Детали из ПТФЭ — широкий температурный диапазон, коррозионностойкие и износостойкие детали.

ПТФЭ (политетрафторэтилен), широко известный как «король пластмасс» или «тефлон», представляет собой полукристаллический фторированный полимерный материал, полимеризованный из мономеров тетрафторэтилена. Его уникальная молекулярная структура (углеродные цепи, полностью обернутые атомами фтора, образующие «фторуглеродный защитный слой»), наделяет его чрезвычайной химической инертностью, стабильностью в широком температурном диапазоне, сверхнизким трением и превосходными изоляционными свойствами, что делает его одним из инженерных пластиков с наиболее выдающимися комплексными характеристиками, доступными в настоящее время.

Ⅰ . Основные характеристики ПТФЭ (тефлона)

1. Чрезвычайная химическая стабильность.

Основа молекулярной структуры: связи CF в молекуле ПТФЭ имеют чрезвычайно высокую энергию связи, а атомы фтора имеют малый радиус и плотно упакованы, образуя плотный защитный слой, изолирующий его от внешней химической коррозии.

Особые проявления: Практически нерастворим в любых органических растворителях (включая высокополярные растворители, такие как концентрированная серная кислота, концентрированная азотная кислота, царская водка и т. д.); Устойчив к сильным кислотам, сильным основаниям (гидроксиду натрия, гидроксиду калия), окислителям (дихромату калия, перманганату калия) и восстановителям; Не вступает в реакцию с обычными газами (такими как хлор, кислород, аммиак) и может разлагаться с образованием следовых количеств фтористого водорода только при высоких температурах (> 400 ℃).

2. Адаптивность в широком температурном диапазоне.

Устойчивость к высоким температурам: температура плавления около 327 ℃, диапазон длительных рабочих температур от -200 ℃ до 260 ℃ (краткосрочно до 300 ℃), что значительно превышает показатели большинства конструкционных пластиков;

Устойчивость к низким температурам: температура охрупчивания до -196 ℃, сохранение гибкости и механической прочности при низких температурах без растрескивания.

3. Сверхнизкое трение и самосмазывающиеся свойства.

Чрезвычайно низкий коэффициент трения: коэффициент сухого трения всего 0,04, один из самых низких известных коэффициентов трения среди твердых материалов;

Самосмазывающиеся свойства: Обеспечивает движение с низким коэффициентом трения без дополнительной смазки и чрезвычайно низкой скоростью износа.

4. Отличные антипригарные свойства.

Чрезвычайно низкая поверхностная энергия: поверхностное натяжение всего 18 мН/м (по сравнению с 72 мН/м для воды), почти все жидкости и твердые вещества не могут прилипать к поверхности, отсюда и термин «антипригарное».

5. Отличная электроизоляция.

Стабильные диэлектрические свойства: диэлектрическая проницаемость примерно 2,1 (близкая к вакууму), коэффициент диэлектрических потерь <0,0002, объемное сопротивление >10¹⁸ Ом·см; Дугостойкость: Поверхность не обугливается после образования дуги, изоляционные характеристики практически не ухудшаются.

6. Особые механические свойства.

Относительно мягкий при комнатной температуре: твердость примерно D50~60 (твердость по Шору), низкий модуль упругости, легко обрабатывается;

Слабое сопротивление хладотекучести: Склонен к «холодной текучести» (деформации ползучести) под длительным давлением; чистый ПТФЭ будет постепенно деформироваться под постоянной нагрузкой (для улучшения этого требуется модификация стекловолокном, углеродным волокном и т. д.).

7. Другие свойства

Устойчивость к атмосферным воздействиям: Устойчив к УФ-излучению и старению озона; Устойчивость к радиации: лучшая устойчивость к высокоэнергетическому излучению, такому как гамма-лучи и рентгеновские лучи, чем у большинства пластиков; Нетоксично и безвредно: соответствует стандартам FDA и ЕС по контакту с пищевыми продуктами, подходит для прямого контакта с пищевыми продуктами и фармацевтическими препаратами.

