是一種人工合成高分子材料,具有抗酸抗堿、抗各種等特點(diǎn),又被稱作“塑料王”,其擁有懸浮細(xì)粉、懸浮中粒、分散細(xì)粉樹脂、改性分散乳液等多個(gè)品級(jí)。
近年來的嚴(yán)重霧霾污染,逐步令業(yè)內(nèi)意識(shí)到聚四氟乙烯材料的更多應(yīng)用空間。相關(guān)業(yè)內(nèi)人士指出,過去國(guó)內(nèi)治理工業(yè)煙粉塵大多采用普通材料制成的除塵濾袋,無法過濾細(xì)顆粒物PM2.5。而目前已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的一種新型微孔覆膜濾料經(jīng)美國(guó)檢測(cè),對(duì)PM2.5的過濾達(dá)99.9995%。
值得注意的是,PTFE覆膜濾料具備顯著特點(diǎn):
一是除塵效率顯著,其結(jié)構(gòu)使除塵效率可高達(dá),大大的超過了標(biāo)準(zhǔn),接近于零排放;
二是使用環(huán)境的適應(yīng)性廣,聚四氟乙烯(PTFE)覆膜濾料的耐高低溫、抗結(jié)露與化學(xué)穩(wěn)定性、化等性能決定了它對(duì)溫度、濕度與腐蝕性氣體有著強(qiáng)的適應(yīng)能力,特別是對(duì)高濃度、高濕度、微細(xì)顆粒含塵氣體使用效果更佳,這些性能都是目前常規(guī)濾料無法比擬的;
三是透氣性好,聚四氟乙烯(PTFE)覆膜濾料的透氣量可以達(dá)到3-6m3/㎡,已經(jīng)超過了實(shí)際使用的要求;
四是經(jīng)濟(jì)效益佳,其使用壽命是與經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)的,基于覆膜濾料的結(jié)構(gòu),它的使用壽命可達(dá)3年以上,3年內(nèi)使用常規(guī)濾袋所需的資金大大超過使用覆膜濾袋的投資。
也是說,使用覆膜濾料做成的濾袋,不僅可以更好地凈化環(huán)境,還可以獲得豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。在過濾方面,PTFE覆膜濾料是在普通濾料表面復(fù)合一層聚四氟乙烯(PTFE)薄膜而形成的一種新型濾料。這層薄膜相當(dāng)于起到了“一次粉塵層”的作用,物料交換是在膜表面進(jìn)行的,使用之初能進(jìn)行有效的過濾。薄膜特有的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使粉塵無法穿過,無孔隙堵塞之虞。這種過濾方式稱為“表面過濾”。覆膜濾料不僅可實(shí)現(xiàn)近于零排放,同時(shí)由于薄膜不粘性、摩擦系數(shù)小,故粉餅會(huì)自動(dòng)脫落,確保了設(shè)備阻力長(zhǎng)期穩(wěn)定,能充分發(fā)揮袋式除塵器性,因而是理想的過濾材料選擇。
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(duì)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(rèn)為可能具有致癌作用。能在+250℃至-180℃的溫度下長(zhǎng)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(jiǎn)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(dá)-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(duì)于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)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(jiǎn)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(duì)聚四氟乙烯材料在機(jī)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(diǎn)低的工藝特點(diǎn),研究了聚四氟乙烯材料在幾種常用機(jī)械加工工藝中出現(xiàn)的難點(diǎn)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(jī)械加工;切削方法
聚四氟乙烯(Polyterafluoroethlene,簡(jiǎn)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(rùn)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(jī)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(jī)床上進(jìn)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(dá)不到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)精度要求。本文主要針對(duì)聚四氟乙烯乙烯材料性能特點(diǎn),對(duì)聚四氟乙烯材料的切削加工特點(diǎn)及其改善措施進(jìn)行了研究探討。
1.聚四氟乙烯材料切削工藝特點(diǎn)及切削參數(shù)的選取 聚四氟乙烯材料的剛度、硬度、強(qiáng)度都相對(duì)較小,其拉伸強(qiáng)度為21-28MPa,彎曲強(qiáng)度為11-14MPa,伸長(zhǎng)率為250%-300%。在應(yīng)力長(zhǎng)期作用下會(huì)變形,過載時(shí)容易出現(xiàn)蠕象。由于聚四氟乙烯以上性能特點(diǎn),導(dǎo)致其在切削加工時(shí)具有特的工藝特點(diǎn)。
1.1聚四氟乙烯材料的切削工藝特點(diǎn)
(1)切削力小。由于聚四氟乙烯剛度、強(qiáng)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(huì)升高,會(huì)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(huì)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(duì)于金屬材料,聚四氟乙烯的彈性模量很低,當(dāng)切削加工進(jìn)給量過大或轉(zhuǎn)速過快時(shí),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(shí),材料一般為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等。相對(duì)于而言,工件材料的硬度較低,因此的硬度對(duì)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(duì)于聚四氟乙烯材料,由于工件材料強(qiáng)度、硬度較低,應(yīng)選取相對(duì)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(qiáng)度低,塑性越大,因此在機(jī)械加工時(shí)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(jìn)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(qiáng)度低、硬度小,相對(duì)于金屬制品而言,在切削加工時(shí)可以選擇相對(duì)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(jìn)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。
