填充聚四氟乙烯(PTFE)密封制品的发展及应用 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
添加时间：2015-10-31 15:13:56 摘抄：www.aosailuo.cn |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
一、PTFE的发展 聚四氟乙烯大规模开发生产始于40年代中期，继美国之后，英、法、日、意、西德和前苏联等国相继试生产。到60年代末，已有9个国家十几个厂商进行生产，此时是有机氟工业大发展时期。进入70年代，许多工业发达国家的含氟单体的生产、工艺技术都日臻成熟，产量逐年上升。80年代到90年代，各国仍在积极进行新建或扩建生产厂家。 我国的有机氟工业起步于50年代末，60年代中期，到了70年代，我国有机氟工业继续在全国9个省市十多个单位建成了不同规模的生产装置，至1996年，含氟聚合物的生产量每年为3000吨，其中90%以上是聚四氟乙烯。聚四氟乙烯是有机氟工业最重要的产品，它的发展直接关系着其它有机氟产品生产的发展。因此，聚四氟乙烯的产量往往标志着一个国家有机氟工业发展的水平。20多年来，我国含氟聚合物的生产量在不断增长，其它有机氟产品也有了很大的发展。而且在开发新工艺、新技术、新设备、降低能耗、开拓新产品用途和减少危急等方面，都取得了长足进展，生产自动化程度也有了很大的提高，有些生产装置已实现了电子计算机控制。但是与国外相比较，我国的有机氟工业无论在生产规模、品种、数量、质量、产品的应用方面，都存在着较大的差距。 随着我国科学技术的不断发展，我国的有机氟工业生产也会不断发展，走与我国自已工业发展的道路。 二、用PTFE制造油封 聚四氟乙烯塑料的流动性差，加工比较困难，只能采用冷压与烧结相结合的工艺方法加工制晶。不能进行连续挤压加工，这撵就限制了它本身的应用范溺。经过预浇结处理后的聚匹氟乙烯垫片材料，大大增加了它的流动性，已成为目前推压、挤压方式连续生产聚毅氟乙制品必须的中间原料。采用预烧结聚溺氟乙烯制作产品是国内外国前较多使用有工艺。 为满足聚四氟乙烯挤压的加工工艺要求。预烧结聚氟乙烯的粉体流动性、表现密度为关键技术指标。一般谎来，在～定范露内粉体流动性帮表现密度越大越好。 聚四氟乙烯的熔点为327‘C，实际上聚四氟乙烯的熔融魁在一个较宽的温度内完成的，对剐裁备出的薪鲜聚合物进行测定得爨缝340℃酷过开熔敲，在3554C以上完全熔融。采瘸聚登氟乙烯作为密封材料，已经是60～70年代的事，随着对聚鍪氟乙烯性能的更进一步了解，填充聚四氟乙烯又得到人们的广泛的应用，填充聚四氟乙烯又比聚四氯乙烯牲麓好麓多。 早在50年代初，日本荒井(NOK)密封件公司就用PTFE棒材车削成相似与橡胶唇形油封的结构。试用后发现该密封装置刚性大，但弹性差，易磨损，与轴的追逐性差，达不到预期的交效果。以后又改用PTFE薄膜贴在橡胶油封小唇一侧，成为一种橡塑结合新型油封结构形式，使被封轴的线速度超过25m/s，被封液压达0.35Mpa，并能在于摩擦下使用，而且寿命长。但由于塑料粘结工艺复杂，造价高，不宜推广。后来，“荒并”公司又推出一种叫“FS”的油封。它是利用PTFE薄膜拉制成喇叭形，在应用时发现性能很好。油封压力进一步提高，能适应高偏心运转。轴许用转速和工作温度都有所提高，此种油封刚一出现，立即被航空发动机采用。 