Polytetrafluorethylen (PTFE), kendt for sin exceptionelle kemiske stabilitet, høje/lave temperaturresistens og lave friktionskoefficient, har fået øgenavnet "Plastikkongen" og anvendes i vid udstrækning i den kemiske, mekaniske og elektroniske industri. Ren PTFE har dog iboende ulemper såsom lav mekanisk styrke, modtagelighed for koldflydningsdeformation og dårlig varmeledningsevne. For at overvinde disse begrænsninger er der udviklet glasfiberforstærkede PTFE-kompositter. Dette materiale forbedrer flere ydeevneparametre betydeligt, samtidig med at det bevarer PTFE's overlegne egenskaber takket være glasfibrenes forstærkende effekt.
1. Betydelig forbedring af mekaniske egenskaber
Den meget symmetriske molekylære kædestruktur og høje krystallinitet af ren PTFE resulterer i svage intermolekylære kræfter, hvilket fører til lav mekanisk styrke og hårdhed. Dette gør den tilbøjelig til deformation under betydelig ekstern kraft, hvilket begrænser dens anvendelser i områder, der kræver høj styrke. Indarbejdelsen af glasfibre bringer en betydelig forbedring af PTFE's mekaniske egenskaber. Glasfibre er karakteriseret ved deres høje styrke og høje modul. Når de er ensartet fordelt i PTFE-matrixen, bærer de effektivt eksterne belastninger, hvilket forbedrer komposittens samlede mekaniske ydeevne. Forskning tyder på, at med tilsætning af en passende mængde glasfiber kan PTFE's trækstyrke øges med 1 til 2 gange, og bøjningsstyrken bliver endnu mere bemærkelsesværdig og forbedres med cirka 2 til 3 gange sammenlignet med det originale materiale. Hårdheden øges også betydeligt. Dette gør det muligt for glasfiberforstærket PTFE at fungere pålideligt i mere komplekse arbejdsmiljøer inden for mekanisk fremstilling og luftfart, såsom i mekaniske tætninger og lejekomponenter, hvilket effektivt reducerer fejl forårsaget af utilstrækkelig materialestyrke.
2. Optimeret termisk ydeevne
Selvom ren PTFE klarer sig godt i høj- og lavtemperaturbestandighed og er i stand til langvarig brug mellem -196 °C og 260 °C, er dens dimensionsstabilitet dårlig ved høje temperaturer, hvor den er tilbøjelig til termisk deformation. Tilføjelsen af glasfibre løser effektivt dette problem ved at øge materialets varmeafbøjningstemperatur (HDT) og dimensionsstabilitet. Glasfibre har i sig selv høj varmebestandighed og stivhed. I miljøer med høje temperaturer begrænser de bevægelsen af PTFE-molekylkæder og hæmmer dermed materialets termiske udvidelse og deformation. Med et optimalt glasfiberindhold kan varmeafbøjningstemperaturen for glasfiberforstærket PTFE øges med mere end 50 °C. Den opretholder stabil form og dimensionsnøjagtighed under driftsforhold ved høje temperaturer, hvilket gør den velegnet til applikationer med høje krav til termisk stabilitet, såsom rørledninger til høje temperaturer og tætningspakninger til høje temperaturer.
3. Reduceret tendens til koldstrømning
Koldflydning (eller krybning) er et bemærkelsesværdigt problem med ren PTFE. Det refererer til den langsomme plastiske deformation, der opstår under en konstant belastning over tid, selv ved relativt lave temperaturer. Denne egenskab begrænser brugen af ren PTFE i applikationer, der kræver langvarig form- og dimensionsstabilitet. Indarbejdelsen af glasfibre hæmmer effektivt koldflydningsfænomenet i PTFE. Fibrene fungerer som et støttende skelet i PTFE-matricen, hvilket hindrer glidning og omlejring af PTFE-molekylkæder. Eksperimentelle data viser, at koldflydningshastigheden for glasfiberforstærket PTFE reduceres med 70 % til 80 % sammenlignet med ren PTFE, hvilket forbedrer materialets dimensionsstabilitet betydeligt under langvarig belastning. Dette gør det velegnet til fremstilling af højpræcisionsmekaniske dele og strukturelle komponenter.
4. Forbedret slidstyrke
Den lave friktionskoefficient for ren PTFE er en af dens fordele, men den bidrager også til dens dårlige slidstyrke, hvilket gør den modtagelig for slid og overførsel under friktionsprocesser. Glasfiberforstærket PTFE forbedrer materialets overfladehårdhed og slidstyrke gennem fibrenes forstærkende effekt. Glasfiberens hårdhed er meget højere end PTFE's, hvilket gør det muligt for den effektivt at modstå slid under friktion. Det ændrer også materialets friktions- og slidmekanisme, hvilket reducerer klæbende og slibende slid på PTFE. Desuden kan glasfibre danne små fremspring på friktionsoverfladen, hvilket giver en vis antifriktionseffekt og reducerer udsving i friktionskoefficienten. I praktiske anvendelser, når den bruges som materiale til friktionskomponenter som glidelejer og stempelringe, forlænges levetiden for glasfiberforstærket PTFE betydeligt, potentielt flere gange eller endda snesevis af gange sammenlignet med ren PTFE. Undersøgelser har vist, at slidstyrken for PTFE-kompositter fyldt med glasfiber kan forbedres næsten 500 gange sammenlignet med ufyldte PTFE-materialer, og den begrænsende PV-værdi øges ca. 10 gange.
5. Forbedret varmeledningsevne
Ren PTFE har en lav varmeledningsevne, hvilket ikke er befordrende for varmeoverførsel og udgør begrænsninger i applikationer med høje krav til varmeafledning. Glasfiber har en relativt høj varmeledningsevne, og tilsætning af glasfiber til PTFE kan i et vist omfang forbedre materialets varmeledningsevne. Selvom tilsætning af glasfiber ikke øger PTFE's varmeledningsevne drastisk, kan det danne varmeledningsveje i materialet, hvilket accelererer varmeoverførslens hastighed. Dette giver glasfiberforstærket PTFE et bedre anvendelsespotentiale inden for elektroniske og elektriske områder, såsom i termiske puder og printkortsubstrater, hvilket hjælper med at løse de varmeakkumuleringsproblemer, der er forbundet med den dårlige varmeledningsevne af ren PTFE. Den forbedrede varmeledningsevne hjælper også med at aflede friktionsvarme i applikationer som lejer, hvilket bidrager til bedre ydeevne.
Anvendelsesområde: Dette kompositmateriale anvendes i vid udstrækning i industrielle tætninger, højbelastede lejer/bøsninger, halvlederudstyr og forskellige slidstærke strukturelle dele i den kemiske industri. Inden for elektronikområdet anvendes det til fremstilling af isolerende pakninger til elektroniske komponenter, isolering til printkort og forskellige beskyttende tætninger. Dets funktionalitet udvides yderligere til luftfartssektoren for fleksible varmeisoleringslag.
Bemærkning om begrænsninger: Selvom glasfiber forbedrer mange egenskaber betydeligt, er det vigtigt at bemærke, at efterhånden som glasfiberindholdet stiger, kan komposittens trækstyrke, forlængelse og sejhed falde, og friktionskoefficienten kan gradvist stige. Desuden er glasfiber- og PTFE-kompositter ikke egnede til brug i alkaliske medier. Derfor er formuleringen, herunder procentdelen af glasfiber (typisk 15-25%) og potentiel kombination med andre fyldstoffer som grafit eller MoS2, skræddersyet til at opfylde specifikke anvendelseskrav.
Udsendelsestidspunkt: 05. dec. 2025