A kivételes kémiai stabilitásáról, magas/alacsony hőmérsékleti ellenállásáról és alacsony súrlódási együtthatójáról ismert politetrafluoretilén (PTFE) kiérdemelte a „Műanyag Király” becenevet, és széles körben használják a vegyiparban, a gépészetben és az elektronikai iparban. A tiszta PTFE-nek azonban vannak olyan hátrányai, mint az alacsony mechanikai szilárdság, a hidegfolyási deformációra való hajlam és a rossz hővezető képesség. Ezen korlátozások leküzdésére üvegszállal erősített PTFE kompozitokat fejlesztettek ki. Ez az anyag jelentősen javítja a több teljesítménymutatót is, miközben megőrzi a PTFE kiváló tulajdonságait az üvegszálak erősítő hatásának köszönhetően.
1. A mechanikai tulajdonságok jelentős javulása
A tiszta PTFE erősen szimmetrikus molekulalánc-szerkezete és magas kristályossága gyenge intermolekuláris erőket eredményez, ami alacsony mechanikai szilárdsághoz és keménységhez vezet. Ez hajlamosítja a deformációra jelentős külső erőhatás alatt, ami korlátozza alkalmazását a nagy szilárdságot igénylő területeken. Az üvegszálak beépítése jelentősen javítja a PTFE mechanikai tulajdonságait. Az üvegszálakat nagy szilárdságuk és nagy modulusuk jellemzi. A PTFE mátrixban egyenletesen eloszlatva hatékonyan viselik a külső terheléseket, javítva a kompozit általános mechanikai teljesítményét. A kutatások azt mutatják, hogy megfelelő mennyiségű üvegszál hozzáadásával a PTFE szakítószilárdsága 1-2-szeresére növelhető, a hajlítószilárdság pedig még figyelemreméltóbbá válik, körülbelül 2-3-szorosára javul az eredeti anyaghoz képest. A keménység is jelentősen megnő. Ez lehetővé teszi az üvegszállal erősített PTFE számára, hogy megbízhatóan működjön a gépgyártás és a repülőgépipar összetettebb munkakörnyezeteiben, például a mechanikus tömítésekben és csapágyalkatrészekben, hatékonyan csökkentve az elégtelen anyagszilárdság okozta hibákat.
2. Optimalizált hőteljesítmény
Bár a tiszta PTFE jól ellenáll a magas és alacsony hőmérsékleteknek, és hosszú távon -196°C és 260°C között képes használni, méretstabilitása gyenge magas hőmérsékleten, ahol hajlamos a hődeformációra. Az üvegszálak hozzáadása hatékonyan kezeli ezt a problémát az anyag hődeformációs hőmérsékletének (HDT) és méretstabilitásának növelésével. Magas hőmérsékletű környezetben korlátozzák a PTFE molekuláris láncok mozgását, ezáltal fékezve az anyag hőtágulását és deformációját. Optimális üvegszál-tartalommal az üvegszállal erősített PTFE hődeformációs hőmérséklete több mint 50°C-kal növelhető. Magas hőmérsékletű üzemi körülmények között is megőrzi alakstabilitását és méretpontosságát, így alkalmassá teszi magas hőstabilitási követelményeket támasztó alkalmazásokhoz, például magas hőmérsékletű csővezetékekhez és magas hőmérsékletű tömítőtömítésekhez.
3. Csökkent hidegáramlási hajlam
A hidegfolyás (vagy kúszás) a tiszta PTFE egyik figyelemre méltó problémája. Ez a lassú képlékeny alakváltozásra utal, amely állandó terhelés alatt, idővel bekövetkezik, még viszonylag alacsony hőmérsékleten is. Ez a tulajdonság korlátozza a tiszta PTFE alkalmazását olyan alkalmazásokban, amelyek hosszú távú alak- és méretstabilitást igényelnek. Az üvegszálak beépítése hatékonyan gátolja a PTFE hidegfolyási jelenségét. A szálak tartóvázként működnek a PTFE mátrixon belül, megakadályozva a PTFE molekuláris láncok csúszását és átrendeződését. A kísérleti adatok azt mutatják, hogy az üvegszállal erősített PTFE hidegfolyási sebessége 70%-80%-kal csökken a tiszta PTFE-hez képest, ami jelentősen javítja az anyag méretstabilitását hosszú távú terhelés alatt. Ez alkalmassá teszi nagy pontosságú mechanikus alkatrészek és szerkezeti elemek gyártására.
