Politetrafluoroetilena (PTFE), yang terkenal dengan kestabilan kimianya yang luar biasa, rintangan suhu tinggi/rendah dan pekali geseran yang rendah, telah mendapat gelaran "Raja Plastik" dan digunakan secara meluas dalam industri kimia, mekanikal dan elektronik. Walau bagaimanapun, PTFE tulen mempunyai kelemahan yang wujud seperti kekuatan mekanikal yang rendah, kerentanan terhadap ubah bentuk aliran sejuk dan kekonduksian terma yang lemah. Untuk mengatasi batasan ini, komposit PTFE yang diperkukuh gentian kaca telah dibangunkan. Bahan ini meningkatkan pelbagai metrik prestasi dengan ketara sambil mengekalkan sifat unggul PTFE, hasil daripada kesan pengukuhan gentian kaca.
1. Peningkatan Sifat Mekanikal yang Ketara
Struktur rantai molekul yang sangat simetri dan kekristalan PTFE tulen yang tinggi mengakibatkan daya antara molekul yang lemah, yang membawa kepada kekuatan dan kekerasan mekanikal yang rendah. Ini menjadikannya mudah berubah bentuk di bawah daya luaran yang ketara, mengehadkan aplikasinya dalam medan yang memerlukan kekuatan tinggi. Penggabungan gentian kaca membawa peningkatan yang ketara kepada sifat mekanikal PTFE. Gentian kaca dicirikan oleh kekuatan tinggi dan modulus yang tinggi. Apabila tersebar secara seragam dalam matriks PTFE, ia berkesan menanggung beban luaran, meningkatkan prestasi mekanikal keseluruhan komposit. Kajian menunjukkan bahawa dengan penambahan jumlah gentian kaca yang sesuai, kekuatan tegangan PTFE boleh ditingkatkan sebanyak 1 hingga 2 kali ganda, dan kekuatan lenturan menjadi lebih luar biasa, bertambah baik kira-kira 2 hingga 3 kali ganda berbanding bahan asal. Kekerasan juga meningkat dengan ketara. Ini membolehkan PTFE yang diperkukuh gentian kaca berfungsi dengan andal dalam persekitaran kerja yang lebih kompleks dalam pembuatan mekanikal dan aeroangkasa, seperti dalam pengedap mekanikal dan komponen galas, dengan berkesan mengurangkan kegagalan yang disebabkan oleh kekuatan bahan yang tidak mencukupi.
2. Prestasi Terma yang Dioptimumkan
Walaupun PTFE tulen berfungsi dengan baik dalam rintangan suhu tinggi dan rendah, mampu digunakan dalam jangka masa panjang antara -196°C dan 260°C, kestabilan dimensinya adalah lemah pada suhu tinggi, di mana ia terdedah kepada ubah bentuk terma. Penambahan gentian kaca berkesan menangani isu ini dengan meningkatkan suhu pesongan haba (HDT) dan kestabilan dimensi bahan. Gentian kaca itu sendiri mempunyai rintangan haba dan ketegaran yang tinggi. Dalam persekitaran suhu tinggi, ia menyekat pergerakan rantai molekul PTFE, sekali gus mengekang pengembangan haba dan ubah bentuk bahan. Dengan kandungan gentian kaca yang optimum, suhu pesongan haba PTFE yang diperkukuh gentian kaca boleh ditingkatkan lebih daripada 50°C. Ia mengekalkan bentuk yang stabil dan ketepatan dimensi di bawah keadaan operasi suhu tinggi, menjadikannya sesuai untuk aplikasi dengan keperluan kestabilan terma yang tinggi, seperti saluran paip suhu tinggi dan gasket pengedap suhu tinggi.
3. Kecenderungan Aliran Sejuk yang Berkurang
Aliran sejuk (atau rayapan) merupakan isu penting dengan PTFE tulen. Ia merujuk kepada ubah bentuk plastik perlahan yang berlaku di bawah beban malar dari semasa ke semasa, walaupun pada suhu yang agak rendah. Ciri ini mengehadkan penggunaan PTFE tulen dalam aplikasi yang memerlukan bentuk dan kestabilan dimensi jangka panjang. Penggabungan gentian kaca berkesan menghalang fenomena aliran sejuk PTFE. Gentian bertindak sebagai rangka sokongan dalam matriks PTFE, menghalang gelongsor dan penyusunan semula rantai molekul PTFE. Data eksperimen menunjukkan bahawa kadar aliran sejuk PTFE yang diperkukuh gentian kaca berkurangan sebanyak 70% hingga 80% berbanding PTFE tulen, sekali gus meningkatkan kestabilan dimensi bahan dengan ketara di bawah beban jangka panjang. Ini menjadikannya sesuai untuk pembuatan bahagian mekanikal dan komponen struktur berketepatan tinggi.
