Politetrafluoretilenas (PTFE), žinomas dėl išskirtinio cheminio stabilumo, atsparumo aukštai ir žemai temperatūrai bei mažo trinties koeficiento, užsitarnavo pravardę „Plastikos karalius“ ir yra plačiai naudojamas chemijos, mechanikos ir elektronikos pramonėje. Tačiau grynas PTFE turi būdingų trūkumų, tokių kaip mažas mechaninis stiprumas, jautrumas šaltojo tekėjimo deformacijai ir prastas šilumos laidumas. Siekiant įveikti šiuos apribojimus, buvo sukurti stiklo pluoštu armuoti PTFE kompozitai. Ši medžiaga žymiai pagerina daugelį eksploatacinių savybių, išlaikydama pranašesnes PTFE savybes dėl stiklo pluošto armavimo efekto.
1. Reikšmingas mechaninių savybių pagerinimas
Dėl labai simetriškos gryno PTFE molekulinės grandinės struktūros ir didelio kristališkumo silpnos tarpmolekulinės jėgos lemia mažą mechaninį stiprumą ir kietumą. Dėl to PTFE yra linkusi deformuotis veikiant didelei išorinei jėgai, o tai riboja jo pritaikymą srityse, kuriose reikalingas didelis stiprumas. Stiklo pluošto įtraukimas žymiai pagerina PTFE mechanines savybes. Stiklo pluoštai pasižymi dideliu stiprumu ir dideliu moduliu. Tolygiai pasiskirstę PTFE matricoje, jie efektyviai atlaiko išorines apkrovas, pagerindami bendras kompozito mechanines savybes. Tyrimai rodo, kad pridėjus tinkamą stiklo pluošto kiekį, PTFE tempiamasis stipris gali būti padidintas 1–2 kartus, o lenkimo stipris tampa dar didesnis – maždaug 2–3 kartus, palyginti su pradine medžiaga. Kietumas taip pat žymiai padidėja. Tai leidžia stiklo pluoštu sustiprintam PTFE patikimai veikti sudėtingesnėse mechaninės gamybos ir aviacijos bei kosmoso pramonės darbo aplinkose, pavyzdžiui, mechaniniuose sandarikliuose ir guolių komponentuose, veiksmingai sumažinant gedimus, kuriuos sukelia nepakankamas medžiagos stiprumas.
2. Optimizuotas šiluminis našumas
Nors grynas PTFE gerai atsparios aukštai ir žemai temperatūrai ir gali būti ilgai naudojamas nuo -196 °C iki 260 °C, jo matmenų stabilumas aukštoje temperatūroje yra prastas ir jis linkęs į terminę deformaciją. Stiklo pluošto pridėjimas veiksmingai išsprendžia šią problemą padidindamas medžiagos šiluminės deformacijos temperatūrą (HDT) ir matmenų stabilumą. Patys stiklo pluoštai pasižymi dideliu atsparumu karščiui ir standumu. Aukštoje temperatūroje jie riboja PTFE molekulinių grandinių judėjimą, taip stabdydami medžiagos šiluminį plėtimąsi ir deformaciją. Esant optimaliam stiklo pluošto kiekiui, stiklo pluoštu armuoto PTFE šiluminės deformacijos temperatūrą galima padidinti daugiau nei 50 °C. Jis išlaiko stabilią formą ir matmenų tikslumą esant aukštai temperatūrai, todėl tinka naudoti ten, kur keliami aukšti šiluminio stabilumo reikalavimai, pavyzdžiui, aukštos temperatūros vamzdynams ir aukštos temperatūros sandarinimo tarpinėms.
3. Sumažėjusi šalčio srauto tendencija
Šaltasis tekėjimas (arba šliaužimas) yra pastebima gryno PTFE problema. Tai reiškia lėtą plastinę deformaciją, kuri vyksta esant pastoviai apkrovai laikui bėgant, net ir esant santykinai žemai temperatūrai. Ši savybė riboja gryno PTFE naudojimą tose srityse, kuriose reikalingas ilgalaikis formos ir matmenų stabilumas. Stiklo pluošto įtraukimas veiksmingai slopina PTFE šaltojo tekėjimo reiškinį. Pluoštai veikia kaip atraminis karkasas PTFE matricoje, trukdydami PTFE molekulinių grandinių slydimui ir pertvarkymui. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad stiklo pluoštu armuoto PTFE šaltojo tekėjimo greitis sumažėja 70–80 %, palyginti su grynu PTFE, todėl medžiagos matmenų stabilumas ilgalaikės apkrovos metu žymiai padidėja. Dėl to jis tinka gaminti didelio tikslumo mechanines dalis ir konstrukcinius komponentus.