低分子量聚四氟乙烯微粉,或聚四氟乙烯超細(xì)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(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂等的添加劑。與塑料或橡膠混合時(shí)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(rùn)滑油的壽命。其分散液還可作脫模劑。
懸浮聚四氟乙烯樹脂為白色顆粒。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:適用于加工清潔度要求較高板、棒、膜等制品,加工普通模壓制品,模壓加工小制品、異型制品。
懸浮聚四氟乙烯造粒料樹脂
懸浮聚四氟乙烯造粒料樹脂為白色顆粒,流動(dòng)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(dòng)模壓成型,以及精密柱塞擠出成型。PTFE造粒料有利于自動(dòng)化加工,可以縮短成品的加工周期。
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(diǎn)327℃,具有良好的流動(dòng)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(xì)顆粒樹脂
懸浮聚四氟乙烯細(xì)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(qiáng)度模壓制品。
分散聚四氟乙烯樹脂
分散聚四氟乙烯是聚四氟乙烯的粉狀樹脂,具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、的化學(xué)惰性、優(yōu)良的電氣性能和低摩擦系數(shù)等性能。
用途:與用作助劑的有機(jī)液體相混后,可采用推擠輥延等工藝加工。它適用于在中、低等壓縮比及中、低擠出速率下,制造小規(guī)格棒、薄壁管、電纜絕緣層和未燒結(jié)帶等制品。
聚四氟乙烯板(也叫四氟板,鐵氟龍板,特氟龍板)分模壓和車削兩種,模壓板是由聚四氟乙烯樹脂在常溫下用模壓法成型,再經(jīng)燒結(jié)、冷卻而制成。聚四氟乙烯車削板由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓坯、燒結(jié)、旋切而成。其制品用途廣,具有為的綜合性能:耐高低溫(-192℃-260℃)、耐腐蝕(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、王水等)、耐氣候、高絕緣、高潤(rùn)滑、不粘附、害等優(yōu)良特性。聚四氟乙烯板(也叫四氟板,鐵氟龍板,特氟龍板)分模壓和車削兩種,模壓板是由聚四氟乙烯樹脂在常溫下用模壓法成型,再經(jīng)燒結(jié)、冷卻而制成。聚四氟乙烯車削板由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓坯、燒結(jié)、旋切而成。其制品用途廣,具有為的綜合性能:耐高低溫(-192℃-260℃)、耐腐蝕(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、王水等)、耐氣候、高絕緣、高潤(rùn)滑、不粘附、害等優(yōu)良特性。聚四氟乙烯(英文縮寫為Teflon或[PTFE,F4]),被美譽(yù)為/俗稱“塑料王”,中文商品名“鐵氟龍”、“特氟隆”(teflon)、“特氟龍”、“特富隆”、“泰氟龍”等。
聚四氟乙烯板用途
目前,各類聚四氟乙烯制品已在化工、機(jī)械、電子、電器、、航天、環(huán)保和橋梁等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用。
四氟乙烯板適用于-180℃~+250℃溫度下,主要用作電器絕緣材料及接觸腐蝕介質(zhì)的襯里、支承滑塊、道軌密封件及潤(rùn)滑材料,富柜家具把它用于輕工業(yè)中,廣泛應(yīng)用于化工、、染料業(yè)容器、貯槽、反應(yīng)塔釜、大型管道的防腐襯里材料;航空、等重工業(yè)領(lǐng)域;機(jī)械、建筑、交通橋梁滑塊、導(dǎo)軌;印染、輕工、紡織業(yè)的防粘材料等.
聚四氟乙烯板優(yōu)點(diǎn)
耐高溫——使用工作溫度達(dá)250℃。
耐低溫——具有良好的機(jī)械韌性;即使溫度下降到-196℃,也可保持5%的伸長(zhǎng)率。
耐腐蝕——對(duì)大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑,表現(xiàn)出惰性、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、水和各種。
耐氣候——有塑料中的老化壽命。
高潤(rùn)滑——是固體材料中摩擦系數(shù)者。
不粘附——是固體材料中小的表面張力,不粘附任何物質(zhì),力學(xué)性能它的摩擦系數(shù)小,僅為聚乙烯的1/5,這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。
害——具有生理惰性,作為和臟器長(zhǎng)期植入體內(nèi)無不良反應(yīng)。
電性能聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低,而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(104拉德),受高能輻射后引起降解,高分子的電性能和力學(xué)性能均明顯下降。應(yīng)用聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型;也可制成水分散液,用于涂層、浸漬或制成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機(jī)械、儀器、儀表、建筑、紡織、食品等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,絕緣材料,防粘涂層等。
耐大氣老化性:耐輻照性能和較低的滲透性:長(zhǎng)期暴露于大氣中,表面及性能保持不變。
不燃性:限氧指數(shù)在90以下。
耐酸堿性:不溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和。
抗氧化性:能耐強(qiáng)氧化劑的腐蝕。
酸堿性:呈中性。
聚四氟乙烯的機(jī)械性質(zhì)較軟。具有非常低的表面能。
可溶性聚四氟乙烯
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(qiáng),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(zhǎng)期使用溫度-80--260度,有的耐化學(xué)腐蝕性,對(duì)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(qiáng)度均比聚四氟乙烯好,拉伸強(qiáng)度高,伸長(zhǎng)率可達(dá)100-300%。介電性好,耐輻射性能。阻燃性達(dá)V0級(jí)。
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。
成型性能
1、結(jié)晶料,吸濕小??刹捎猛ǔ5脽崴苄运芰系眉庸し椒庸こ芍破?。
2、流動(dòng)性差,易分解,分解時(shí)產(chǎn)生腐蝕氣體。宜嚴(yán)格控制成型溫度不要超過475度,模具應(yīng)加熱至150-200度,澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力應(yīng)小。
3、半透明粒料,注塑、擠出成型。成型溫度350-400度,475度以上容易引起變色或發(fā)生氣泡。并注意脫模會(huì)較困難。
4、因熔融的材料對(duì)金屬有腐蝕作用,長(zhǎng)期生產(chǎn),模具需要電鍍鉻處理。