70年代中期，美国的Mather National公司也开始对PTFE材料制造密封件进行研究。到80年初推出一种新的PTFE动力油封。它是采用经处理的PTFE宽口动唇来密封高压油封的。唇口宽0.5～O。7mm，内壁切制有“回油螺纹线"，利用PTFE的“记忆效应"废除了弹簧和弹簧片。它利用动力螺纹线对被封油液的轴淘作用力，封住油液外流，而不是依靠高的封油压力封油，线速度可高达30～60m/s，而且耐高压，生产成本低廉。使油封变得更简单，可靠性高。 我国在50年代末研制了PTFE，在研究生产和使用PTFE过程中，首先克服了PTFE材料不耐磨等缺点。80年代后期，我国在纯PTFE中添加一定比例的耐磨材料，利用正交试验方法，求出配料的最佳配比，使耐磨性提高1500倍以上，用该材料制作出的油封寿命高达一万小巧玲珑时以上。同时又研究出了封水、酸、碱等各类液体的密封件，甚至气体的混合材料，为克服PTFE材料冷流动性大的缺点，充分利用高温烧结处理的方法，及机械拉伸等工艺手段，改变英内部晶体组织，诱发出固有的“记忆"效应，使密封唇口具有不断的自行收缩性能，紧箍在轴上，保持静态密封，补偿唇翻的磨损，同时增强了动力功能。 在油封与轴接触的内孔表面上切出各种螺纹、有单头型、多头型，深浅不一螺纹及各种最佳节距。使变距螺纹功能发挥的更好。同时又研制出能适应双向旋转的动力油封，以及制作旋转往复运动的油封。 我国自60年代初开始对pTFE进行“自润滑”材料的研究，如兰州化学物理所研制成功我国第一台无油润滑压缩机用PTFE活塞环，赢后又为空间及低温技术等高科技的发展提供了许多满足要求的特种密封材料。，从上述应用实例可以看出，PTFE密封材料不仅适用于一般条件，两且可以在高温、超低温、高压、高速和特种介质等工况条件工作密封使用，充分显示出填充PTFE密封材料的应用前景广阔。 填充PTFE密封材料也被称为改性聚四氟乙烯垫片材料，它的的使用性能受多种因素的影响，只有根据具体便用工况，从填写充PTFE材料配方及成型加工工艺等到诸多方葱考虑，才能设计出性能优良的密封制品，确保满意的使用效果。相信，随身人们对填充PTFE材料认识的不断加深，其作为密封制晶应用范围还将不断的广大。 我院在70年代初，曾对丁腈橡胶和乙丙橡胶零件采用外包聚四氟乙烯薄膜式艺，以解决磨擦系数和耐磨问题。该工艺方法在降低磨擦系数方面是令人满意的。另外，我院还采用氟橡胶零件表面喷涂烧结聚四氟乙工艺，在密封方面同样起到了很好的作用。露前，雳填充PTFE材料生产的、油封产品，在国外尚漓先进产晶，被国际上公认为第四代油封产品。 三、PTFE制品在工业中的应用 填充聚四氟乙烯具有它广阔的应用前景，随着科学技术的不断发展，各类机械设备向高压、高温、高速，并采用人工合成介质方面发展：同时对密封材料和工艺条件的要求也非常刻苛。人们试图制造出一种新型的轴端密封装置，价格低的优点，又具有“机械密封”的耐嵩温、高压、长寿命、可密封多种流体功能的填充聚四氟乙烯材料制造油封，用这种材料作的油封，基本上能满足上述要求。 PTFE串联式组合密封可用于战斗车辆的悬挂装置，如美国“MIAI"、“MIA2”、“120S”;英国的“挑战者”;俄罗斯的“T90”、“T95’’等型号上。采用这种新型悬挂装置，取代传统的扭力杆悬挂，可提高战斗车辆的作战能力，改善乘员的工作条件，对增强国防备力量具有重大的战略意义。 