4. Pagerintas atsparumas dilimui
Mažas gryno PTFE trinties koeficientas yra vienas iš jo privalumų, tačiau jis taip pat prisideda prie prasto atsparumo dilimui, todėl jis yra jautrus dilimui ir perdavimui trinties procesų metu. Stiklo pluoštu armuotas PTFE pagerina medžiagos paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui dėl pluoštų sutvirtinimo efekto. Stiklo pluošto kietumas yra daug didesnis nei PTFE, todėl jis yra veiksmingai atsparus dilimui trinties metu. Jis taip pat keičia medžiagos trinties ir dilimo mechanizmą, sumažindamas PTFE sukibimo ir abrazyvinį dilimą. Be to, stiklo pluoštas gali suformuoti smulkius iškyšulius trinties paviršiuje, suteikdamas tam tikrą antitrinties efektą ir sumažindamas trinties koeficiento svyravimus. Praktiškai, kai jis naudojamas kaip medžiaga trinties komponentams, tokiems kaip slydimo guoliai ir stūmokliniai žiedai, stiklo pluoštu armuoto PTFE tarnavimo laikas yra žymiai pailgesnis, potencialiai kelis ar net dešimtis kartų, palyginti su grynu PTFE. Tyrimai parodė, kad PTFE kompozitų, užpildytų stiklo pluoštu, atsparumas dilimui gali būti padidintas beveik 500 kartų, palyginti su neužpildytomis PTFE medžiagomis, o ribinė PV vertė padidėja apie 10 kartų.
5. Padidintas šilumos laidumas
Grynas PTFE pasižymi mažu šilumos laidumu, todėl nepalanki šilumos perdavimui ir kelia apribojimų taikymuose, kuriems keliami dideli šilumos išsklaidymo reikalavimai. Stiklo pluoštas pasižymi santykinai dideliu šilumos laidumu, ir jo pridėjimas prie PTFE gali tam tikru mastu pagerinti medžiagos šilumos laidumą. Nors stiklo pluošto pridėjimas drastiškai nepadidina PTFE šilumos laidumo koeficiento, jis gali sudaryti šilumos laidumo takus medžiagoje, pagreitindamas šilumos perdavimą. Tai suteikia stiklo pluoštu sustiprintam PTFE geresnes pritaikymo galimybes elektronikos ir elektros srityse, pavyzdžiui, šilumos įdėkluose ir plokščių pagrinduose, ir padeda išspręsti šilumos kaupimosi problemas, susijusias su prastu gryno PTFE šilumos laidumu. Pagerėjęs šilumos laidumas taip pat padeda išsklaidyti trinties šilumą tokiose srityse kaip guoliai, o tai prisideda prie geresnio veikimo.
Taikymo sritis: ši kompozicinė medžiaga plačiai naudojama pramoniniuose sandarikliuose, didelės apkrovos guoliuose / įvorėse, puslaidininkių įrangoje ir įvairiose atspariose dilimui konstrukcinėse dalyse chemijos pramonėje. Elektronikos srityje ji naudojama gaminant izoliacines tarpines elektroniniams komponentams, izoliaciją plokštėms ir įvairius apsauginius sandariklius. Jos funkcionalumas dar labiau išplėstas aviacijos ir kosmoso sektoriuje, kur naudojamos lanksčios šilumos izoliacijos sluoksniai.
Pastaba dėl apribojimų: Nors stiklo pluoštas gerokai pagerina daugelį savybių, svarbu atkreipti dėmesį, kad didėjant stiklo pluošto kiekiui, kompozito tempiamasis stipris, pailgėjimas ir tvirtumas gali mažėti, o trinties koeficientas gali palaipsniui didėti. Be to, stiklo pluošto ir PTFE kompozitai netinka naudoti šarminėje terpėje. Todėl formulė, įskaitant stiklo pluošto procentinę dalį (paprastai 15–25 %) ir galimą derinimą su kitais užpildais, tokiais kaip grafitas arba MoS2, yra pritaikyta konkretiems taikymo reikalavimams.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 5 d.