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一、 氟塑料基本性質(zhì)
氟塑料是分子鏈中含有氟原子一類高聚物總稱。由子分子鏈中有氟原子和穩(wěn)定的碳氟健，使得這種氟塑料具有獨(dú)特的性質(zhì)，如耐熱、耐寒、耐化學(xué)腐蝕、低摩擦系數(shù)等，其中聚四氟乙烯被稱為塑料王。
當(dāng)前氟塑料的種類很多，其中應(yīng)用最廣泛的有：聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚全氟乙丙烯 (FEP)、四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯和乙烯共聚物(E/TFE)、三氟氯乙烯和乙烯共聚物(E/CTFE)等。
其中聚四氟乙烯(PTFE)產(chǎn)量最大，約占整個(gè)氟塑料的80%左右。下面重點(diǎn)介紹PTFE的性質(zhì)及加工。
PTFE是非極性、線型結(jié)晶聚合物，一般結(jié)晶度為55-75%、有時(shí)高達(dá)94%;分子量一般為40-100萬(wàn)之間，有時(shí)高達(dá)400萬(wàn)，密度2.1-2.3克/立方厘米。
PTFE的熱性能很好，熔融溫度324℃，分解溫度415℃，最高使用溫度250℃，脆化溫度-190℃，熱變形溫度(0.46兆帕條件下)120℃。
PTFE的力學(xué)性能良好，其拉伸強(qiáng)度21-28兆帕，彎曲
強(qiáng)度11-14兆帕，伸長(zhǎng)率250-300%，對(duì)鋼的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)均為0.04，比尼龍、聚甲醛、聚酯塑料的摩擦系數(shù)都小。
PTFE的耐化學(xué)穩(wěn)定性能最好，能耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及“王水”的腐蝕。
PTFE的電絕緣性能很好，體積電阻率大于1017歐姆·厘米。耐電孤性好，能在250℃下長(zhǎng)期工作。
PTFE的工藝合成路線，多數(shù)采用由氟石開(kāi)始制取氯二氟甲烷，然后于高溫下轉(zhuǎn)變成四氟乙烯，最后聚合而成。
根據(jù)性能劃分，氟樹(shù)脂可分為一般性和功能性兩種。一般性氟樹(shù)脂品種有：耐熱型、難燃型、耐藥品型、耐候型、絕緣型和高頻型。功能性氟樹(shù)脂品種有：自潤(rùn)滑型、非粘結(jié)型、疏水型、憎油型、壓電型、低折射率型、放射線感應(yīng)型、選擇透過(guò)型等，針對(duì)不同的性能，則在不同的地方得到應(yīng)用。
如選擇透過(guò)型，是利用氟塑料薄膜對(duì)氧氣透過(guò)性大，而對(duì)水蒸氣的透過(guò)性小，可制成氧氣傳感器，如壓電型，是利用氟塑料在高溫高壓下，發(fā)生極向電荷偏離現(xiàn)象，可制作麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、機(jī)器人上的零件等，又如低折射率型，可制作光導(dǎo)纖維，在光通訊方面應(yīng)用。
二、 氟塑料成型加工技術(shù)
1、 氟塑料模壓成型
氟塑料模壓成型可加工板、棒、套筒、膠帶、密封環(huán)、隔膜及帶有金屬嵌件的零件等。
模壓成型分預(yù)成型、燒結(jié)和冷卻三個(gè)步驟。預(yù)成型是將PTFE粉末均勻加入模具內(nèi)，在常溫下加壓成密實(shí)的預(yù)成型品(即毛坯);燒結(jié)是將預(yù)成型品加熱到熔點(diǎn)以上，冷卻是從燒結(jié)溫度降到室溫的過(guò)程。
有些氟塑料是在熔點(diǎn)溫度以上一次加壓而成，這種成型模具，叫做熱壓模，與此對(duì)應(yīng)的PTFE的模具叫冷壓模。
模壓時(shí)應(yīng)注意壓縮比(一殷PTFE為4-6)和成型收縮率(一般PTFE為2.6-4.5%)對(duì)制品的影響。
原料最好用懸浮法聚合樹(shù)脂，粒徑為20-500微米的松軟細(xì)粉末最好。壓制過(guò)程中必須“放氣”，預(yù)成型壓力為17-35兆帕，保壓時(shí)間根據(jù)毛坯厚度而定，如100毫米厚的毛坯，應(yīng)保壓15分鐘。
燒結(jié)時(shí)應(yīng)注意：升溫速度可采用20-120℃/小時(shí)，制品越大，升溫速度越慢，懸浮法樹(shù)脂燒結(jié)溫度高些，為370-380℃，而分散法樹(shù)脂燒結(jié)溫度低些，360-370℃，燒結(jié)溫度高，收縮率和氣孔率隨之增大，燒結(jié)時(shí)間應(yīng)適當(dāng)控制。
冷卻，一般情況用慢速降溫，速度為15-25℃/小時(shí)，在特殊情況時(shí)，如少數(shù)厚度小于5毫米的薄板或推壓成型的薄壁管時(shí)，才用快速冷卻。
有時(shí)制品在100-120℃溫度下，作4-6小時(shí)的退火處理。
2、 氟塑料滾壓成型
