聚四氟乙烯(PTFE,F4)是世界上f非常好的耐腐蚀材料之一,有“塑料大王”的美誉。它是由聚四氟乙烯聚合而成的聚合物化合物。具有的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性和耐老化性。它可以在+250到-180摄氏度的任何化学介质中使用。这种材料解决了世界各地化工、石油、医药等领域的许多问题。与其它塑料相比,它具有的耐化学腐蚀性和耐温性。因此,广泛应用于石油化工、电子电气、军事、航空、机械等领域。
聚四氟乙烯板材料的切削通常可以在普通切削机床上进行,但与金属材料加工相比,其加工标准化还不完善。它的可加工性、切削规律、刀具结构和切削参数与金属材料加工不同。传统的加工工艺和工装加工往往不能满足产品的设计要求。因此有必要对这种材料零件的加工进行进一步的研究。
聚四氟乙烯(PTFE)具有切削力小、导热系数低、热膨胀系数高、熔点低等特点。本文所讨论的PTFE薄壁件具有薄壁结构、薄壁厚度、各种沟槽、倒角等结构。在车削加工过程中容易受到热变形的影响,给尺寸和形位公差的精度控制带来不确定因素。滑动环是xxsar伺服平台滚动轴上的一个典型零件,用于密封滚动轴壳体与U型架之间的转台轴承。为了大限度地减少密封时的滑动摩擦,滑环采用片式开槽结构。考虑到摩擦等因素,本设计采用聚四氟乙烯为原料。
聚四氟乙烯零件结构与加工特性主要有:
(1)片式结构。零件外径153mm,总厚度仅为2.5+0.08 0mm,可见该零件加工时难以夹持。
(2)结构特征多。为了减少接触面积从而减小滑动摩擦等因素,设计了众多的槽(矩形、V形)、倒角等,且特征尺寸较小,其两端面一端为矩形沟槽及内台阶,另一端为V形沟槽,到内孔、外圆边缘均为0.5mm,厚度薄处约0.5mm,在材料易变形的情况下更是增加了零件加工难度。
(3)非金属材料对温度敏感。在常温下,聚四氟乙烯材料的线膨胀系数约为(1/℃),车削时产生热量会导致变形,恢复常温时出现超差。
(4)非金属材料易变形且精度要求高。
化工新材料是 “十二五”期间发展的七大战略性新兴产业之一。在 《新材料产业 “十二五”发展规划》中,氟塑料作为氟材料位列其中,表明氟塑料符合我国“十二五”规划新材料产业发展方向,已被国家提升到非常重要的战略地位。作为特种工程塑料,聚四氟乙烯(PTFE)一直是用量大的氟塑料,产量与消费量快速增加,目前氟树脂的消费量约为30万t,其中聚四氟乙烯70%左右。聚四氟乙烯具有高度的化学稳定性、的耐高低温性能、的不黏性、异常的润滑性以及的电绝缘性和抗辐射性、极小 的吸水率等,使得其在航空航天、机械、石油化工、建筑、电子电器、医疗器械和纺织等领域具有广泛的应用。
PTFE纤维的性能
1、耐化学性
PTFE分子中的“C—F”键具有的键能,分子链呈螺旋形构象,且为非极性和结晶结构,使得PTFE具有极的耐化学性。除元素氟和强氟化介质(如三氟化氯)、熔融碱金属以及300℃的氢氧化钠以外,PTFE几乎不受任何化学试剂的腐蚀,所有的强酸、强碱、强氧化剂、盐类对PTFE均无影响,甚至在王水中煮沸,其质量和性能也都没有任何变化。对于有机化合物,除了芳烃和卤化胺类对其有轻微的溶胀外,其他有机溶剂对PTFE都没有影响,所以被誉为“塑料王”。
2、热学性能
PTFE具有极的耐高低温性能 ,可长时间在-190~260℃的温度范围内使用,不但能够承受高达290℃的瞬间高温 ,而且在-260℃的低温下不发脆 ,还可保持一定的挠曲性。因此在一些恶劣的环境下,经常用到 PTFE制品。
3、力学性能
由于PTFE分子链为非极性,其大分子间相互吸引力很小;加之分子链为无支链的高钢性链,缠结很小,导致PTFE力学性能不佳。PTFE在负荷长期作用下,蠕变较大,易发生冷流现象。但其耐疲劳性,一般不会出现性的疲劳破坏。除上述性能外,PTFE还具有良好的阻燃性能,的润滑性 、拒水性和电绝缘性能,抵御紫外线性能等。
聚四氟乙烯PTFE纤维在高温烟气过滤方面有着重要的作用。采用 聚四氟乙烯PTFE纤维或PTFE纤维同其他耐高温纤维混合,可制成高温复合过滤毡,该滤料具有很好的耐腐蚀、耐高温、耐摩擦等性能,适用于高温、高湿、高黏性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体的工业烟尘净化,是其他过滤材料所无法比拟的。目前安徽元琛环保科技股份有限公司研制的PTFE纤维复合针刺毡滤料已应用于垃圾焚化炉、化工 、冶炼等行业的烟气除尘。
聚四氟乙烯PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。
随着材料应用技术的不断发展,聚四氟乙烯PTFE材料的三大缺点:冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在逐渐被克服,从而使它在光学、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。