工程用聚四氟乙烯板需要改進(jìn)方面才能發(fā)展

　　導(dǎo)讀：工程用聚四氟乙烯板廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、機(jī)械、電子電器、建筑、紡織等諸多領(lǐng)域，工程用聚四氟乙烯板如果需要發(fā)展，就必須有所改良，我們?cè)谀男┓矫嫘枰鲂└牧寄兀?

　　為了改善PTFE存在的缺陷，可以通過(guò)增強(qiáng)、填充、復(fù)配和共混等多種手段對(duì)PTFE進(jìn)行改性，以彌補(bǔ)自身缺陷，從而使開(kāi)發(fā)出來(lái)的復(fù)合材料廣泛適應(yīng)于機(jī)械、電子電氣、航空航天、汽車等行業(yè)的零部件的制備，改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。

　　1.表面改性

　　由于工程用聚四氟乙烯板極低的表面活性和不粘性限制了它與其他復(fù)合材料的復(fù)合，因此必須對(duì)PTFE材料進(jìn)行一定的表面改性，以進(jìn)步其表面活性。常用技術(shù)有表面活化技術(shù)，可以采用高能射線的輻射使其表面脫氟，在一定裝置和條件下與其他材料氟化接技；用一些惰性氣體的低溫等離子處理PTFE材料，發(fā)生碳—氟或碳—碳鍵的斷裂，天生大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其潤(rùn)濕性和粘接性；將PTFE浸人熔融的醋酸鉀中，在適宜溫度下處理形成具有一定活性的活化層；PTFE在一定配比的氫氧化鈉、二丙烯基三聚氰胺混合液加熱處理可以進(jìn)步其表面活性；PTFE經(jīng)過(guò)一定強(qiáng)度和時(shí)間的電暈處理，可以形成可膠接的活化層。化學(xué)腐蝕改性，將PTFE經(jīng)過(guò)一定化學(xué)試劑處理可以進(jìn)步其表面活性，這些化學(xué)試劑可以是金屬鈉的氨溶液、萘鈉四氫呋喃溶液、堿金屬汞齊、五羰基鐵溶液等。表面沉積改性，將PTFE浸漬在某些金屬氫氧化物的膠體溶液中，使得膠體粒子沉積在PTFE表面。從而增大其濕潤(rùn)性，改善其表面活性，而易于與其他材料復(fù)合。上述表面改性方法主要適應(yīng)于PTFE薄膜，通常PTFE薄膜進(jìn)行適當(dāng)處理后，可使其與其他材料很好粘接復(fù)合，從而廣泛應(yīng)用于化工防腐村里、密封制品及潤(rùn)滑裝置的設(shè)計(jì)與制造中，其主導(dǎo)思想是引人極性基團(tuán)，增加界面結(jié)協(xié)力。

　　2.填充改性

　　在工程用聚四氟乙烯板中加人填充劑，從而改善和克服PTFE的缺陷，目前填充PTFE制品是產(chǎn)量最大的PTFE樹(shù)脂產(chǎn)品，值得留意的是在國(guó)外PTFE填充技術(shù)都是由PTFE樹(shù)脂生產(chǎn)廠家完成，而我國(guó)PTFE填充技術(shù)都是由加工生產(chǎn)企業(yè)來(lái)完成。通過(guò)在PTFE樹(shù)脂填充無(wú)機(jī)類、金屬類和有機(jī)高聚物類等不同填料來(lái)改善PTFE的耐壓性、耐磨性和冷卻性，這些填料要求能經(jīng)受住PTFE的燒結(jié)溫度；不與PTFE反應(yīng)；另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。

　　無(wú)機(jī)填充材料，常用無(wú)機(jī)材料主要有玻璃纖維、石墨、二硫化鉬和碳纖維等。填充PTFE的玻璃纖維一般為無(wú)堿玻纖，填充量為15％——25％，復(fù)合后PTFE的耐磨度可增加 500倍以上，耐蠕變性和抗冷流性都有較大程度進(jìn)步與改善；二硫化鉬的加人可以有助于進(jìn)步PTFE的硬度，降低初期的磨損量；石墨可以單獨(dú)使用，也可以與玻璃纖維或炭黑配合使用，石墨填充的PTFE具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性、壓縮蠕變性和較好的導(dǎo)熱性；少量碳纖維填充PTFE即可達(dá)到碳和石墨填充效果，而且具有極強(qiáng)的抗拉性能，但是碳纖維價(jià)格昂貴，應(yīng)用受到一定限制。

　　金屬填充材料，為了改善PTFE的機(jī)械性能、導(dǎo)熱性能和尺寸穩(wěn)定性，通常采用鐵、銅、鉛、鉬、鎢、銀等金屬及其氧化物來(lái)填充PTFE，目前關(guān)于金屬填充技術(shù)研究比較多，尤其是銅及其合金最為常用，銅粉填充PTFE可以進(jìn)步制品的抗蠕變性、抗壓強(qiáng)度、硬度及尺寸穩(wěn)定性等。

　　有機(jī)填充材料，用于填充PTFE的有機(jī)材料主要是有機(jī)纖維和高分子聚合物，有機(jī)填充可使PTFE的耐熱性、抗蠕變性、抗壓能力、壓縮、彎曲和耐磨性能得到改善。為了進(jìn)步填充劑與PTFE的界面粘接性，防止燒結(jié)時(shí)分解，一般需要對(duì)填充劑進(jìn)行適當(dāng)處理，獲得最佳的相容性和表面效應(yīng)。