AHD Круглый стержень из ПТФЭ (тефлоновый стержень)

Ⅱ.ПТФЭ лист и стержень для основных компонентов

Листы и стержни из ПТФЭ с их основными свойствами, такими как стойкость к высоким и низким температурам, химическая инертность, сверхнизкий коэффициент трения, устойчивость к старению и антипригарные свойства, являются предпочтительным материалом для компонентов, работающих в суровых условиях промышленной сферы, особенно подходящих для следующих типов ключевых компонентов:

1. Уплотнительные компоненты (применяются как листы, так и стержни)

Уплотнение является наиболее распространенным применением листов/стержней из ПТФЭ. Используя свою химическую стабильность и адаптируемость к деформации, они решают проблемы уплотнения в средах с высокой коррозией, высокой температурой и высоким износом.

Коррозионностойкие фланцевые прокладки

Подходящие области применения: фланцевые соединения для химических трубопроводов, резервуаров для хранения кислот и щелочей и фармацевтических реакторов.

Преимущества: по сравнению с резиновыми прокладками они устойчивы к сильным кислотам и щелочам (таким как концентрированная азотная и плавиковая кислота) и органическим растворителям, не стареют и не выходят из строя из-за коррозии среды; Пластину из ПТФЭ можно напрямую разрезать на прокладки разных размеров, а стержни можно переработать в уплотнительные кольца неправильной формы.

Уплотнения поршня/штока поршня

Подходит для: динамических уплотнений в гидравлических цилиндрах, пневматических компонентах и плунжерах пищевого оборудования.

Преимущества: Сверхнизкий коэффициент трения снижает сопротивление движению поршня; стабильная работа даже без смазки; устойчив к гидравлическому маслу и пищевым средам, предотвращая загрязнение среды.

Уплотнения седла клапана/диска клапана

Подходит для: Компонентов уплотнения сердечника в химических клапанах, высокотемпературных клапанах и вакуумных клапанах.

Преимущества: Устойчивость к высокому давлению (до 30МПа и выше), устойчивость к переменным высоким и низким температурам; сохраняет герметичность даже в экстремальных условиях, предотвращая утечку среды.

2. Износостойкие детали трансмиссии (в основном прутки, листы могут быть переработаны во втулки)

Благодаря самосмазывающимся и износостойким свойствам ПТФЭ эти компоненты подходят для безмасляной смазки или малошумных трансмиссий.

Подшипники/Втулки

Подходящие области применения: направляющие втулки пряжи в текстильном оборудовании, роликовые подшипники в бумажном оборудовании, конвейерные втулки в оборудовании пищевой промышленности.

Преимущества: Безмасляная смазка, позволяющая избежать загрязнения маслом продуктов (например, продуктов питания, текстиля); коэффициент трения составляет всего около 0,04, что значительно снижает износ и шум.

Шестерни/ролики

Подходящие области применения: Маленькие шестерни и конвейерные ролики в легконагруженном передающем оборудовании (например, принтерах, упаковочных машинах).

Преимущества: Легкий вес, низкий уровень шума при работе; устойчив к химической коррозии, может использоваться во влажной или агрессивной среде, не требует обработки от ржавчины.

Слайдеры направляющих рельсов

Подходящие области применения: Износостойкие накладки для прецизионных направляющих и направляющих инструментов в автоматизированном оборудовании.

Преимущества: Низкий коэффициент трения обеспечивает точность движения; хорошая стабильность размеров в условиях высоких и низких температур.

3. Коррозионностойкие конструктивные элементы (применимо к пластинам/стержням)

Благодаря химической инертности ПТФЭ эти компоненты используются для структурной поддержки или изоляции в высокоагрессивных средах.

Облицовки/перегородки для химического оборудования

Подходящие области применения: футеровка гальванических резервуаров, перегородки травильных ванн, футеровка химических реакторов.

Преимущества: Полностью устойчив к кислотной и щелочной коррозии; не вступает в реакцию с гальваническими или травильными растворами; Листы ПТФЭ можно сваривать вместе, образуя облицовку большой площади, защищающую металлическую основу оборудования.

Изоляционные опоры для полупроводниковой и электронной промышленности

Подходящие области применения: изоляционные прокладки для оборудования по обработке полупроводниковых пластин, высокотемпературные изолирующие опоры для электронных компонентов.

