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高性能的聚四氟乙烯是如何加工的(1)

发表时间:2017/6/13

                                                                             ---------碳纤维改性聚四氟乙烯

 

        聚四氟乙烯和碳纤维不是同一种材料,聚四氟乙烯是一种含氟的塑料,英文简写PTFE,也叫铁氟龙、特氟龙等,由于它的各方面性能比较优异,故也被称为塑料王。聚四氟乙烯能耐腐蚀,耐高低温,无毒,优异的绝缘性,抗老化、高润滑等优良的性能,但其本身也有许多性能需要改进,如蠕变、不粘性、耐磨性、线彭胀抗压、硬度等等。为了再进一步提高聚四氟乙烯这些性能,可以按比例在聚四氟乙烯原料中添加相应的其他物质,比如二硫化钼、玻纤、石墨、聚苯脂、玻纤、金属粉料等。其中加入碳纤维是一种改性聚四氟乙烯产品的通常方法,碳纤维填充聚四氟乙烯的作用是增加聚四氟乙烯的抗蠕变性、耐载量、耐磨耗、尺寸稳定性、抗拉强度等性能。

       碳纤维(英文carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,电磁屏蔽性好。热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好,质量轻、非氧化环境下耐超高温等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比, 杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。碳纤维的加入大大提高了复合材料的承载能力,聚四氟乙烯加填充材料碳纤时也同时添加少量的石墨,石墨的加入又减小了碳纤维表面与对偶的摩擦系数从而降低了碳纤维的脱落趋势,提高了复合材料的耐磨性.

       碳纤维表面的凹凸及沟痕的增加一方面可以增大碳纤维的表面能,有利于四氟树脂与碳纤维的浸润,同时也利于形成较强的机械啮合作用,但另一方面又会增加表面微裂纹存在的几率,使碳纤维的拉伸强度下降,所以表面处理通常是以强度下降为代价的。用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度,且超轻、耐高温高压、耐腐蚀、热膨胀系数小、高比模量等特性, 大大提高聚四氟乙烯复合材料的物理性能、力学性能、耐磨损性能。与纯聚四氟乙烯产品相比,碳纤维填充聚四氟乙烯随着碳纤维量的增加,其伸长率和拉伸强度有所下降,但硬度会呈递增趋势.并随着碳纤维量的增加,摩擦系数减小,抗磨损性能会有显著提高,值得注意的是加入少量石墨,更有利于改善填充PTFE的性能,推荐添加碳纤维为25%左右,而同时加石墨为3-5%的复合材料,适合往复或旋转工况下使用,尤其是在水循环下工作的零件比其它填充料聚四氟乙烯,更有效果,耐磨损性能优良和寿命长等特点。碳纤维价格昂贵,受到一定的限制,在一些重要的零配件中推广应用。如用于液压油缸、气缸密封元件、液体传动机械、导向支撑环等产品。

 

 

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