Политетрафторэтилен (ПТФЭ) ерекше химиялық тұрақтылығымен, жоғары/төмен температураға төзімділігімен және төмен үйкеліс коэффициентімен танымал, «Пластикалық патша» деген лақап атқа ие болды және химиялық, механикалық және электроника салаларында кеңінен қолданылады. Дегенмен, таза ПТФЭ-нің механикалық беріктігінің төмендігі, суық ағын деформациясына сезімталдығы және жылу өткізгіштігінің нашарлығы сияқты кемшіліктері бар. Осы шектеулерді жеңу үшін шыны талшықпен күшейтілген ПТФЭ композиттері жасалды. Бұл материал шыны талшықтардың күшейту әсеріне байланысты ПТФЭ-нің жоғары қасиеттерін сақтай отырып, бірнеше өнімділік көрсеткіштерін айтарлықтай жақсартады.
1. Механикалық қасиеттердің айтарлықтай жақсаруы
Таза PTFE-нің жоғары симметриялы молекулалық тізбек құрылымы және жоғары кристалдылығы әлсіз молекулааралық күштерге әкеледі, бұл төмен механикалық беріктік пен қаттылыққа әкеледі. Бұл оны айтарлықтай сыртқы күш әсерінен деформацияға бейім етеді, бұл оның жоғары беріктікті қажет ететін өрістерде қолданылуын шектейді. Шыны талшықтарының қосылуы PTFE механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартады. Шыны талшықтары жоғары беріктігі мен жоғары модулімен сипатталады. PTFE матрицасында біркелкі шашыраған кезде, олар сыртқы жүктемелерді тиімді түрде көтереді, бұл композиттің жалпы механикалық өнімділігін арттырады. Зерттеулер көрсеткендей, тиісті мөлшерде шыны талшық қосу арқылы PTFE созылу беріктігі 1-2 есеге артуы мүмкін, ал иілу беріктігі одан да айқын болады, бастапқы материалмен салыстырғанда шамамен 2-3 есе жақсарады. Қаттылық та айтарлықтай артады. Бұл шыны талшықпен күшейтілген PTFE-ге механикалық өндірісте және аэроғарыш саласында, мысалы, механикалық тығыздағыштарда және мойынтірек компоненттерінде сенімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді, материалдың жеткіліксіз беріктігінен туындаған ақауларды тиімді түрде азайтады.
2. Оңтайландырылған жылу өнімділігі
Таза PTFE жоғары және төмен температураға төзімділікте жақсы жұмыс істесе де, -196°C және 260°C аралығында ұзақ уақыт пайдалануға қабілетті болса да, оның өлшемдік тұрақтылығы жоғары температурада нашар, мұнда ол термиялық деформацияға бейім. Шыны талшықтарын қосу материалдың жылу ауытқу температурасын (HDT) және өлшемдік тұрақтылықты арттыру арқылы бұл мәселені тиімді шешеді. Шыны талшықтарының өздері жоғары жылу кедергісі мен қаттылығына ие. Жоғары температуралы ортада олар PTFE молекулалық тізбектерінің қозғалысын шектейді, осылайша материалдың жылу кеңеюі мен деформациясын тежейді. Оңтайлы шыны талшық құрамымен шыны талшықпен күшейтілген PTFE жылу ауытқу температурасын 50°C-тан астамға арттыруға болады. Ол жоғары температуралы жұмыс жағдайында тұрақты пішін мен өлшемдік дәлдікті сақтайды, бұл оны жоғары температуралы құбырлар мен жоғары температуралы тығыздағыш төсемдер сияқты жоғары жылу тұрақтылығы талаптары бар қолданбаларға жарамды етеді.
3. Суық ағынға бейімділіктің төмендеуі
Суық ағын (немесе сырғыма) таза PTFE-дің маңызды мәселесі болып табылады. Ол салыстырмалы түрде төмен температурада да уақыт өте келе тұрақты жүктеме кезінде пайда болатын баяу пластикалық деформацияны білдіреді. Бұл сипаттама ұзақ мерзімді пішін мен өлшемдік тұрақтылықты қажет ететін қолданбаларда таза PTFE-ді қолдануды шектейді. Шыны талшықтардың қосылуы PTFE-нің суық ағын құбылысын тиімді түрде тежейді. Талшықтар PTFE матрицасында тірек қаңқасы ретінде әрекет етеді, PTFE молекулалық тізбектерінің сырғанауына және қайта орналасуына кедергі келтіреді. Тәжірибелік деректер шыны талшықпен күшейтілген PTFE-нің суық ағын жылдамдығы таза PTFE-мен салыстырғанда 70%-дан 80%-ға дейін төмендейтінін, ұзақ мерзімді жүктеме кезінде материалдың өлшемдік тұрақтылығын айтарлықтай арттыратынын көрсетеді. Бұл оны жоғары дәлдіктегі механикалық бөлшектер мен құрылымдық компоненттерді өндіруге жарамды етеді.
