O politetrafluoroetileno (PTFE), coñecido pola súa excepcional estabilidade química, resistencia a altas/baixas temperaturas e baixo coeficiente de fricción, gañou o alcume de "Rei do Plástico" e utilízase amplamente nas industrias química, mecánica e electrónica. Non obstante, o PTFE puro ten inconvenientes inherentes, como baixa resistencia mecánica, susceptibilidade á deformación por fluxo en frío e mala condutividade térmica. Para superar estas limitacións, desenvolvéronse materiais compostos de PTFE reforzados con fibra de vidro. Este material mellora significativamente múltiples parámetros de rendemento, ao tempo que mantén as propiedades superiores do PTFE, grazas ao efecto de reforzo das fibras de vidro.
1. Mellora significativa das propiedades mecánicas
A estrutura altamente simétrica da cadea molecular e a alta cristalinidade do PTFE puro provocan forzas intermoleculares débiles, o que leva a unha baixa resistencia mecánica e dureza. Isto faino propenso á deformación baixo unha forza externa significativa, o que limita as súas aplicacións en campos que requiren unha alta resistencia. A incorporación de fibras de vidro supón unha mellora substancial nas propiedades mecánicas do PTFE. As fibras de vidro caracterízanse pola súa alta resistencia e alto módulo. Cando se dispersan uniformemente dentro da matriz de PTFE, soportan eficazmente cargas externas, mellorando o rendemento mecánico xeral do composto. A investigación indica que coa adición dunha cantidade axeitada de fibra de vidro, a resistencia á tracción do PTFE pode aumentar de 1 a 2 veces, e a resistencia á flexión faise aínda máis notable, mellorando aproximadamente de 2 a 3 veces en comparación co material orixinal. A dureza tamén aumenta significativamente. Isto permite que o PTFE reforzado con fibra de vidro funcione de forma fiable en entornos de traballo máis complexos na fabricación mecánica e aeroespacial, como en selos mecánicos e compoñentes de rolamentos, reducindo eficazmente as fallas causadas por unha resistencia insuficiente do material.
2. Rendemento térmico optimizado
Aínda que o PTFE puro ten un bo rendemento en resistencia a altas e baixas temperaturas, sendo capaz de usarse a longo prazo entre -196 °C e 260 °C, a súa estabilidade dimensional é deficiente a altas temperaturas, onde é propenso á deformación térmica. A adición de fibras de vidro aborda eficazmente este problema ao aumentar a temperatura de deflexión térmica (HDT) e a estabilidade dimensional do material. As propias fibras de vidro posúen unha alta resistencia á calor e rixidez. En ambientes de alta temperatura, restrinxen o movemento das cadeas moleculares de PTFE, freando así a expansión térmica e a deformación do material. Cun contido óptimo de fibra de vidro, a temperatura de deflexión térmica do PTFE reforzado con fibra de vidro pode aumentarse en máis de 50 °C. Mantén unha forma estable e unha precisión dimensional en condicións de funcionamento a alta temperatura, o que o fai axeitado para aplicacións con altos requisitos de estabilidade térmica, como tubaxes de alta temperatura e xuntas de selado de alta temperatura.
3. Redución da tendencia ao fluxo frío
O fluxo en frío (ou fluencia) é un problema notable co PTFE puro. Refírese á lenta deformación plástica que se produce baixo unha carga constante ao longo do tempo, mesmo a temperaturas relativamente baixas. Esta característica limita o uso de PTFE puro en aplicacións que requiren estabilidade dimensional e de forma a longo prazo. A incorporación de fibras de vidro inhibe eficazmente o fenómeno do fluxo en frío do PTFE. As fibras actúan como un esqueleto de soporte dentro da matriz de PTFE, dificultando o deslizamento e a reorganización das cadeas moleculares de PTFE. Os datos experimentais mostran que a taxa de fluxo en frío do PTFE reforzado con fibra de vidro redúcese entre un 70 % e un 80 % en comparación co PTFE puro, o que mellora significativamente a estabilidade dimensional do material baixo carga a longo prazo. Isto faino axeitado para a fabricación de pezas mecánicas e compoñentes estruturais de alta precisión.
4. Mellora da resistencia ao desgaste
O baixo coeficiente de fricción do PTFE puro é unha das súas vantaxes, pero tamén contribúe á súa baixa resistencia ao desgaste, o que o fai susceptible ao desgaste e á transferencia durante os procesos de fricción. O PTFE reforzado con fibra de vidro mellora a dureza superficial e a resistencia ao desgaste do material mediante o efecto de reforzo das fibras. A dureza da fibra de vidro é moito maior que a do PTFE, o que lle permite resistir eficazmente o desgaste durante a fricción. Tamén altera o mecanismo de fricción e desgaste do material, reducindo o desgaste adhesivo e o desgaste abrasivo do PTFE. Ademais, as fibras de vidro poden formar pequenas protuberancias na superficie de fricción, proporcionando un certo efecto antifricción e reducindo as flutuacións no coeficiente de fricción. En aplicacións prácticas, cando se usa como material para compoñentes de fricción como rolamentos deslizantes e aneis de pistón, a vida útil do PTFE reforzado con fibra de vidro prolóngase significativamente, potencialmente varias veces ou incluso ducias de veces en comparación co PTFE puro. Os estudos demostraron que a resistencia ao desgaste dos materiais compostos de PTFE recheos de fibra de vidro pode mellorar case 500 veces en comparación cos materiais de PTFE sen recheo, e o valor límite de PV aumenta unhas 10 veces.
5. Condutividade térmica mellorada
O PTFE puro ten unha baixa condutividade térmica, o que non favorece a transferencia de calor e supón limitacións en aplicacións con altos requisitos de disipación de calor. A fibra de vidro ten unha condutividade térmica relativamente alta e a súa adición ao PTFE pode, ata certo punto, mellorar a condutividade térmica do material. Aínda que a adición de fibra de vidro non aumenta drasticamente o coeficiente de condutividade térmica do PTFE, pode formar vías de condución térmica dentro do material, acelerando a velocidade da transferencia de calor. Isto dálle ao PTFE reforzado con fibra de vidro un mellor potencial de aplicación nos campos electrónico e eléctrico, como en almofadas térmicas e substratos de placas de circuítos, o que axuda a abordar os problemas de acumulación de calor asociados á baixa condutividade térmica do PTFE puro. A condutividade térmica mellorada tamén axuda a disipar a calor por fricción en aplicacións como os rolamentos, o que contribúe a un mellor rendemento.
Ámbito de aplicación: Este material composto úsase amplamente en selos industriais, rodamentos/casquiños de alta carga, equipos semicondutores e diversas pezas estruturais resistentes ao desgaste na industria química. No campo da electrónica, emprégase na fabricación de xuntas illantes para compoñentes electrónicos, illamento para placas de circuítos e diversas xuntas protectoras. A súa funcionalidade amplíase aínda máis ao sector aeroespacial para capas de illamento térmico flexibles.
Nota sobre as limitacións: Aínda que a fibra de vidro mellora significativamente moitas propiedades, é importante ter en conta que a medida que aumenta o contido de fibra de vidro, a resistencia á tracción, o alongamento e a tenacidade do composto poden diminuír, e o coeficiente de fricción pode aumentar gradualmente. Ademais, os compostos de fibra de vidro e PTFE non son axeitados para o seu uso en medios alcalinos. Polo tanto, a formulación, incluíndo a porcentaxe de fibra de vidro (normalmente 15-25 %) e a posible combinación con outros recheos como o grafito ou o MoS2, está adaptada para cumprir cos requisitos específicos da aplicación.
Data de publicación: 05-12-2025