4. Fokozott kopásállóság
A tiszta PTFE alacsony súrlódási együtthatója az egyik előnye, de ez hozzájárul a gyenge kopásállóságához is, ami miatt hajlamos a kopásra és az átvitelre a súrlódási folyamatok során. Az üvegszállal erősített PTFE a szálak erősítő hatásán keresztül javítja az anyag felületi keménységét és kopásállóságát. Az üvegszál keménysége sokkal nagyobb, mint a PTFE-é, így hatékonyan ellenáll a kopásnak súrlódás közben. Megváltoztatja az anyag súrlódási és kopási mechanizmusát is, csökkentve a PTFE tapadási kopását és abrazív kopását. Továbbá az üvegszálak apró kiemelkedéseket képezhetnek a súrlódó felületen, ami bizonyos súrlódáscsökkentő hatást biztosít, és csökkenti a súrlódási együttható ingadozását. Gyakorlati alkalmazásokban, ha súrlódó alkatrészek, például siklócsapágyak és dugattyúgyűrűk anyagaként használják, az üvegszállal erősített PTFE élettartama jelentősen meghosszabbodik, potenciálisan többszörösére vagy akár tucatszorosára is a tiszta PTFE-hez képest. Tanulmányok kimutatták, hogy az üvegszállal töltött PTFE kompozitok kopásállósága közel 500-szorosára javítható a töltetlen PTFE anyagokhoz képest, és a határérték (PV) körülbelül tízszeresére nő.
5. Fokozott hővezető képesség
A tiszta PTFE alacsony hővezető képességgel rendelkezik, ami nem segíti elő a hőátadást, és korlátozásokat jelent a magas hőelvezetési követelményeket igénylő alkalmazásokban. Az üvegszál viszonylag magas hővezető képességgel rendelkezik, és a PTFE-hez való hozzáadása bizonyos mértékig javíthatja az anyag hővezető képességét. Bár az üvegszál hozzáadása nem növeli drasztikusan a PTFE hővezetési együtthatóját, hővezetési útvonalakat képezhet az anyagon belül, felgyorsítva a hőátadás sebességét. Ez az üvegszállal erősített PTFE jobb alkalmazási lehetőségeket kínál az elektronikai és elektromos területeken, például hővezető párnákban és áramköri lapokban, segítve a tiszta PTFE rossz hővezető képességével járó hőfelhalmozódási problémák kezelését. A jobb hővezető képesség a súrlódási hő elvezetésében is segít olyan alkalmazásokban, mint a csapágyak, hozzájárulva a jobb teljesítményhez.
Alkalmazási terület: Ez a kompozit anyag széles körben használatos ipari tömítésekben, nagy terhelésű csapágyakban/perselyekben, félvezető berendezésekben és különféle kopásálló szerkezeti alkatrészekben a vegyiparban. Az elektronikai területen elektronikus alkatrészek szigetelő tömítéseinek, áramköri kártyák szigetelésének és különféle védőtömítéseknek a gyártására használják. Funkcionalitása tovább bővül a repülőgépiparban a rugalmas hőszigetelő rétegek terén.
Megjegyzés a korlátozásokról: Bár az üvegszál jelentősen javítja számos tulajdonságot, fontos megjegyezni, hogy az üvegszál-tartalom növekedésével a kompozit szakítószilárdsága, nyúlása és szívóssága csökkenhet, és a súrlódási együttható fokozatosan növekedhet. Továbbá az üvegszálas és PTFE kompozitok nem alkalmasak lúgos közegben való használatra. Ezért a készítményt, beleértve az üvegszál százalékos arányát (jellemzően 15-25%) és az egyéb töltőanyagokkal, például grafittal vagy MoS2-vel való lehetséges kombinációt, az adott alkalmazási követelményekhez igazítják.
Közzététel ideje: 2025. dec. 05.