据资料报道：填充聚四氟乙烯密封件及材料还用于目前世界上先进战机;F—15、F—16、F一22、F一35;B-1、B一2;主战坦克“M1A1”、“M2A2”、“120S”、“T90”、“T一95”的液压系统及其它部位。 从80年代初到90年代，世界上工业发达国家在密封这一技术上，普遍采用了填充PTFE材料作油封，充分利用这种材料生产出的油封，不但用于机械、化工密封场合，而且逐步扩展到了船舶、航空和航天工业等部门。 尽管聚四氟乙烯有许多优点，但也有不足之处，因而纯聚四氟乙烯的使用受到局限。首先它缺乏橡胶那样的弹性，刚性较大，自身很难使密封唇边与运动表面紧密贴合，达不到很好的密封效果。通常借助弹簧或弹性体来施加预应力。改善其密封性能。 其次，纯的聚四氟乙烯容易产生塑性蠕变(通常叫冷流动)，仅仅适用于低压，低耐磨发生的工况下，再加入填充剂和添加剂后，形成复合材料，性能得到改善，使耐磨性能增大，抵御塑性蠕变的能力提高2，--3倍。由负荷作用引起的初始变形降低30-60%，刚性提高2～3倍，受热尺寸稳定性增加2倍，硬度增大10"-’15%。 通常在聚四氟乙烯中作填充剂的有热塑性塑料、玻璃纤维、碳纤维、石墨、青铜粉、二硫化钼等。这些被添加填充剂的聚四氟乙烯材料特点如下。 聚四氟乙烯玻璃纤维：对聚四氟乙烯的化学性能、电气性能影响很小，能提高机械性能和耐压、耐磨性能及尺寸稳定性，但不适应天碱性介质。 聚四氟乙烯碳纤维：能提高聚四氟乙烯的机械性能、润滑减磨性能及热传导性能。非常适合于高速运动和使用蒸气的场合，但不适合于氧化介质。 聚四氟乙烯——青铜：能提高聚四氟乙烯的机械性能，并具有很高的耐磨性、热传导性、抗挤压性和极高的耐压性。但不适于酸介质，因为它会受到酸性的侵蚀。 聚四氟乙烯 二硫化钼：能同时提高聚四氟乙烯的硬度，刚性和耐磨性，也可改善热传导性。 · 聚四氟乙烯矿物质纤维：它具有良好的抗化学药品能力，较高的耐磨性，极高的耐热、耐寒性和抗挤出性能，特别适合于高温、高压的工作场合，但不适合于无机酸介质，因为它会受到酸性的侵蚀。 聚四氟乙烯合成纤维：它具有良好的抗化学药品的能力，较高的耐磨性、极高的耐热、耐寒性和抗挤出性能。特别适合于高温、高压的工作场合。但对碱、高温蒸汽和较浓的无机酸介质的抵抗能力有限。 另外，聚四氟乙烯还可以用浸渍纤维来强化它的备种性能。 表1和表2例出填充聚四氟乙烯材料的物理机械性能和摩擦系数。
*高性能注射模压热塑性弹性体
1)表中的极限PV值及摩损系数值是玻纤含量为20%和25%时的值 四、结语 1.用填充聚四氟乙烯材料制造的密封装置封高压油和其它介质，要比橡胶密封和填料密封效果提高20倍以上。 2.用填充聚四氟乙烯材料制造的密封件能在很宽的工作温度一200～ 260℃范围内正常工作。 3.耐高速，用填充聚四氟乙烯材料制造出的密封件，允许所配合的旋转轴的工作线速度在30--一60m/s左右。 4.耐偏心性能好，允许所配合的旋轴安装偏心量达0.5mm，运转过程中偏心量达0.75mm。 5.耐腐蚀性好，可耐酸、碱及各类化学药品而不老化，变质和改性。 6.使用寿命长，在汽车上，使用寿命在80万公里以上，在发电机组或船舶、航空动力机组上，使用寿命在10000小时以上。 7.密封效果好，在设计寿命内，可以达到零泄漏。 8.摩擦系数PV值小。 更多聚四氟乙烯垫片的信息欢迎访问高温碟簧网站：奥赛罗密封 咨询电话：0311-87316999 奥赛罗密封诚招代理商 |
