Ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE. «Պլաստիկ թագավորի» աշխատանքի բարելավում

Պոլիտետրաֆտորէթիլենը (PTFE), որը հայտնի է իր բացառիկ քիմիական կայունությամբ, բարձր/ցածր ջերմաստիճանային դիմադրությամբ և ցածր շփման գործակցով, արժանացել է «Պլաստմասսայի արքա» մականունին և լայնորեն օգտագործվում է քիմիական, մեխանիկական և էլեկտրոնային արդյունաբերություններում: Այնուամենայնիվ, մաքուր PTFE-ն ունի ներքին թերություններ, ինչպիսիք են ցածր մեխանիկական ամրությունը, սառը հոսքի դեֆորմացիայի նկատմամբ զգայունությունը և վատ ջերմահաղորդականությունը: Այս սահմանափակումները հաղթահարելու համար մշակվել են ապակե մանրաթելերով ամրացված PTFE կոմպոզիտներ: Այս նյութը զգալիորեն բարելավում է բազմաթիվ կատարողական չափանիշներ՝ միաժամանակ պահպանելով PTFE-ի գերազանց հատկությունները՝ ապակե մանրաթելերի ամրացնող ազդեցության շնորհիվ:

1. Մեխանիկական հատկությունների զգալի բարելավում

Մաքուր PTFE-ի բարձր սիմետրիկ մոլեկուլային շղթայական կառուցվածքը և բարձր բյուրեղայինությունը հանգեցնում են թույլ միջմոլեկուլային ուժերի, ինչը հանգեցնում է ցածր մեխանիկական ամրության և կարծրության: Սա այն դարձնում է հակված դեֆորմացիայի զգալի արտաքին ուժի ազդեցության տակ, սահմանափակելով դրա կիրառումը բարձր ամրություն պահանջող ոլորտներում: Ապակե մանրաթելերի ներառումը զգալիորեն բարելավում է PTFE-ի մեխանիկական հատկությունները: Ապակե մանրաթելերը բնութագրվում են իրենց բարձր ամրությամբ և բարձր մոդուլով: Երբ միատարրորեն ցրված են PTFE մատրիցում, դրանք արդյունավետորեն կրում են արտաքին բեռներ, բարելավելով կոմպոզիտի ընդհանուր մեխանիկական կատարողականը: Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ ապակե մանրաթելի համապատասխան քանակի ավելացմամբ PTFE-ի ձգման ամրությունը կարող է մեծացվել 1-2 անգամ, իսկ ճկման ամրությունը դառնում է ավելի ուշագրավ՝ բարելավվելով մոտավորապես 2-3 անգամ՝ համեմատած սկզբնական նյութի հետ: Կարծրությունը նույնպես զգալիորեն աճում է: Սա թույլ է տալիս ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE-ին հուսալիորեն գործել մեխանիկական արտադրության և ավիատիեզերական արդյունաբերության ավելի բարդ աշխատանքային միջավայրերում, ինչպիսիք են մեխանիկական կնիքները և կրող բաղադրիչները, արդյունավետորեն նվազեցնելով նյութի անբավարար ամրության պատճառով առաջացած խափանումները:

2. Օպտիմալացված ջերմային կատարողականություն

Չնայած մաքուր PTFE-ն լավ է դիմակայում բարձր և ցածր ջերմաստիճաններին՝ ունակ երկարատև օգտագործման -196°C-ից մինչև 260°C ջերմաստիճաններում, դրա չափային կայունությունը վատ է բարձր ջերմաստիճաններում, որտեղ այն հակված է ջերմային դեֆորմացիայի: Ապակե մանրաթելերի ավելացումը արդյունավետորեն լուծում է այս խնդիրը՝ բարձրացնելով նյութի ջերմային շեղման ջերմաստիճանը (HDT) և չափային կայունությունը: Ապակե մանրաթելերն իրենք ունեն բարձր ջերմային դիմադրություն և կոշտություն: Բարձր ջերմաստիճանային միջավայրերում դրանք սահմանափակում են PTFE մոլեկուլային շղթաների շարժը, դրանով իսկ զսպելով նյութի ջերմային ընդարձակումը և դեֆորմացիան: Օպտիմալ ապակե մանրաթելի պարունակության շնորհիվ ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE-ի ջերմային շեղման ջերմաստիճանը կարող է մեծացվել ավելի քան 50°C-ով: Այն պահպանում է կայուն ձև և չափային ճշգրտություն բարձր ջերմաստիճանային շահագործման պայմաններում, ինչը այն հարմար է դարձնում բարձր ջերմային կայունության պահանջներ ունեցող կիրառությունների համար, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանային խողովակաշարերը և բարձր ջերմաստիճանային կնքման միջադիրները:

3. Սառը հոսքի հակվածության նվազում

Սառը հոսքը (կամ սողալը) մաքուր PTFE-ի հետ կապված նշանակալի խնդիր է: Այն վերաբերում է դանդաղ պլաստիկ դեֆորմացիային, որը տեղի է ունենում ժամանակի ընթացքում հաստատուն բեռի տակ, նույնիսկ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում: Այս բնութագիրը սահմանափակում է մաքուր PTFE-ի օգտագործումը երկարաժամկետ ձևի և չափային կայունություն պահանջող կիրառություններում: Ապակե մանրաթելերի ներառումը արդյունավետորեն կանխում է PTFE-ի սառը հոսքի երևույթը: Մանրաթելերը գործում են որպես կրող կմախք PTFE մատրիցի ներսում՝ խոչընդոտելով PTFE մոլեկուլային շղթաների սահքը և վերադասավորումը: Փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE-ի սառը հոսքի արագությունը մաքուր PTFE-ի համեմատ կրճատվում է 70%-ից 80%-ով, զգալիորեն բարձրացնելով նյութի չափային կայունությունը երկարաժամկետ բեռի տակ: Սա այն հարմար է դարձնում բարձր ճշգրտության մեխանիկական մասերի և կառուցվածքային բաղադրիչների արտադրության համար:

