聚四氟乙烯密封垫片的性能
1.化学稳定性:以PTFE为主体材料制成的密封垫片都具有优良的化学稳定性。对于各种腐蚀性介质,除熔融的碱金属(如金属钠)和热态液氟外,其它均可适应(见表1)。
表1 PTFE在不同温度下化学稳定性
化学族别 |
温度(℃) |
抗拉强度变化率(%) |
有机盐类 |
106 |
0 |
芳香族酮类 |
150 |
0 |
环状醚类 |
101 |
0 |
聚酯类 |
77 |
0 |
卤素碳氢化合物 |
77 |
0 |
芳香族盐基类 |
150 |
0 |
芳香族碳氢化合物 |
100 |
0 |
环状醚类 |
101 |
0 |
卤素碳氢化合物 |
100 |
0 |
强无机盐类 |
100 |
0 |
有机反应剂 |
95 |
0 |
2.吸附性与透气性:PTFE制品具有吸附性能。这是因为其分子间有微小间隙,对粘度小、渗透性强的物质会产生吸附作用。因此,在一定压力下,对一些粘度小的气体可产生渗透泄漏(见图1),所以用纯PTFE制成的密封垫片,不宜用于真空系统的密封。

图1 气体对PTFE的渗透性
3.压缩变形率:纯PTFE或填充的PTFE压缩变形率在一定的范围内,随着温度的升高而增大,(见图2)。

图2 压力、温度与变形率的关系
——加碳纤维PTFE,—·—加硅粉PTFE,-----纯PTFE压缩回弹性亦有类似的现象,图3图6是几种PTFE垫片在不同温度下的压缩回弹曲线。如图所示,在低温下纯PTFE垫片的压缩回弹率比填充PTFE垫片高;在高温下情况则相反。

4.应力松弛性能:PTFE密封垫片长时间在缓慢的塑性变形,即所谓“冷流现象”。PTFE的冷流会造成密封垫片的应力松弛,从而引起泄漏。为改善PTFE的冷流性,可以在其中填充硅粉或玻璃纤维等。如7所示,填充硅粉的PTFE,其残留应力率明显提高。

图7 PTFE应力松弛曲线
试验垫片规格:Ø50mmר30mm×1.0mm;加热时间:24h;预紧压力:15MPa
5.热胀性:PTFE的热膨胀性高于其它材料,这是它作为密封材料的缺点之一。此外,这种材料的导热性也很差。填充其它材料可以使其热胀性有显著改善,详见图8。

图8 几种PTFE垫片的热涨率
1— 纯PTFE,2—加20%硅粉的PTFE,3—加20%石墨的PTFE,4—加40%碳纤维的PTFE
6.几种PTFE复合密封垫片的压缩回弹性能:PTFE包覆垫片,由于包覆材料不同,垫片结构形式也不同。在相同条件下,它们的压缩回弹值也不相同。在选型时应注意这一特点。
三、各种PTFE密封垫片的应用范围
纯PTFE、填充PTFE和包覆PTFE密封垫片的性能各有差异,所以,在实际应用中,对密封部位接触面的构造及预紧力的选择必须适宜,不然会直接影响密封效果。表2是通过实验测得的各种PTFE密封垫片的适用范围。
表2 各种PTFE密封垫片应用情况
密封垫片种类 |
法兰种类(密封面) |
使用界限 |
制作界限 |
温度(℃) |
压力(MPa) |
纯PTFE
厚度(mm) |
0.8 |
沟槽面
榫形面 |
260 |
1.0 |
Ø1220mm以下 |
1.0 |
2.4 |
3.2 |
加碳纤维PTFE厚度(m) |
1.0 |
沟槽面
榫形面
平面 |
260 |
4.0 |
Ø500mm以下 |
1.5 |
3.0 |
包覆PTFE |
平面 |
260 |
2.0 |
车削加工Ø400mm以下 |
PTFE浸石棉布 |
平面 |
260 |
1.0 |
无限制 |
缠绕式密封垫片 |
平面
构槽面 |
260 |
10.0 |
Ø1000mm以下 |