4. Тозуға төзімділіктің жақсаруы
Таза PTFE-нің төмен үйкеліс коэффициенті оның артықшылықтарының бірі болып табылады, бірақ ол сонымен қатар оның тозуға төзімділігінің төмендеуіне ықпал етеді, бұл оны үйкеліс процестері кезінде тозуға және тасымалдауға бейім етеді. Шыны талшықпен күшейтілген PTFE талшықтардың күшейту әсері арқылы материалдың беткі қаттылығын және тозуға төзімділігін жақсартады. Шыны талшықтың қаттылығы PTFE-ге қарағанда әлдеқайда жоғары, бұл оған үйкеліс кезінде тозуға тиімді қарсы тұруға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, ол материалдың үйкеліс және тозу механизмін өзгертеді, PTFE-нің желім тозуын және абразивті тозуын азайтады. Сонымен қатар, шыны талшықтар үйкеліс бетінде ұсақ шығыңқылар түзе алады, бұл белгілі бір үйкеліске қарсы әсер береді және үйкеліс коэффициентінің ауытқуын азайтады. Практикалық қолдануда, сырғанайтын мойынтіректер мен поршень сақиналары сияқты үйкеліс компоненттері үшін материал ретінде пайдаланылған кезде, шыны талшықпен күшейтілген PTFE-нің қызмет ету мерзімі айтарлықтай ұзарады, таза PTFE-мен салыстырғанда бірнеше есе немесе тіпті ондаған есеге дейін. Зерттеулер шыны талшықпен толтырылған PTFE композиттерінің тозуға төзімділігін толтырылмаған PTFE материалдарымен салыстырғанда шамамен 500 есе жақсартуға болатынын және шекті PV мәні шамамен 10 есеге артатынын көрсетті.
5. Жылу өткізгіштігінің жоғарылауы
Таза PTFE жылу өткізгіштігі төмен, бұл жылу беруді жеңілдетпейді және жылу тарату талаптары жоғары қолданбаларда шектеулер тудырады. Шыны талшығы салыстырмалы түрде жоғары жылу өткізгіштікке ие және оны PTFE-ге қосу белгілі бір дәрежеде материалдың жылу өткізгіштігін жақсарта алады. Шыны талшықты қосу PTFE жылу өткізгіштік коэффициентін күрт арттырмаса да, ол материал ішінде жылу өткізгіштік жолдарын түзе алады, бұл жылу беру жылдамдығын арттырады. Бұл шыны талшықпен күшейтілген PTFE-ге жылу төсемдері мен схемалық тақта субстраттары сияқты электрондық және электрлік өрістерде жақсы қолдану мүмкіндігін береді, бұл таза PTFE-нің нашар жылу өткізгіштігімен байланысты жылу жинақтау мәселелерін шешуге көмектеседі. Жақсартылған жылу өткізгіштік сонымен қатар мойынтіректер сияқты қолданбаларда үйкеліс жылуын таратуға көмектеседі, бұл өнімділікті жақсартуға ықпал етеді.
Қолданылу аясы: Бұл композиттік материал өнеркәсіптік тығыздағыштарда, жоғары жүктемелі мойынтіректер/втулкаларда, жартылай өткізгіш жабдықтарда және химия өнеркәсібіндегі әртүрлі тозуға төзімді құрылымдық бөлшектерде кеңінен қолданылады. Электроника саласында ол электрондық компоненттерге арналған оқшаулағыш төсемдерді, схемалық платаларға арналған оқшаулағыштарды және әртүрлі қорғаныс тығыздағыштарын өндіруде қолданылады. Оның функционалдығы аэроғарыш саласына икемді жылу оқшаулағыш қабаттар үшін кеңейтіледі.
Шектеулер туралы ескертпе: Шыны талшық көптеген қасиеттерді айтарлықтай жақсартса да, шыны талшықтың мөлшері артқан сайын композиттің созылу беріктігі, созылуы және беріктігі төмендеуі мүмкін екенін және үйкеліс коэффициенті біртіндеп артуы мүмкін екенін ескеру маңызды. Сонымен қатар, шыны талшық және PTFE композиттері сілтілік ортада қолдануға жарамсыз. Сондықтан, шыны талшықтың пайызын (әдетте 15-25%) және графит немесе MoS2 сияқты басқа толтырғыштармен потенциалды үйлестіруді қамтитын формула нақты қолдану талаптарына сәйкес келеді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 5 желтоқсан