓.2001年我国塑料机械产销概况与简评J.亚太 塑料橡胶,2002,(2):5-6.4 朱复华.挤出理论及应用M.北京:中国轻工业出版社,2001.5 江洪,李仲兴,刑启恩.SolidWorks2003二次开发基础与 实例教程M.北京:电子工业出版社,2003.6 希望图书创作室.Visual Basic 610教程M.北京:宇航 出版社,1999.7Dianne Siebold.Visual Basic开发指南2SQL SERVER篇 M.北京:电子工业出版社,2000.8 杨继平,吴华.SQL SERVER 2000自学教程M.北京:清华大学出版社,2000.9 孙静.单螺杆挤出过程计算机仿真系统D.北京化工大 学,2000.(本文编辑SXQ)92聚四氟乙烯主要成型制品及其生产工艺 塑 料2004年 33卷 第6期