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)被認為可能具有致癌作用。能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作,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-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;但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機械作用)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
針對聚四氟乙烯材料在機械加工中的切削力小、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)較大、熔點低的工藝特點,研究了聚四氟乙烯材料在幾種常用機械加工工藝中出現(xiàn)的難點及問題,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;機械加工;切削方法
聚四氟乙烯(Polyterafluoroethlene,簡稱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床上進行,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不到產(chǎn)品的設(shè)計精度要求。本文主要針對聚四氟乙烯乙烯材料性能特點,對聚四氟乙烯材料的切削加工特點及其改善措施進行了研究探討。
1.聚四氟乙烯材料切削工藝特點及切削參數(shù)的選取 聚四氟乙烯材料的剛度、硬度、強度都相對較小,其拉伸強度為21-28MPa,彎曲強度為11-14MPa,伸長率為250%-300%。在應(yīng)力長期作用下會變形,過載時容易出現(xiàn)蠕象。由于聚四氟乙烯以上性能特點,導(dǎo)致其在切削加工時具有特的工藝特點。
1.1聚四氟乙烯材料的切削工藝特點
(1)切削力小。由于聚四氟乙烯剛度、強度、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升高,會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)相對于金屬材料,聚四氟乙烯的彈性模量很低,當(dāng)切削加工進給量過大或轉(zhuǎn)速過快時,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,材料一般為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等。相對于而言,工件材料的硬度較低,因此的硬度對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:對于聚四氟乙烯材料,由于工件材料強度、硬度較低,應(yīng)選取相對較大的前角,從而減小切削力并降低切削熱。 后角:聚四氟乙烯材料硬度、強度低,塑性越大,因此在機械加工時應(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度低、硬度小,相對于金屬制品而言,在切削加工時可以選擇相對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。
可溶性聚四氟乙烯(PFA)和聚四氟乙烯(PTFE)有什么區(qū)別
是化學(xué)結(jié)構(gòu)區(qū)別:
PFA加入了全氟烷氧基,相當(dāng)于PTFE中的一個氟原子被全氟烷氧基所取代。某個碳直接連上一個氧,然后氧再連一個全氟甲基或全氟乙基之類的基團。和PTFE相比,降低了熔融粘度有利于加工。其余性質(zhì)跟PTFE差的不太多的。
其次是應(yīng)用的區(qū)別:
PFA--具有聚四氟乙烯相同的各種性能,而且具有良好的熱塑性,可用普通熱塑性樹脂的加工方法進行熱塑加工。是四氟乙烯與全氟丙基乙烯基醚以一定比例在含有全氟羧酸鹽分散劑,過硫酸鹽引發(fā)劑的水介質(zhì)聚制得的,觀為白色半透明的顆粒。
不僅具有與聚四氟乙烯相同的使用溫度,而且在250℃時有更好的機械強度(約2~3倍),且耐應(yīng)力開裂性能優(yōu)良。其加工范圍寬,成型性能好,適合于壓塑、擠塑、注塑、傳遞模塑等成型加工。可制作電線電纜絕緣護套、高頻及頻絕緣零件、化工管道、閥門和泵的耐腐蝕襯里;機械工業(yè)用特殊零配件、輕紡工業(yè)用各種防腐材料、聚四氟乙烯防腐襯里等焊條。
由可熔性聚四氟乙烯粒料擠出制得,外觀為半透明乳白色、表面光滑、截面致密均勻。于聚四氟乙烯板、管的焊接,使聚四氟乙烯形狀簡單的制品,焊接成形狀復(fù)雜、尺寸較大的制件。
水分散液為四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚共聚反應(yīng)得到的共聚物加入乳化劑,于一定溫度下濃縮后所得。固含量為30%±1%。外觀為乳白色或淡黃色半透明。具有可熔性聚四氟乙烯樹脂所具有的各種優(yōu)良性能。能在260℃下長期使用,并以其的防黏、防腐、易加工性能開發(fā)成的涂料,可噴涂、浸漬,被大量地應(yīng)用于復(fù)印技術(shù)及食品工業(yè)中作為防黏、防腐材料。
懸浮聚四氟乙烯造粒料樹脂為白色顆粒,流動性好,具有的電性能,化學(xué)穩(wěn)定性和低摩擦系數(shù)。
用途:適用于加工各種要求的板,棒等。不僅能加工復(fù)雜的四氟制品,還能適用于大板材的模壓成型,等壓模壓成型,自動模壓成型,以及精密柱塞擠出成型。PTFE造粒料有利于自動化加工,可以縮短成品的加工周期。
又稱低分子量聚四氟乙烯微粉,或聚四氟乙烯超細粉,或聚四氟乙烯蠟,為白色微粉狀樹脂,是由四氟乙烯經(jīng)調(diào)聚反應(yīng)得到的分散液再經(jīng)凝聚、洗滌、干燥而制得,具有優(yōu)良的耐熱性、耐候性、耐寒性、低摩擦性、不粘性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能等優(yōu)能。另外由于其平均粒徑小,所以具有很好的分散性,容易均勻地與其他材料共混。
用途:聚四氟乙烯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。
懸浮聚四氟乙烯預(yù)燒結(jié)樹脂
懸浮聚四氟乙烯預(yù)燒結(jié)樹脂為白色顆粒,熔點327℃,具有良好的流動性,低摩擦系數(shù),優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及的化學(xué)穩(wěn)定性。
用途:適用于連續(xù)化生產(chǎn)各種規(guī)格的擠壓或推壓管、棒等聚四氟乙烯制品。
懸浮聚四氟乙烯細顆粒樹脂
懸浮聚四氟乙烯細顆粒樹脂為白色粉狀顆粒。具有的化學(xué)穩(wěn)定性,的電氣性能和低摩擦系數(shù)等的物理性能。
用途:適用于加工普通模壓制品,適用于加工一般填充制品,適用于模壓成型的車削薄膜、車削板等致密制品,適用于加工高強度模壓制品。
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,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、長期使用溫度-80--260度,有的耐化學(xué)腐蝕性,對所有 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 度均比聚四氟乙烯好,拉伸強度高,伸長率可達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) ;
產(chǎn)品特點:
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,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、長期使用溫度-80--260度,有的耐化學(xué)腐蝕性,對所有化學(xué)品都耐腐蝕,摩擦系數(shù)在塑料中低,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度均比聚四氟乙烯好,拉伸強度高,伸長率可達100-300%。介電性好,耐輻射性能。阻燃性達V0級。
5、適于制作耐腐蝕件,減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫(yī)療器械零件。
6、高溫電線、電纜絕緣層,防腐設(shè)備、密封材料、泵閥襯套,和化學(xué)容器
的共聚物。熔融粘結(jié)性增強,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、長期使用溫度-80--260度,有的耐化學(xué)腐蝕性,對所有化學(xué)品都耐腐蝕,摩擦系數(shù)在塑料中低,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度均比聚四氟乙烯好,拉伸強度高,伸長率可達100-300%。介電性好,耐輻射性能。阻燃性達V0級。
5、適于制作耐腐蝕件,減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫(yī)療器械零件。