Поліцетрафторэтылен (ПТФЭ), вядомы сваёй выключнай хімічнай стабільнасцю, устойлівасцю да высокіх/нізкіх тэмператур і нізкім каэфіцыентам трэння, атрымаў мянушку «Кароль пластыка» і шырока выкарыстоўваецца ў хімічнай, машынабудаўнічай і электроннай прамысловасці. Аднак чысты ПТФЭ мае ўласцівыя недахопы, такія як нізкая механічная трываласць, схільнасць да дэфармацыі ў халодным цячэнні і дрэнная цеплаправоднасць. Каб пераадолець гэтыя абмежаванні, былі распрацаваны кампазіты з ПТФЭ, армаванага шкловалакном. Гэты матэрыял значна паляпшае мноства паказчыкаў прадукцыйнасці, захоўваючы пры гэтым выдатныя ўласцівасці ПТФЭ дзякуючы армавальнаму эфекту шкловалакна.
1. Значнае паляпшэнне механічных уласцівасцей
Высокасіметрычная малекулярная ланцуговая структура і высокая крышталічнасць чыстага ПТФЭ прыводзяць да слабых міжмалекулярных сіл, што прыводзіць да нізкай механічнай трываласці і цвёрдасці. Гэта робіць яго схільным да дэфармацыі пад уздзеяннем значных знешніх сіл, абмяжоўваючы яго прымяненне ў галінах, якія патрабуюць высокай трываласці. Уключэнне шкловалакна прыводзіць да істотнага паляпшэння механічных уласцівасцей ПТФЭ. Шкловалакно характарызуецца высокай трываласцю і высокім модулем пругкасці. Пры раўнамерным размеркаванні ў матрыцы ПТФЭ яны эфектыўна вытрымліваюць знешнія нагрузкі, паляпшаючы агульныя механічныя характарыстыкі кампазіта. Даследаванні паказваюць, што пры даданні адпаведнай колькасці шкловалакна трываласць ПТФЭ на расцяжэнне можа быць павялічана ў 1-2 разы, а трываласць на выгіб становіцца яшчэ больш значнай, паляпшаючыся прыблізна ў 2-3 разы ў параўнанні з зыходным матэрыялам. Цвёрдасць таксама значна павялічваецца. Гэта дазваляе ПТФЭ, узмоцненаму шкловалакном, надзейна працаваць у больш складаных рабочых асяроддзях у машынабудаванні і аэракасмічнай прамысловасці, такіх як механічныя ўшчыльняльнікі і кампаненты падшыпнікаў, эфектыўна зніжаючы паломкі, выкліканыя недастатковай трываласцю матэрыялу.
2. Аптымізаваная цеплавая прадукцыйнасць
Нягледзячы на тое, што чысты PTFE добра спраўляецца з высокімі і нізкімі тэмпературамі і можа доўга выкарыстоўвацься пры тэмпературах ад -196°C да 260°C, яго памерная стабільнасць пры высокіх тэмпературах нізкая, што прыводзіць да цеплавой дэфармацыі. Даданне шкловалакна эфектыўна вырашае гэтую праблему, павялічваючы тэмпературу цеплавога прагіну (HDT) матэрыялу і памерную стабільнасць. Самі шкловалакна валодаюць высокай цеплавой устойлівасцю і калянасцю. У высокатэмпературных асяроддзях яны абмяжоўваюць рух малекулярных ланцугоў PTFE, тым самым стрымліваючы цеплавое пашырэнне і дэфармацыю матэрыялу. Пры аптымальным утрыманні шкловалакна тэмпературу цеплавога прагіну PTFE, узмоцненага шкловалакном, можна павялічыць больш чым на 50°C. Ён захоўвае стабільную форму і дакладнасць памераў пры высокіх тэмпературах эксплуатацыі, што робіць яго прыдатным для прымянення з высокімі патрабаваннямі да цеплавой стабільнасці, такіх як высокатэмпературныя трубаправоды і высокатэмпературныя герметычныя пракладкі.
3. Зніжэнне схільнасці да халоднага патоку
Халодная цякучасць (або паўзучасць) з'яўляецца істотнай праблемай чыстага ПТФЭ. Гэта адносіцца да павольнай пластычнай дэфармацыі, якая адбываецца пад пастаяннай нагрузкай на працягу пэўнага часу, нават пры адносна нізкіх тэмпературах. Гэтая характарыстыка абмяжоўвае выкарыстанне чыстага ПТФЭ ў прымяненнях, якія патрабуюць доўгатэрміновай стабільнасці формы і памераў. Уключэнне шкловалакна эфектыўна інгібіруе з'яву халоднай цякучасці ПТФЭ. Валакно дзейнічае як апорны шкілет у матрыцы ПТФЭ, перашкаджаючы слізгаценню і перабудове малекулярных ланцугоў ПТФЭ. Эксперыментальныя дадзеныя паказваюць, што хуткасць халоднай цякучасці ПТФЭ, узмоцненага шкловалакном, зніжаецца на 70%-80% у параўнанні з чыстым ПТФЭ, што значна паляпшае стабільнасць памераў матэрыялу пры працяглай нагрузцы. Гэта робіць яго прыдатным для вырабу высокадакладных механічных дэталяў і канструкцыйных кампанентаў.
