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PTFE的改性種類及其應用

作者:徐州恭樂人氣:發表時間:2018-4-4 16:05:30

可以通過增強、填充、復配和共混等多種手段對PTFE進行改性,以彌補自身缺陷,主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。 
◆ 表面改性 
PTFE極低的表面活性和不粘性限制了其與其他復合材料的復合,因此必須對PTFE材料進行一定的表面改性,以提高其表面活性。常用技術有(a),表面活化技術:可以采用高能射線的輻射使其表面脫氟,在一定裝置和條件下與其他材料氟化接枝;用一些惰性氣體的低溫等離子處理PTFE材料,發生碳-氟或碳-碳鍵的斷裂,生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能,改善其潤濕性和粘接性;將PTFE浸入熔融的醋酸鉀中,在適宜溫度下處理形成具有一定活性的活化層;PTFE在一定配比的氫氧化鈉、二丙烯基三聚氰胺混合液中加熱處理,可以提高其表面活性;PTFE經過一定強度和時間的電暈處理,可以形成可膠接的活化層。(b),化學腐蝕改性:將PTFE經過一定化學試劑處理可以提高其表面活性,這些化學試劑可以是金屬鈉的氨溶液、萘鈉四氫呋喃溶液、堿金屬汞齊、五羰基鐵溶液等。(c),表面沉積改性:將PTFE浸漬在某些金屬氫氧化物的膠體溶液中,使得膠體粒子沉積在PTFE表面,從而增大其濕潤性,改善其表面活性,而易于與其他材料復合。上述表面改性方法主要適應于PTFE薄膜,改性后的薄膜廣泛應用于化工防腐襯里、密封制品及潤滑裝置的設計與制造中。 
◆ 填充改性 
目前填充PTFE制品是產量最大的PTFE樹脂產品,通過在PTFE樹脂填充無機類、金屬類和有機高聚物類等不同填料來改善PTFE的耐壓性、耐磨性和冷卻性。這些填料要求能經受住PTFE的燒結溫度、不與PTFE反應、另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。值得注意的是,在國外,PTFE填充技術都是由PTFE樹脂生產廠家完成,而我國則都是由加工生產企業來完成。 
填充材料主要有:無機填充材料,主要有玻璃纖維、石墨、二硫化鉬和碳纖維等;金屬填充材料,通常采用鐵、銅、鉛、鉬、鎢、銀等金屬及其氧化物來填充PTFE,尤其是銅及其合金最為常用;有機填充材料主要是有機纖維和高分子聚合物。 
◆ 共混改性 
共混改性主要是利用PTFE的優異特點對一些樹脂進行合金化處理,目前研究與應用前景看好,如PTFE/PA、PTFE/POM、PTFE/PC、PTFE/PI、PTFE/PPO、PTFE/PEEK、PTFE/PPS、PTFE/PES等合金產品源源不斷被開發出來。 
PTFE改性聚甲醛(POM): POM具有極好的力學、化學和電性能,廣泛應用于汽車、電子、精密機械和建材。國內采用冷壓-熱燒結工藝研制出一系列不同PTFE含量的的POM/PTFE的共混物,可以明顯改善摩擦磨損性能、韌性、抗蠕變性和外觀;還有通過高速混合PTFE和增韌增容改性后的POM擠出造粒制得合金粒料,使改性后POM的摩擦磨損性能得到現狀改善,其改善機理在于PTFE轉移膜的形成;國外通過機械共混方法制備多種POM/PTFE共混物,即POM分別與PTFE、涂覆偶聯劑PTFE、經過化學處理的PTFE等數種PTFE共混,結果表明經過化學反應處理的、加偶聯劑的PTFEPOM之間產生很強的粘附作用,具有非常優異的性能。 
PTFE改性聚苯硫醚PPS):PPS缺點在于耐沖擊性能較差、而且加工成型困難。由于PTFE惰性表面很難與PPS進行粘接,日本從提高表面親和力的觀點出發,采用增溶劑以降低兩相界面張力,并采用在高剪切速率下進行混煉的技術,使該非相容體系合金化。 
國內利用PPS粉與混合劑混磨后,加入PTFE粉制成涂料,使得涂層具有優異的摩擦磨損性能、附著性、柔韌性和防粘性,其混合劑一般采用乙醇、水、二氧六環十二烷基磺酸鈉的體系。PTFE/PPS合金解決了PPS熔體流動速率高、難以直接模塑成型的問題,在300℃以上仍能保持較高的力學性能,主要用于耐腐蝕的泵、閥、墊圈,以及動態密封、軸套、汽車引擎閥蓋、色譜儀滑動密封件和導向件等。 
PTFE改性聚酰胺(PA):PA添加PTFE主要是提高其滑動性,據資料介紹,當PTFE填充量大于10%時候,PA的減摩耐磨性明顯得到提高,如在PA體系中同時添加能于、與其部分相容的線型低密度聚乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%,PTFE10%,二者協同效應非常好,無論是從提高復合材料的性能,還是降低成本方面考慮,都是非常理想的改性方法。 
PTFE改性聚酰亞胺(PI):PI作為一種新型的工程塑料主要用于航空航天工業,近年來應用拓展到電子、汽車等領域。國外由33%PTFE、2%炭黑和65%可溶性PI組成的復合材料是摩擦磨損性能十分優異的無油潤滑材料,如國外RTP公司采用熱塑性聚酰亞胺與PTFE進行共混或添加其他磨耗劑與填料的技術開發了RTP4200系列產品,可用于汽車發動機罩下部件、航空航天設備和辦公電子設備等。 
PTFE改性聚醚醚酮(PEEK):PEEK復合材料在航空航天、電子電氣等領域獲得廣泛應用。國內研究單位利用PEEK的良好力學性能和高耐熱性、PTFE的低摩擦系數,配以助劑改進加工工藝,通過熔融共混制備PEEK/PTFE共混物,并用玻璃纖維/碳纖維混合纖維增強以提高其力學性能,開發一種工藝性能好且能注射成型的無油潤滑、耐高溫、低摩擦的材料,用作高溫發動機部件。 
PTFE改性聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)PMIA是一種力學性能、耐高溫性遠高于其他脂肪族的聚酰胺,為了進一步改善材料的摩擦學性能,需要采用潤滑性填料改善摩擦磨損性能。國內利用高速混合裝置使PMIA粉末PTFE充分混合,并通過壓縮澆鑄得到樣品,經過實驗表明,當PTFE含量為20%時候共混物具有最低的摩擦系數。 
PTFE改性線型低密度聚乙烯(LLDPE) :采用PTFELLDPE改性可以有效延長其壽命,如果國外報道利用γ射線輻射粉體PTFE,同時用硅烷偶聯劑處理,用表面處理后的PTFE填充改性LLDPE后,不僅可以提高PTFELLDPE的粘接性,又可以提高共混物的力學性能,通過測試LLDPE的加工性和紫外線穩定性得到明顯提高。 

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