PTFE膜片是滾壓成型的，滾壓成型可分為單向滾壓和多向滾壓兩種工藝，經(jīng)過(guò)滾壓處理，PTFE膜片由原來(lái)的不透明自色，變成半透明水晶色。
單向滾壓是將重新加熱到透明狀的膜片，迅速地通過(guò)壓延機(jī)的兩個(gè)相同旋轉(zhuǎn)著的輥進(jìn)行加工的。壓延倍率控制在1.5-2.5范圍內(nèi)，一般輥筒轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/分。
多向滾壓是將經(jīng)過(guò)燒結(jié)淬火處理的膜片，放在壓延機(jī)上，進(jìn)行多方向的壓延，逐漸減小膜厚的成型加工方法。其中壓延比為2-2.5范圍。滾筒的溫度應(yīng)控制在150-200℃，蒸汽加熱時(shí)，蒸氣壓力在0.5-0.9兆帕。壓延比是一個(gè)重要參效， 過(guò)大和過(guò)小對(duì)制品均不好。有時(shí)要反復(fù)進(jìn)行多次滾壓，才能壓好一個(gè)產(chǎn)品。
3、 氟塑料注射成型
PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物)，即可熔性PTFE，可以注射成型。其加工溫度較寬，最高可達(dá)425℃，其分解溫度在450℃以上，一般控制加工溫度范圍為330-410℃。
PFA的吸濕性很小，為0.03%，所以不用干燥，注射前，嵌件應(yīng)預(yù)熱到140℃左右，注射料筒三段溫度為：200-210、300-310、350-410℃，,噴嘴溫度略低于料筒最高溫度，模具溫度為140-230℃，注射壓力40-90兆帕，注射速度應(yīng)稍慢一些，保壓時(shí)間不宜太長(zhǎng)。冷卻時(shí)間為40-150秒。
4、 氟塑料二次加工技術(shù)
由子氟塑料的加工特性，使一些制品難于一次成型，還必須經(jīng)過(guò)二次加工才能得到可使用的成品。二次加工技術(shù)有：切削、焊接、內(nèi)襯、吹脹等。
切削：類似于金屬的切削方法，設(shè)備有車床、鉆床、刨床等。注意在切削之前，必須將毛坯體放置24小時(shí)后才可進(jìn)行。
焊接：分熱壓焊接和熱風(fēng)焊條焊接兩種。熱壓焊接，要在特制的鉗具中，加熱到327℃以上，同時(shí)加壓才能焊接住。
熱風(fēng)焊條焊接是采用PFA捍條，加熱加壓通過(guò)PFA而將兩件連接在一起。
內(nèi)襯：一般用聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯(有寫成F4和F46)塑料內(nèi)襯黑色金屬管及管配件，可用于化工防腐耐蝕材料。
吹脹：制品為波紋管和熱收縮管、熱收縮膜等。又分為連續(xù)式吹脹和間歇式吹脹。
如F46熱收縮管的管坯采用水冷卻真空定型方法制備，管材拉伸比為3-7，熔融錐體長(zhǎng)度控制在10-20毫米，吹脹模溫度80-160℃，吹脹壓力0.1-0.2兆帕，牽引線速度80-500毫米/分。其他還有吹脹F4螺旋管。
如PTFE機(jī)床導(dǎo)軌軟帶：用懸浮法PTFE細(xì)粒料，搗碎后，過(guò)20目篩，青銅粉或鋁粉粒度為200目，對(duì)于100毫米高毛坯保壓5分鐘，中間放氣三次，燒結(jié)時(shí)升溫速度50-60℃/小時(shí)，在320℃時(shí)保溫1小時(shí)，降溫至150℃時(shí)出爐。毛坯車削前，應(yīng)預(yù)熱到80℃，保溫一小時(shí)后再進(jìn)行。軟帶應(yīng)經(jīng)萘鈉處理，其中萘51克，四氫呋喃100毫升，金屬鈉適量，厚1毫米以下的軟帶在萘鈉處理液中1-3分鐘，然后用90℃熱水沖洗。
如PTFE可共混進(jìn)聚苯、聚酰亞胺、聚對(duì)羥基苯甲酸酯，同時(shí)填充石墨、二硫化鉬、青銅粉等可應(yīng)用在水工閘門上、氟塑料46可用在耐腐蝕球閥上，其模壓溫度320-350℃、模壓壓力3-30兆帕、定型保溫溫度120-150℃。
又玻璃纖維增強(qiáng)PTFE管作為鋼管內(nèi)襯，可解決管道腐蝕問(wèn)題，其工藝流程如下：
PTFE樹(shù)脂→搗碎過(guò)篩→但壓成型→燒結(jié)定型→管外圓車削→檢測(cè)→表面活化處理→玻璃鋼→裝法蘭→包法蘭→固化→法蘭頭車削→脫芯棒→裝墊片→翻邊→成品
如聚偏氟乙烯密封圈：加1份吸酸劑，混合球磨24小時(shí)，在模板溫度為195-250℃壓機(jī)中，徐徐加壓至2.5-3.5兆帕，中間放氣1-2次，模溫升至180-190℃時(shí)迅速移到冷壓機(jī)在14兆帕壓力下冷卻，50℃時(shí)取出，修除毛邊，再放進(jìn)130℃烘箱，熱處理24小時(shí)，即可檢驗(yàn)包裝。
又氟塑料品種發(fā)展為：含氟環(huán)氧樹(shù)脂(用于光通訊系統(tǒng))、全氟彈性體(用于半導(dǎo)休設(shè)備)、熱塑性氟彈性體(用于醫(yī)療、電纜涂層)、全氟聚醚(用于耐高低溫的潤(rùn)滑脂)。還有聚氟乙烯進(jìn)行無(wú)溶劑加工，只須添加9份潤(rùn)滑劑、4份熱穩(wěn)定劑、2份其他助劑即可成型加工。