Преимущества: Отличные электроизоляционные характеристики (диэлектрическая прочность ≥20кВ/мм), устойчив к переменным высоким и низким температурам, не притягивает пыль, соответствует требованиям чистоты полупроводниковой промышленности.

Транспортировочные компоненты для пищевой и фармацевтической промышленности

Подходящие области применения: скребки для пищевых конвейерных лент, футеровки пресс-форм для фармацевтических таблеточных прессов, износостойкие прокладки для фасовочного оборудования.

Преимущества: Соответствует стандартам безопасности при контакте с пищевыми продуктами, не выделяет вредных веществ; антипригарные свойства предотвращают образование остатков материала, их легко чистить и дезинфицировать.

4. Компоненты специального назначения

Компоненты высокотемпературной изоляции

Подходящие области применения: изоляционные прокладки для аэрокосмического оборудования, изоляционные перегородки для высокотемпературных печей, изоляционные компоненты аккумуляторных батарей новой энергии.

Преимущества: Не разлагается при длительном использовании при температуре 260 ℃, сохраняет гибкость при -200 ℃ и демонстрирует отличные изоляционные характеристики.

Компоненты для демонтажа с антипригарным покрытием

Подходящие области применения: пластиковые прокладки для литьевых матриц, резиновые прокладки для матриц для вулканизации.

Преимущества: Антипригарные свойства позволяют легко извлекать из формы без использования разделительных средств, повышая эффективность производства и качество поверхности изделия.

Советы по выбору

Лист ПТФЭ ( тефлоновый лист) : подходит для обработки плоских компонентов большой площади (таких как прокладки, накладки, перегородки).

Стержень из ПТФЭ ( тефлоновый стержень) : подходит для обработки деталей круглой и неправильной формы (таких как подшипники, шестерни, уплотнительные кольца), ему можно придавать сложные формы путем точения и фрезерования.

Рулонный лист AHD из ПТФЭ

Ⅲ. Осуществимость обработки листов и стержней из ПТФЭ

Листы и стержни из ПТФЭ можно перерабатывать в различные детали путем механической обработки, формования и спекания. Их обрабатываемость в первую очередь зависит от механического удаления материала или горячего прессования, а не от потока расплава (из-за чрезвычайно высокой вязкости расплава литье под давлением затруднено).

1. Обработка (основные методы обработки)

Обработка листов и стержней из ПТФЭ аналогична обработке металлов, но параметры необходимо отрегулировать в соответствии с их мягкими характеристиками и низкой теплопроводностью. Подходит для изготовления простых форм или прецизионных деталей (путем последующего шлифования).

Токарная обработка: используется для обработки стержней в виде валов.

Фрезерование: используется для обработки канавок и контурирования листов.

Сверление: Сверло должно быть острым, чтобы предотвратить прилипание материала к сверлу из-за сжатия.

Распиловка: используйте пильное полотно с мелкими зубьями и низкой скоростью подачи, чтобы предотвратить появление сколов.

2. Компрессионное формование-спекание (сложной формы). Для серийных или крупногабаритных деталей можно использовать процесс «компрессионное формование + спекание»:

Формование под давлением: мелкий порошок ПТФЭ загружается в форму и подвергается холодному прессованию в заготовку при давлении 10–30 МПа.

Спекание: заготовка помещается в печь и нагревается до 360–380 ℃ (выше точки плавления), выдерживается в течение 1–4 часов, чтобы обеспечить перестройку молекулярной цепи, а затем медленно охлаждается (во избежание внутреннего напряжения).

Постобработка: спеченную заготовку необходимо откорректировать по размерам путем резки и шлифования.

3. Другие вспомогательные процессы

Сварка: ПТФЭ трудно плавить и сваривать; Можно использовать сварку горячим прессом (нагрев до 350 ~ 380 ℃, склеивание под давлением) или непрямую сварку.

Адгезия: поверхность необходимо обработать раствором нафталина натрия (или плазмой), чтобы разорвать связи CF и увеличить поверхностную энергию, а затем склеить эпоксидным или полиуретановым клеем.

Деталь из ПТФЭ из листа и стержня из ПТФЭ. Широкий температурный диапазон, коррозионностойкие и износостойкие детали.