聚全氟乙丙烯塑料性能與閥門襯里工藝

2009-10-17 胡遠(yuǎn)銀上海耐腐閥門集團(tuán)有限公司

1.概述

　　氟塑料襯里閥門最大特點(diǎn)是過流面采用氟塑料蔽覆，以隔絕鋼鐵金屬與強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的直接接觸。這樣既解決了氟塑料強(qiáng)度低，不能承受高壓力的問題，又解決了鋼鐵材料不耐腐蝕的問題，而且合理地利用了資源，符合國家節(jié)能降耗的產(chǎn)業(yè)政策，因而得到迅速的發(fā)展。在氟塑料襯里閥門的生產(chǎn)制造中，最重要的是選用合適的氟塑料原料和制訂合理的襯里工藝及模具設(shè)計，本文就此問題談?wù)劥譁\的看法。

2.聚全氟乙丙烯塑料的性能

　　在氟塑料襯里閥門中，氟塑料用量最多的是聚全氟乙丙烯，聚全氟乙丙烯是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，又稱氟塑料46，簡稱FEP。

　　通常四氟乙烯占83%，六氟丙烯占17%。FEP是完全氟化的聚合物，它是為克服PTFE成型加工困難而開發(fā)的一種改性新型氟塑料。其結(jié)構(gòu)形式：

襯氟閥門襯里閥門

　　FEP是一種直鏈的高分子化合物，可視為PTFE中一部分與主鏈碳原子相連的氟原子被三氟甲基（－CF3）取代，分子排列混亂非常不規(guī)整，結(jié)晶速度緩慢，結(jié)晶度最多為40%～47%。它可看作是無規(guī)共聚物。熔體的粘度較低，可用一般熱塑性塑料的方法對其成型加工，從而克服了PTFE? 成型困難的缺點(diǎn)。但是FEP的分子中也都是由碳氟兩種元素以共價鍵結(jié)合而成，所以它的性能又與PTFE基本相同。

　　FEP外觀和手感類似聚乙烯，但相對密度大一倍多；性能與應(yīng)用類似PTFE，使用溫度比PTFE低50℃；硬度及強(qiáng)度較PTFE高，是標(biāo)準(zhǔn)的熱塑性塑料。

　　FEP相對密度為2.14～2.17，結(jié)晶度隨熱處理溫度不同而有差異，若六氟丙烯占15%～16%的FEP，其熔融溫度為288℃，Tg為130℃，長期使用溫度為－88～250℃，脆化溫度－90℃，分解溫度＞400℃。FEP的其他性能見表1。

表1 FEP的性能

性能	指數(shù)
拉伸強(qiáng)度/MPa（斷裂、23℃）斷裂伸長率（％）彎曲彈性模量/ MPa 洛氏硬度R 體積電阻率/Ω·cm 相對介電常數(shù)（60～106Hz）介電強(qiáng)度/Kv·mm-1 介質(zhì)損耗因數(shù)（106Hz）	18.62～21.56 250～330 578.2～656.6 25 1017～1018 2.1 20～24 5×104

　　FEP是改性的PTFE，除使用溫度低于PTFE約50℃外，其他都保持了PTFE的優(yōu)良性能。它的最大優(yōu)點(diǎn)是成型加工性能好，可以進(jìn)行壓模、擠出、注射成型等。

　　FEP有優(yōu)異的性能，但亦存在著加工時熱穩(wěn)定性差、制品易產(chǎn)生開裂等缺點(diǎn)。針對這些缺點(diǎn)，可通過分子結(jié)構(gòu)均勻性的調(diào)整，相對分子質(zhì)量分布的控制，樹脂的烘烤，水蒸汽處理，加入中性鹽、堿式鹽等，使羧基脫羧轉(zhuǎn)化穩(wěn)定的－CF2H的端基以及嚴(yán)格控制成型加工條件進(jìn)行改性。亦可以玻璃粉、石墨、二氧化硅共混，制成各種填充制品。

3.聚全氟乙丙烯塑料幾種成型工藝方法

3.1.聚全氟乙丙烯的成型加工工藝特性

　　3.1.1 FEP在熔融狀態(tài)下的流變性接近非牛頓型，即隨著剪切速率γ的增加，表面粘度（ηα）下降。而且隨著相對分子質(zhì)量下降，其溶體粘度也隨著變小。溶體流動中的γ超過一定極限，就會產(chǎn)生溶體破碎，使制品顯示粗糙的表面，故成型加工時應(yīng)適當(dāng)提高料溫，并加大流道和澆口的直徑。

　　3.1.2 FEP的粘流溫度1MPa為265～278℃，成型加工溫度范圍窄，成型加工困難。

　　3.1.3 FEP的熔體粘度較PTFE低，在343～393℃時的熔體粘度為103～104Pa·s，比相同熔融指數(shù)的聚乙烯高一些，可用擠出，注射等方法成型。

　　3.1.4 FEP為半透明的聚合物，靜電吸著性很強(qiáng)。容易吸附灰塵和雜質(zhì)，影響成型加工制品的性能。成型時應(yīng)加入抗靜電劑。

　　3.1.5 FEP導(dǎo)熱系數(shù)小，加工時應(yīng)注意升溫速度。考慮其成型加工溫度下的腐蝕作用，加工設(shè)備應(yīng)選用鉻鋼或滲氮高合金鋼作為防腐層。