4. Палепшаная зносаўстойлівасць
Нізкі каэфіцыент трэння чыстага ПТФЭ з'яўляецца адной з яго пераваг, але ён таксама спрыяе яго нізкай зносаўстойлівасці, што робіць яго схільным да зносу і перадачы падчас працэсаў трэння. ПТФЭ, узмоцнены шкловалакном, паляпшае цвёрдасць паверхні і зносаўстойлівасць матэрыялу дзякуючы ўзмацняльнаму эфекту валокнаў. Цвёрдасць шкловалакна значна вышэйшая, чым у ПТФЭ, што дазваляе яму эфектыўна супрацьстаяць зносу падчас трэння. Гэта таксама змяняе механізм трэння і зносу матэрыялу, памяншаючы адгезійны і абразіўны знос ПТФЭ. Акрамя таго, шкловалакно можа ўтвараць дробныя выступы на паверхні трэння, забяспечваючы пэўны антыфрыкцыйны эфект і памяншаючы ваганні каэфіцыента трэння. У практычным ужыванні, пры выкарыстанні ў якасці матэрыялу для кампанентаў трэння, такіх як падшыпнікі слізгацення і поршневыя кольцы, тэрмін службы ПТФЭ, узмоцненага шкловалакном, значна павялічваецца, магчыма, у некалькі разоў ці нават у дзясяткі разоў у параўнанні з чыстым ПТФЭ. Даследаванні паказалі, што зносаўстойлівасць кампазітаў ПТФЭ, напоўненых шкловалакном, можа быць палепшана амаль у 500 разоў у параўнанні з ненапоўненымі матэрыяламі ПТФЭ, а гранічнае значэнне PV павялічваецца прыкладна ў 10 разоў.
5. Палепшаная цеплаправоднасць
Чысты PTFE мае нізкую цеплаправоднасць, што не спрыяе цеплаперадачы і стварае абмежаванні ў прымяненнях з высокімі патрабаваннямі да цеплааддачы. Шкловалакно мае адносна высокую цеплаправоднасць, і яго даданне да PTFE можа ў пэўнай ступені палепшыць цеплаправоднасць матэрыялу. Нягледзячы на тое, што даданне шкловалакна не павялічвае істотна каэфіцыент цеплаправоднасці PTFE, яно можа ўтвараць шляхі цеплаправоднасці ўнутры матэрыялу, паскараючы хуткасць цеплаперадачы. Гэта дае шкловалакну ўзмоцненаму PTFE лепшы патэнцыял прымянення ў электроннай і электрычнай галінах, такіх як цеплавыя пракладкі і падкладкі друкаваных плат, дапамагаючы вырашыць праблемы назапашвання цяпла, звязаныя з нізкай цеплаправоднасцю чыстага PTFE. Палепшаная цеплаправоднасць таксама дапамагае рассейваць цяпло трэння ў такіх прымяненнях, як падшыпнікі, спрыяючы лепшай прадукцыйнасці.
Сфера прымянення: Гэты кампазітны матэрыял шырока выкарыстоўваецца ў прамысловых ушчыльняльніках, падшыпніках/утулках з высокай нагрузкай, паўправадніковым абсталяванні і розных зносаўстойлівых канструкцыйных дэталях у хімічнай прамысловасці. У галіне электронікі ён выкарыстоўваецца для вытворчасці ізаляцыйных пракладак для электронных кампанентаў, ізаляцыі для друкаваных плат і розных ахоўных ушчыльняльнікаў. Яго функцыянальнасць далей пашырана на аэракасмічны сектар для вырабу гнуткіх цеплаізаляцыйных слаёў.
Заўвага адносна абмежаванняў: Нягледзячы на тое, што шкловалакно значна паляпшае многія ўласцівасці, важна адзначыць, што па меры павелічэння ўтрымання шкловалакна трываласць на расцяжэнне, падаўжэнне і глейкасць кампазіта могуць змяншацца, а каэфіцыент трэння можа паступова павялічвацца. Акрамя таго, кампазіты са шкловалакна і PTFE не падыходзяць для выкарыстання ў шчолачных асяроддзях. Такім чынам, рэцэптура, у тым ліку працэнт шкловалакна (звычайна 15-25%) і магчымая камбінацыя з іншымі напаўняльнікамі, такімі як графіт або MoS2, адаптавана да канкрэтных патрабаванняў прымянення.
Час публікацыі: 05 снежня 2025 г.