Политетрафлуороетилен (ПТФЕ), познат по својој изузетној хемијској стабилности, отпорности на високе/ниске температуре и ниском коефицијенту трења, зарадио је надимак „Краљ пластике“ и широко се користи у хемијској, машинској и електронској индустрији. Међутим, чисти ПТФЕ има инхерентне недостатке као што су ниска механичка чврстоћа, подложност деформацијама услед хладног течења и лоша топлотна проводљивост. Да би се превазишла ова ограничења, развијени су ПТФЕ композити ојачани стакленим влакнима. Овај материјал значајно побољшава вишеструке показатеље перформанси, а задржава супериорна својства ПТФЕ-а, захваљујући ојачавајућем ефекту стаклених влакана.
1. Значајно побољшање механичких својстава
Високо симетрична молекуларна ланчана структура и висока кристалност чистог ПТФЕ-а резултирају слабим међумолекуларним силама, што доводи до ниске механичке чврстоће и тврдоће. Због тога је склон деформацији под значајном спољашњом силом, ограничавајући његову примену у областима које захтевају високу чврстоћу. Уградња стаклених влакана доноси значајно побољшање механичких својстава ПТФЕ-а. Стаклена влакна карактеришу висока чврстоћа и висок модул еластичности. Када су равномерно диспергована унутар ПТФЕ матрице, она ефикасно подносе спољашња оптерећења, побољшавајући укупне механичке перформансе композита. Истраживања показују да се додавањем одговарајуће количине стаклених влакана затезна чврстоћа ПТФЕ-а може повећати за 1 до 2 пута, а чврстоћа на савијање постаје још значајнија, побољшавајући се за приближно 2 до 3 пута у поређењу са оригиналним материјалом. Тврдоћа се такође значајно повећава. Ово омогућава ПТФЕ-у ојачаном стакленим влакнима да поуздано функционише у сложенијим радним окружењима у машинској производњи и ваздухопловству, као што су механички заптивке и компоненте лежајева, ефикасно смањујући кварове изазване недовољном чврстоћом материјала.
2. Оптимизоване термичке перформансе
Иако чисти ПТФЕ добро функционише у отпорности на високе и ниске температуре, способан за дуготрајну употребу између -196°C и 260°C, његова димензионална стабилност је лоша на високим температурама, где је склон термичкој деформацији. Додавање стаклених влакана ефикасно решава овај проблем повећањем температуре топлотног скретања материјала (HDT) и димензионалне стабилности. Сама стаклена влакна поседују високу отпорност на топлоту и крутост. У окружењима са високим температурама, она ограничавају кретање молекуларних ланаца ПТФЕ-а, чиме се сузбија термичко ширење и деформација материјала. Са оптималним садржајем стаклених влакана, температура топлотног скретања ПТФЕ-а ојачаног стакленим влакнима може се повећати за више од 50°C. Одржава стабилан облик и димензионалну тачност под условима рада на високим температурама, што га чини погодним за примене са високим захтевима за термичку стабилност, као што су цевоводи за високе температуре и заптивке за високе температуре.
3. Смањена склоност хладном течењу
Хладно течење (или пузање) је значајан проблем код чистог ПТФЕ-а. Односи се на спору пластичну деформацију која се јавља под константним оптерећењем током времена, чак и на релативно ниским температурама. Ова карактеристика ограничава употребу чистог ПТФЕ-а у применама које захтевају дугорочну стабилност облика и димензија. Уградња стаклених влакана ефикасно инхибира феномен хладног течења ПТФЕ-а. Влакна делују као носећи скелет унутар ПТФЕ матрице, спречавајући клизање и преуређивање молекуларних ланаца ПТФЕ-а. Експериментални подаци показују да је брзина хладног течења ПТФЕ-а ојачаног стакленим влакнима смањена за 70% до 80% у поређењу са чистим ПТФЕ-ом, што значајно побољшава димензионалну стабилност материјала под дугорочним оптерећењем. Ово га чини погодним за производњу високопрецизних механичких делова и структурних компоненти.
4. Побољшана отпорност на хабање
Низак коефицијент трења чистог ПТФЕ-а је једна од његових предности, али такође доприноси његовој слабој отпорности на хабање, чинећи га подложним хабању и преносу током процеса трења. ПТФЕ ојачан стакленим влакнима побољшава површинску тврдоћу и отпорност материјала на хабање кроз ефекат ојачавања влакана. Тврдоћа стаклених влакана је много већа од тврдоће ПТФЕ-а, што му омогућава да се ефикасно одупре хабању током трења. Такође мења механизам трења и хабања материјала, смањујући адхезивно и абразивно хабање ПТФЕ-а. Штавише, стаклена влакна могу формирати ситне избочине на површини трења, пружајући одређени ефекат против трења и смањујући флуктуације коефицијента трења. У практичним применама, када се користи као материјал за компоненте трења попут клизних лежајева и клипних прстенова, век трајања ПТФЕ-а ојачаног стакленим влакнима значајно се продужава, потенцијално неколико пута или чак десетине пута у поређењу са чистим ПТФЕ-ом. Студије су показале да се отпорност на хабање ПТФЕ композита пуњених стакленим влакнима може побољшати скоро 500 пута у поређењу са непуњеним ПТФЕ материјалима, а гранична ПВ вредност се повећава око 10 пута.
5. Побољшана топлотна проводљивост
Чисти ПТФЕ има ниску топлотну проводљивост, што не погодује преносу топлоте и представља ограничења у применама са високим захтевима за одвођење топлоте. Стаклена влакна имају релативно високу топлотну проводљивост, а њихово додавање ПТФЕ-у може, донекле, побољшати топлотну проводљивост материјала. Иако додавање стаклених влакана не повећава драстично коефицијент топлотне проводљивости ПТФЕ-а, може формирати путеве проводљивости топлоте унутар материјала, убрзавајући брзину преноса топлоте. Ово даје ПТФЕ-у ојачаном стакленим влакнима бољи потенцијал примене у електронским и електричним областима, као што су термички јастучићи и подлоге за штампане плоче, помажући у решавању проблема акумулације топлоте повезаних са лошом топлотном проводљивошћу чистог ПТФЕ-а. Побољшана топлотна проводљивост такође помаже у одвођењу топлоте трења у применама попут лежајева, доприносећи бољим перформансама.
Област примене: Овај композитни материјал се широко користи у индустријским заптивкама, лежајевима/чаурама високог оптерећења, полупроводничкој опреми и разним структурним деловима отпорним на хабање у хемијској индустрији. У области електронике, користи се у производњи изолационих заптивача за електронске компоненте, изолације за штампане плоче и разних заштитних заптивача. Његова функционалност је додатно проширена на ваздухопловни сектор за флексибилне слојеве топлотне изолације.
Напомена о ограничењима: Иако стаклена влакна значајно побољшавају многа својства, важно је напоменути да се са повећањем садржаја стаклених влакана затезна чврстоћа, издужење и жилавост композита могу смањити, а коефицијент трења може постепено повећавати. Штавише, композити од стаклених влакана и PTFE нису погодни за употребу у алкалним срединама. Стога је формулација, укључујући проценат стаклених влакана (обично 15-25%) и потенцијалну комбинацију са другим пунилима попут графита или MoS2, прилагођена специфичним захтевима примене.
Време објаве: 05.12.2025.