为了创建定制的PTFE等级,将各种填料添加到原生材料中以增强特定性能。这些填料通常包括玻璃纤维、碳、石墨、青铜和二硫化钼(MoS₂),重量百分比通常在5%到40%之间。也使用混合填料,例如碳-石墨或带有MoS₂的玻璃纤维,以实现所需特性的组合。
原生PTFE因其化学惰性和低摩擦性而成为一种出色的材料,但它的机械强度和耐磨性较差。引入填料是为了系统地克服这些限制,从而创造出针对特定性能目标而设计的定制材料。
PTFE填料的目的:超越原生PTFE
原生PTFE的局限性
原生或未填充的聚四氟乙烯(PTFE)以其卓越的性能而闻名。它的摩擦系数极低,并且几乎不受化学侵蚀。
然而,它存在明显的机械弱点。它容易发生蠕变(在负载下变形)且耐磨性低,这使其不适用于许多要求苛刻的机械应用,如轴承或高负载密封件。
填料如何增强性能
填料是在基础聚合物成型前混入的非PTFE材料。每种填料类型都会赋予最终产品独特的特性。
通过添加填料,您可以大幅提高抗压强度、导热性和耐磨性等性能,以满足特定操作环境的需求。
关键PTFE填料及其影响
每种填料都提供独特的优势组合。选择哪种填料及其百分比完全取决于目标应用的主要挑战,无论是负载、速度、温度还是电气要求。
玻璃纤维:用于刚性和耐磨性
玻璃纤维是PTFE最常见的填料。与原生材料相比,它显著提高了耐磨性和抗压强度。
它还增强了刚性并减少了蠕变。然而,它对较软的配合表面具有磨蚀性,并且对氢氟酸和强碱的抵抗力较差。常见的混合物是15%的玻璃纤维。
碳和碳纤维:用于强度和导电性
添加碳可提高抗压强度和硬度。它提供良好的导热性,有助于将磨损表面的热量散发掉。
至关重要的是,碳也使PTFE具有导电性,这非常适合抗静电应用。常见的组合是10%的碳-石墨混合物。
石墨:用于低摩擦和散热
石墨主要用作润滑剂。它降低了摩擦系数,尤其是在干运行或高速应用中。
当与其他填料(如碳或玻璃)结合使用时,它有助于降低这些混合物的摩擦,同时改善热量耗散。
二硫化钼(MoS₂):用于增强润滑性
通常称为“钼”,MoS₂是另一种增强滑动性能和降低摩擦的润滑剂。它在真空或干运行应用中特别有效。
它通常与其他主要填料一起以较低的百分比(约5%)使用,例如在15%玻璃纤维与5%二硫化钼的混合物中,以提高表面润滑性而不牺牲机械强度。
青铜:用于导热性和抗压强度
青铜粉末创造出具有优异耐磨性和高导热性的复合材料。这使其非常适合需要将热量从轴承表面引开的应用。
青铜填充PTFE比大多数其他等级具有更高的抗压强度,但其化学稳定性较差,特别是对酸和碱。
理解填充PTFE的权衡
引入填料是一种有针对性的工程决策,而不是普遍的升级。增强一项性能通常是以牺牲另一项性能为代价的。
化学耐受性降低
原生PTFE的主要优势在于其近乎完全的化学惰性。大多数填料,特别是青铜,不具备这种特性,可能会被不会损害基础聚合物的化学物质侵蚀。
磨蚀性增加
玻璃纤维等硬质填料可能会磨损较软的配合表面,例如由铝或未硬化钢制成的轴。对两种接触表面的材料选择至关重要。
改变的电气性能
原生PTFE是优良的电绝缘体,但添加碳或青铜填料会使材料导电。这对抗静电需求是一种优势,但如果需要电气绝缘,则是一个失效点。
为您的应用选择正确的PTFE等级
您的选择必须以您应用中最重要的一项要求为指导。
- 如果您的主要关注点是耐磨性和抗压强度: 玻璃纤维或碳纤维填充等级是轴承、密封件和结构部件的标准选择。
- 如果您的主要关注点是在干燥或高速条件下的低摩擦: 填充有石墨或二硫化钼(MoS₂)的等级将提供必要的润滑性。
- 如果您的主要关注点是最大的导热性: 青铜填充PTFE在从磨损表面散热方面的能力是无与伦比的。
- 如果您的主要关注点是最终的化学惰性或电气绝缘性: 您必须使用原生(未填充)PTFE,并根据其机械限制进行设计。
了解每种填料的作用,使您能够选择专为您的特定挑战而设计的PTFE等级。
摘要表:
| 填料类型 | 主要优势 | 常见用途 |
|---|---|---|
| 玻璃纤维 | 高耐磨性、抗压强度、刚性 | 轴承、密封件、结构部件 |
| 碳/石墨 | 强度、硬度、热和电导率 | 抗静电部件、高负载应用 |
| 二硫化钼(MoS₂) | 增强的润滑性、干燥条件下的低摩擦 | 真空密封件、高速部件 |
| 青铜 | 优异的导热性、高抗压强度 | 散热轴承、衬套 |
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