Влияние наполнителей на свойства фторопласта (ПТФЭ/PTFE/Ф4)

Стекловолокно и дисульфид молибдена PTFE+glass Ф4С15М5,  Кокс и сажа PTFE+carbon/Ф4К20, бронза PTFE+bronze/ Ф4Бр4,  Углеродные волокна, углерод и углеграфит

Несмотря на замечательные свойства чистого, без наполнителей или исходного фторопласта, их недостаточно для решения целого ряда более сложных инженерных задач.

В частности, его текучесть в естественных условиях или деформация во времени исключает использование ПТФЭ для решения задач в области механики. Находясь в нагруженном состоянии, фторопласт существенно деформируется со временем даже при комнатной температуре.

Кроме того, исходный PTFE не обладает упругостью и быстро изнашивается, несмотря на низкий коэффициент трения.

В 1960 году было обнаружено, что путем введения наполнителей можно улучшить некоторые физические свойства, в частности сопротивление деформации во времени и износостойкость. Большинство наполнителей стабильны при температурах до 400 °С, поэтому они не ограничивают верхний температурный диапазон фторопласта.

Ниже перечислены несколько основных наполнителей с описанием их воздействия на физические свойства материала на основе PTFE.

·         Стекловолокно и дисульфид молибдена (PTFE+glass/Ф4С15М5)

·         Кокс и сажа (PTFE+carbon/Ф4К20)

·         Бронза (PTFE+bronze/ Ф4Бр40)

·         Углеродные волокна

·         Углерод и углеграфит

·         Графит

·         Красители

Компания «ПК «Сатурн» постоянно занимается поиском уникальных смесей и составов, которые улучшают эксплуатационные характеристики уплотнений при работе в самых экстремальных условиях.

Стекловолокно(PTFE+glass/Ф4С15)  и дисульфид молибдена (MoS)

Стекловолокно чаще всего используется в качестве наполнителя, снижающего деформацию фторопласта при низких и высоких температурах. Оно также повышает износостойкость и обладает хорошей прочностью на сжатие. Стекловолокно химически инертное, за исключением плавиковой кислоты и сильных щелочей. Оно практически не оказывает влияние на электрические свойства PTFE.

Дисульфид молибдена повышает твердость и жесткость фторопласта при одновременном снижении коэффициента трения. Он практически не оказывает влияния на электрические свойства материала. Дисульфид молибдена в значительной степени химически инертный и растворяется в сильных окисляющих кислотах.

Обычно он используется в небольших весовых количества и в сочетании с другими  наполнителями такие как стекловолокно.

Фторопласт с добавлением стекловолокна (15%) и дисульфида молибдена (5%)  используется для уплотнения гидравлических штоков и поршней. Уплотнения из этого материала выдерживают давление 40 Мпа.

Технические характеристики:

Цвет

Серый

Твердость (SHORE-D)

60 ±3

Плотность

2.2 г/см3

Прочность на разрыв

0.19 µ

Прочность на широкий разрыв

230%

Минимальная температура применения

-200°С

Максимальная температура применения 

+260°С

   

Кокс и сажа (PTFE+carbon/Ф4К20)

Армированный коксом фторопласт Ф4К20 демонстрирует превосходную износостойкость и улучшенные показатели при «сухом» трении в сравнении с ненаполненным Фторопластом 4. Фторопласт с добалением кокса, по сравнению с белым PTFE, имеет в 600 раз большую износостойкость и при 10% деформации сжатия его внутреннее напряжение выше на 30%

Фторопласт Ф4К20 – самый известный в России фторопласт с наполнителем. Из него изготавливают изделия антифрикционного назначения и уплотнительные детали, работающие в условиях трения/скольжения, особенно для эксплуатации в отрицательных температурных воздействиях. 

Ф4К20 пригоден для работы в условиях высокого вакуума в среде углеводородных газов, сухого воздуха, жидких углеводородов, растворителей. За счет увеличенной теплопроводности демонстрирует лучшую стабильность размеров и обрабатываемость. Фторопласт Ф4К20 примерно в 2 раза дороже чистого Фторопласта 4.