　　3.共混改性

　　共混改性主要是利用工程用聚四氟乙烯板的優(yōu)異特點(diǎn)對(duì)一些樹(shù)脂進(jìn)行合金化處理，目前研究與應(yīng)用遠(yuǎn)景看好，如PTFE／PA、PTFE／POM、PTFE／PC、PTFE／PI、PTFE／PPO、PTFE／PEEK、PTFE／PPS、PTFE／PES等合金產(chǎn)品源源不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

　　(l)PTFE改性聚甲醛，聚甲醛(POM)具有極好的力學(xué)、化學(xué)和電性能，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、精密機(jī)械和建材，近年來(lái)我國(guó)云南和江蘇南通的規(guī)?；奂兹╉?xiàng)目建設(shè)，促進(jìn)了我國(guó)聚甲醛產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用，但是POM存在著韌性差、缺口沖擊強(qiáng)度較低等缺陷，為此國(guó)內(nèi)外對(duì)POM樹(shù)脂進(jìn)行改性研究。國(guó)內(nèi)采用冷壓—熱燒結(jié)工藝研制出一系列不同PTFE含量的POM／PTFE的共混物，可以明顯改善摩擦磨損性能、韌性、抗蠕變性和外觀；還有通過(guò)高速混合PTFE和增初增容改性后的POM擠出造粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨損性能得到明顯改善，其改善機(jī)理在于PTFE轉(zhuǎn)移膜的形成；國(guó)外通過(guò)機(jī)械共混方法制備多種POM／PTFE共混物，即POM分別與PTFE、涂覆偶聯(lián)劑PTFE、經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的PTFE等數(shù)種PTFE共混，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)處理的、加偶聯(lián)劑的PTFE與POM之間產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用，具有非常優(yōu)異的性能。

　　(2)工程用聚四氟乙烯板改性聚苯硫醚，聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)異的耐高溫穩(wěn)定性、阻燃性和電學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于汽車、電氣電子及機(jī)械等領(lǐng)域，成為特種工程塑料的第一大品種，目前國(guó)內(nèi)四川大學(xué)等單位已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出年產(chǎn)數(shù)百噸的產(chǎn)業(yè)化裝置，國(guó)內(nèi)每年需要進(jìn)口相當(dāng)數(shù)目滿足國(guó)內(nèi)需求。但是PPS缺點(diǎn)在于耐沖擊性能較差、而且加工成型困難。由于PTFE惰性表面很難與PPS進(jìn)行粘接，日本從進(jìn)步表面親和力的觀點(diǎn)出發(fā)，采用增溶劑以降低兩相界面張力，并采用在高剪切速率下進(jìn)行混煉的技術(shù)，使該非相容體系合金化；國(guó)內(nèi)利用PPS粉與混合劑混磨后，加人PTFE粉制成涂料，使得涂層具有優(yōu)異的摩擦磨損性能、附著性、柔韌性和防粘性，其混合劑一般采用乙醇、水、二氧六環(huán)十二烷基磺酸鈉的體系。PTFE／PPS合金解決了PPS熔體活動(dòng)速率高、難以直接模塑成型的題目，在300℃以上仍能保持較高的力學(xué)性能，主要用于耐腐蝕的泵、閥、墊圈，以及動(dòng)態(tài)密封、軸套、汽車引擎閥蓋、色譜儀滑動(dòng)密封件和導(dǎo)向件等。

　　(3)PTFE改性聚酰胺，聚酰胺(PA)在產(chǎn)能上位居工程塑料的首位，特別適宜于玻璃纖維和其他材料填充增強(qiáng)改性等，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、包裝、機(jī)械、日用消費(fèi)品等眾多領(lǐng)域，目前國(guó)內(nèi)年消費(fèi)量8萬(wàn)t/a以上，對(duì)PA的改性研究與應(yīng)用國(guó)內(nèi)起步較早，目前大量改性PA在多個(gè)行業(yè)使用，PA添加PTFE主要是進(jìn)步其滑動(dòng)性，據(jù)資料先容，當(dāng)PTFE填充量大于10％時(shí)，PA的減摩耐磨性明顯得到進(jìn)步，如在PA體系中同時(shí)添加能與其部分相容的線型低密度聚乙烯／丙烯—苯乙烯的共聚物5％，PTFE10％，二者協(xié)同效應(yīng)非常好，無(wú)論是從進(jìn)步復(fù)合材料的性能，還是降低本錢(qián)方面考慮，都是非常理想的改性方法。

　　(4)PTFE改性聚酰亞胺，聚酰亞胺(PI)作為一種新型的工程塑料具有超強(qiáng)的耐熱、耐輻射與耐磨性，主要用于航空航天產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)應(yīng)用拓展到電子、汽車等領(lǐng)域，我國(guó)研究與生產(chǎn)起步較早，目前形成十余家科研單位，并有部分產(chǎn)品出口。國(guó)外由33％PTFE、2％炭黑和65％可溶性PI組成的復(fù)合材料是摩擦磨損性能十分優(yōu)異的無(wú)油潤(rùn)滑材料，如國(guó)外RTP公司采用熱塑性聚酰亞胺與PTFE進(jìn)行共混或混加其他磨耗劑與填料的技術(shù)開(kāi)發(fā)了RTP4200系列產(chǎn)品，可用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下部件、航空航天設(shè)備和辦公電子設(shè)備等。

　　(5)PTFE改性聚醚醚酮，聚醚醚酮(PEEK)是一種新型工程塑料，