4. Rintangan Haus yang Dipertingkatkan
Pekali geseran rendah PTFE tulen adalah salah satu kelebihannya, tetapi ia juga menyumbang kepada rintangan haus yang lemah, menjadikannya mudah haus dan dipindahkan semasa proses geseran. PTFE yang diperkukuh gentian kaca meningkatkan kekerasan permukaan dan rintangan haus bahan melalui kesan pengukuhan gentian. Kekerasan gentian kaca jauh lebih tinggi daripada PTFE, membolehkannya menahan haus secara berkesan semasa geseran. Ia juga mengubah mekanisme geseran dan haus bahan, mengurangkan haus pelekat dan haus kasar PTFE. Tambahan pula, gentian kaca boleh membentuk unjuran kecil pada permukaan geseran, memberikan kesan anti-geseran tertentu dan mengurangkan turun naik dalam pekali geseran. Dalam aplikasi praktikal, apabila digunakan sebagai bahan untuk komponen geseran seperti galas gelongsor dan gelang omboh, hayat perkhidmatan PTFE yang diperkukuh gentian kaca dilanjutkan dengan ketara, berpotensi beberapa kali atau bahkan berpuluh-puluh kali ganda berbanding PTFE tulen. Kajian telah menunjukkan bahawa rintangan haus komposit PTFE yang diisi dengan gentian kaca boleh diperbaiki hampir 500 kali ganda berbanding bahan PTFE yang tidak diisi, dan nilai PV pengehad meningkat kira-kira 10 kali ganda.
5. Kekonduksian Terma yang Dipertingkatkan
PTFE tulen mempunyai kekonduksian terma yang rendah, yang tidak kondusif untuk pemindahan haba dan menimbulkan batasan dalam aplikasi dengan keperluan pelesapan haba yang tinggi. Gentian kaca mempunyai kekonduksian terma yang agak tinggi, dan penambahannya kepada PTFE, sehingga tahap tertentu, boleh meningkatkan kekonduksian terma bahan tersebut. Walaupun penambahan gentian kaca tidak meningkatkan pekali kekonduksian terma PTFE secara drastik, ia boleh membentuk laluan pengaliran haba dalam bahan, mempercepatkan kelajuan pemindahan haba. Ini memberikan PTFE bertetulang gentian kaca potensi aplikasi yang lebih baik dalam medan elektronik dan elektrik, seperti dalam pad terma dan substrat papan litar, membantu menangani isu pengumpulan haba yang berkaitan dengan kekonduksian terma PTFE tulen yang lemah. Kekonduksian terma yang dipertingkatkan juga membantu dalam menghilangkan haba geseran dalam aplikasi seperti galas, menyumbang kepada prestasi yang lebih baik.
Skop Aplikasi: Bahan komposit ini digunakan secara meluas dalam pengedap perindustrian, galas/sesendal beban tinggi, peralatan semikonduktor dan pelbagai bahagian struktur tahan haus dalam industri kimia. Dalam bidang elektronik, ia digunakan dalam pembuatan gasket penebat untuk komponen elektronik, penebat untuk papan litar dan pelbagai pengedap pelindung. Fungsinya diperluaskan lagi ke sektor aeroangkasa untuk lapisan penebat haba yang fleksibel.
Nota tentang Had: Walaupun gentian kaca meningkatkan banyak sifat dengan ketara, adalah penting untuk diperhatikan bahawa apabila kandungan gentian kaca meningkat, kekuatan tegangan, pemanjangan dan ketahanan komposit mungkin berkurangan, dan pekali geseran boleh meningkat secara beransur-ansur. Tambahan pula, komposit gentian kaca dan PTFE tidak sesuai untuk digunakan dalam media alkali. Oleh itu, formulasi, termasuk peratusan gentian kaca (biasanya 15-25%) dan gabungan berpotensi dengan pengisi lain seperti grafit atau MoS2, disesuaikan untuk memenuhi keperluan aplikasi tertentu.
Masa siaran: 05-Dis-2025