 Фторопласта с добавлением кокса используется в роторных уплотнениях.

Технические характеристики:

Цвет

Черный

Твердость (SHORE-D)

62-67

Плотность

2.2 г/см3

Прочность на разрыв

14-18 H/mm2

Прочность на широкий разрыв

230%

Минимальная температура применения

-200°С

Максимальная температура применения 

+200°С

 

Бронза (PTFE+bronze/ Ф4Бр40)

Бронза является типичным металлическим наполнителем. Большое количество бронзы (от 40% до 60% по весу) снижает нагрузочную деформацию и повышает электропроводность уплотнений из фторопласта. Эти две характеристики являются преимуществом для изделий, которые работают при экстремальных температурах.

Фторопласт с бронзой обладает отличным сопротивление экструзии. Бронза – это сплав меди с оловом, она вступает в химическую реакцию с опредленными химическими веществами. Окисление бронзы может сопровождаться изменением цвета конечного изделия, что никак не влияет на его качество. Фторопласт с бронзой широкой используется для уплотнения гидравлических штоков и поршней. Уплотнения из этого материала выдерживают давление до 60 Мпа.

Технические характеристики:

Цвет

Бронзовый

Твердость (SHORE-D)

63-68

Плотность

3.02-3.12 г/см3

Прочность на разрыв

0.12 µ

Прочность на широкий разрыв

200-240%

Минимальная температура применения

-200°С

Максимальная температура применения 

+260°С

 

Углеродное волокно

Углеволоконный наполнитель фторопласта изменяет его свойства так же, как стекловолокно. Он снижает деформацию во времени, увеличивает гибкость и модуль упругости при сжатии, а также повышает твердость. В общем случае, для достижения одинакового эффекта углеродного волокна требуется меньше, чем стекловолокна. Составы из фторопласта с углеволоконным наполнителем обладают меньшим коэффициентом теплового расширения и более высокой теплопроводностью. Водяная смазка изделий с углеволокном снижает интенсивность изнашивания. Уплотнения из фторопласта с добавлением углеродного волокна используется в пневматических уплотнениях.

Углеволокно химически инертно и  может использоваться в сильных щелочах и плавиковой кислоте. Применяется во всех видах смазочных и несмазочных жидкостях, в гидравлических маслах без цинка, при работе с мягкими контактными поверхностями, обладает хорошей устойчивостью на экструдирование.

 

Углерод и углеграфит

Углерод снижает деформацию во времени, повышает жесткость и увеличивает теплопроводность фторопласта. Износостойкость состава с углеродным наполнителем особенно улучшается в сочетании с графитом. Углерод является одним из самых инертных наполнителей, если не учитывать окислительные среды, в которых стекловолокно имеет преимущество.

Углерод придает некоторую электропроводность. ПТФЭ с углеродным наполнителем обычно используется для уплотнительных деталей пневматики.

Составы с углеродом в сочетании с графитом лучше всего подходят для узлов трения, работающих без смазки.

Графит

Графит представляет собой кристаллическую модификацию углерода с высокой степенью очистки. Фторопласт с графитовым наполнителем обладает самым низким коэффициентов трения благодаря антифрикционным свойствам графита. Он имеет превосходную износостойкость, особенно в паре с мягкими сопрягаемыми, а также показывает высокую несущую способность в высокосростных контактных уплотнениях.

Графит химически инертный, что позволяет использовать его в агрессивных средах. Применяется в гидравлических маслах и масляной пневматике, для всех смазочных и несмазочных жидкостей, обладает высокой устойчивостью при экструдировании, хорошей химической устойчивостью

Ароматический полиэфир

Ароматический полиэфир в качестве наполнителя повышает стойкость фторопласта  к воздействие температур и отлично работает с мягкими динамически сопрягаемыми поверхностями.

Не рекомендуется для уплотнений,  работающих в среде пара с температурой выше 12С :С.

Красители

Для придания фторопласту цвета используют неорганические красители, которые способны выдеживать температуру спекания PTFE. Пигменты не оказывают существенного влияния на свойства фторопласта. Допускается сочетание красителей с другими наполнителями, например стекловолокном, бронзой, коксом.


Возврат к списку