4. Բարելավված մաշվածության դիմադրություն

Մաքուր PTFE-ի ցածր շփման գործակիցը դրա առավելություններից մեկն է, բայց այն նաև նպաստում է դրա ցածր մաշվածության դիմադրությանը, ինչը այն դարձնում է զգայուն մաշվածության և փոխանցման նկատմամբ շփման գործընթացների ընթացքում: Ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE-ն բարելավում է նյութի մակերեսային կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը՝ մանրաթելերի ամրացնող ազդեցության միջոցով: Ապակե մանրաթելի կարծրությունը շատ ավելի բարձր է, քան PTFE-ինը, ինչը թույլ է տալիս այն արդյունավետորեն դիմակայել մաշվածությանը շփման ընթացքում: Այն նաև փոխում է նյութի շփման և մաշվածության մեխանիզմը՝ նվազեցնելով PTFE-ի կպչուն մաշվածությունը և հղկող մաշվածությունը: Ավելին, ապակե մանրաթելերը կարող են մանր ելուստներ առաջացնել շփման մակերեսին՝ ապահովելով որոշակի հակաշփման ազդեցություն և նվազեցնելով շփման գործակցի տատանումները: Գործնական կիրառություններում, երբ օգտագործվում է որպես նյութ շփման բաղադրիչների համար, ինչպիսիք են սահող կրողները և մխոցային օղակները, ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE-ի ծառայության ժամկետը զգալիորեն երկարացվում է, հնարավոր է՝ մի քանի կամ նույնիսկ տասնյակ անգամներով՝ համեմատած մաքուր PTFE-ի հետ: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ապակե մանրաթելով լցված PTFE կոմպոզիտների մաշվածության դիմադրությունը կարող է բարելավվել գրեթե 500 անգամ՝ համեմատած չլցված PTFE նյութերի հետ, և սահմանափակ PV արժեքը մեծանում է մոտ 10 անգամ:

5. Բարելավված ջերմահաղորդականություն

Մաքուր PTFE-ն ունի ցածր ջերմահաղորդականություն, որը չի նպաստում ջերմափոխանակմանը և սահմանափակումներ է առաջացնում ջերմության բարձր ցրման պահանջներով կիրառություններում: Ապակե մանրաթելն ունի համեմատաբար բարձր ջերմահաղորդականություն, և դրա ավելացումը PTFE-ին կարող է որոշ չափով բարելավել նյութի ջերմահաղորդականությունը: Չնայած ապակե մանրաթելի ավելացումը զգալիորեն չի բարձրացնում PTFE-ի ջերմահաղորդականության գործակիցը, այն կարող է ձևավորել ջերմահաղորդականության ուղիներ նյութի ներսում՝ արագացնելով ջերմափոխանակման արագությունը: Սա ապակե մանրաթելով ամրացված PTFE-ին ավելի լավ կիրառման ներուժ է տալիս էլեկտրոնային և էլեկտրական ոլորտներում, ինչպիսիք են ջերմային բարձիկները և միկրոսխեմաների հիմքերը, օգնելով լուծել մաքուր PTFE-ի ցածր ջերմահաղորդականության հետ կապված ջերմության կուտակման խնդիրները: Բարելավված ջերմահաղորդականությունը նաև նպաստում է շփման ջերմության ցրմանը այնպիսի կիրառություններում, ինչպիսիք են կրողները, նպաստելով ավելի լավ աշխատանքին:

Կիրառման շրջանակը. Այս կոմպոզիտային նյութը լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերական կնիքներում, բարձր բեռնվածության կրողներում/թևքերում, կիսահաղորդչային սարքավորումներում և քիմիական արդյունաբերության տարբեր մաշվածությանը դիմացկուն կառուցվածքային մասերում: Էլեկտրոնիկայի ոլորտում այն ​​կիրառվում է էլեկտրոնային բաղադրիչների համար մեկուսիչ միջադիրների, միկրոսխեմաների համար մեկուսացման և տարբեր պաշտպանիչ կնիքների արտադրության մեջ: Դրա ֆունկցիոնալությունը հետագայում ընդլայնվում է նաև ավիատիեզերական ոլորտում՝ ճկուն ջերմամեկուսիչ շերտերի համար:

Նշում սահմանափակումների վերաբերյալ. Թեև ապակե մանրաթելը զգալիորեն բարելավում է բազմաթիվ հատկություններ, կարևոր է նշել, որ ապակե մանրաթելի պարունակության աճին զուգընթաց կոմպոզիտի ձգման ամրությունը, երկարացումը և կարծրությունը կարող են նվազել, իսկ շփման գործակիցը կարող է աստիճանաբար աճել: Ավելին, ապակե մանրաթելը և PTFE կոմպոզիտները հարմար չեն ալկալային միջավայրերում օգտագործելու համար: Հետևաբար, բանաձևը, ներառյալ ապակե մանրաթելի տոկոսը (սովորաբար 15-25%) և այլ լցանյութերի, ինչպիսիք են գրաֆիտը կամ MoS2-ը, հետ հնարավոր համադրությունը, հարմարեցված է կիրառման կոնկրետ պահանջներին: