要了解用于密封件的常见 PTFE 等级，您必须超越基础材料，深入了解特种填料的世界。虽然纯（原生）PTFE 具有无与伦比的耐化学性，但其机械性能较软。添加填料以创建一系列复合材料，每种复合材料都经过设计，以增强特定的性能，如耐磨性、强度和在负载下的抗变形能力。
核心原则很简单：纯 PTFE 提供化学和热基础，而填料提供苛刻密封应用所需的机械强度。等级的选择总是在最大化机械性能和保持化学相容性之间进行权衡。
基础：原生 PTFE
什么是原生 PTFE？
原生 PTFE 是纯的、未填充的聚四氟乙烯。它不含回收材料或添加的填料。
该等级是耐化学性和热稳定性的基准。它也是一种优良的电绝缘体，并且具有所有固体材料中最低的摩擦系数。
密封件的优点和局限性
对于密封应用，原生 PTFE 的关键优势在于其几乎普遍的化学惰性和宽泛的工作温度范围。
然而，其主要缺点是显著的：它的耐磨性低，并且极易发生蠕变，也称为冷流。这是材料在恒定负载下随时间缓慢变形的趋势，这可能导致密封失效。
通过填料增强性能
将填料与原生 PTFE 混合，以克服其机械限制。填料的选择直接针对特定的性能弱点。
提高耐磨性和硬度
这些填料创造出更坚硬、更耐用的材料，适用于动态密封应用。
- 玻璃纤维：这是最常见的填料之一。它极大地提高了抗压强度和耐磨性。然而，它对较软的配合表面具有磨蚀性，并且对强碱和氢氟酸的抵抗力较差。
- 碳纤维：碳增加了出色的抗压强度、承载能力和耐磨性。它还具有导电性，并且比玻璃磨蚀性小，使其成为非氧化性化学环境中高速动态密封的理想选择。
- 青铜：这种填料提供了优异的耐磨性和高导热性，有助于在高速旋转应用中散热。其主要缺点是耐化学性差，限制了其在液压系统和非腐蚀性环境中的使用。
改善润滑性和降低摩擦力
这些填料充当固体润滑剂，非常适合干运行或润滑不良的条件。
- 石墨：一种柔软的填料，可降低摩擦系数并改善初始磨损性能。它通常与其他填料（如碳）结合使用，以创建坚固的低摩擦复合材料。
- 二硫化钼 (MoS₂)：通常称为“Moly”，这种添加剂显着提高了润滑性和表面硬度。它在真空和惰性气体环境中尤其有效。
应对苛刻的机械和热负荷
这些高性能聚合物填料用于最极端的密封条件。
- PEEK（聚醚醚酮）：添加 PEEK 可形成一种具有卓越刚性、高温性能和优异耐磨性的复合材料，适用于高压和高温阀座和密封件。
- 芳香族聚酯 (Ekonol®)：这种聚合物填料提高了抗蠕变性和耐磨性，而不会显着增加摩擦系数，为精密密封件提供了稳定的材料。
特殊情况：化学改性 PTFE
什么是化学改性 PTFE？
通常称为 TFM，这不是一种填充等级，而是 PTFE 聚合物本身的第二代版本。将少量改性剂共聚，形成更致密的分子结构。
密封件的关键优势
化学改性 PTFE 显着降低了冷流和气体的渗透性。其更光滑、多孔性更低的表面使其成为高纯度应用和变形阻力至关重要的关键密封件的绝佳选择。
理解权衡
添加填料并非普遍的改进；它是为了增强特定性能而进行的工程折衷，通常以牺牲其他性能为代价。
牺牲的耐化学性
这是最关键的权衡。玻璃和青铜等填料可能会被纯 PTFE 轻易抵抗的化学物质侵蚀。填充等级的化学相容性取决于其最薄弱的组件——填料。
对配合表面的影响
硬质填料，特别是玻璃，可能会随着时间的推移磨损较软的轴或孔材料。像石墨这样的较软填料引起的担忧较少。
对电气性能的影响
原生 PTFE 是一种出色的电绝缘体。添加碳或青铜等导电填料会显着降低其绝缘性能，这在某些应用中可能是一个关键因素。
为您的密封件选择正确的 PTFE 等级
您的选择必须由应用环境的具体要求驱动。
- 如果您的主要关注点是最大的化学惰性和纯度：原生 PTFE 或化学改性 PTFE 是唯一选择。
- 如果您的主要关注点是具有高耐磨性的动态密封：请考虑碳、玻璃或青铜填充等级，仔细将填料与您的化学环境和配合表面硬度相匹配。
- 如果您的主要关注点是在低润滑条件下降低摩擦力：填充有石墨或二硫化钼 (MoS₂) 的等级是理想的选择。
- 如果您的主要关注点是抵抗高负载下的变形（蠕变）：请选择化学改性 PTFE 或具有高性能填料（如 PEEK 或碳）的复合材料。
通过了解每个等级如何改变 PTFE 的基本特性，您可以选择一种材料，精确地为您的特定密封挑战而设计。
摘要表：
| PTFE 等级 | 关键填料/改性 | 主要优点 | 理想应用 |
|---|---|---|---|
| 原生 PTFE | 无（纯聚合物） | 最大的耐化学性，低摩擦力 | 高腐蚀性环境，高纯度系统 |
| 玻璃填充 | 玻璃纤维 | 高耐磨性，抗压强度 | 动态密封（避免强碱/HF） |
| 碳填充 | 碳纤维 | 耐磨性，导热性，磨蚀性较低 | 高速动态密封，非氧化性环境 |
| 青铜填充 | 青铜 | 优异的耐磨性，导热性 | 液压系统，非腐蚀性旋转密封 |
| 石墨/MoS₂ 填充 | 石墨，二硫化钼 | 降低摩擦力，提高润滑性 | 干运行或低润滑条件 |
| 高性能聚合物填充 | PEEK，芳香族聚酯 | 卓越的抗蠕变性，高温稳定性 | 高压/高温阀座，极端条件 |
| 化学改性 (TFM) | 分子改性（无填料） | 降低冷流，降低气体渗透性，表面更光滑 | 关键密封件，高纯度应用 |
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