【鵬永誠科技】特氟龍樹脂PTFE改性材料詳細(xì)介紹

特氟龍PTFE具有良好的物化性能，但是也存在一些缺陷，如其機(jī)械性能較差、線膨脹系數(shù)較大、耐蠕變性差、易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困難等，使其應(yīng)用受到一定限制。隨著我國PTFE產(chǎn)能快速增加，加強(qiáng)PTFE改性技術(shù)研究與應(yīng)用，開發(fā)新型高效的PTFE復(fù)合材料，已經(jīng)成為目前國內(nèi)PTFE的研究與發(fā)展方向?？梢酝ㄟ^增強(qiáng)、填充、復(fù)配和共混等多種手段對PTFE進(jìn)行改性，以彌補(bǔ)自身缺陷，主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。

一、表面改性

PTFE極低的表面活性和不粘性限制了其與其他復(fù)合材料的復(fù)合，因此必須對PTFE材料進(jìn)行一定的表面改性，以提高其表面活性。常用技術(shù)有（a），表面活化技術(shù)：可以采用高能射線的輻射使其表面脫氟，在一定裝置和條件下與其他材料氟化接枝；用一些惰性氣體的低溫等離子處理PTFE材料，發(fā)生碳-氟或碳-碳鍵的斷裂，生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其潤濕性和粘接性；將PTFE浸入熔融的醋酸鉀中，在適宜溫度下處理形成具有一定活性的活化層；PTFE在一定配比的氫氧化鈉、二丙烯基三聚氰胺混合液中加熱處理，可以提高其表面活性；PTFE經(jīng)過一定強(qiáng)度和時(shí)間的電暈處理，可以形成可膠接的活化層。（b），化學(xué)腐蝕改性：將PTFE經(jīng)過一定化學(xué)試劑處理可以提高其表面活性，這些化學(xué)試劑可以是金屬鈉的氨溶液、萘鈉四氫呋喃溶液、堿金屬汞齊、五羰基鐵溶液等。（c），表面沉積改性：將PTFE浸漬在某些金屬氫氧化物的膠體溶液中，使得膠體粒子沉積在PTFE表面，從而增大其濕潤性，改善其表面活性，而易于與其他材料復(fù)合。上述表面改性方法主要適應(yīng)于PTFE薄膜，改性后的薄膜廣泛應(yīng)用于化工防腐襯里、密封制品及潤滑裝置的設(shè)計(jì)與制造中。

二、填充改性

目前填充PTFE制品是產(chǎn)量較大的PTFE樹脂產(chǎn)品，通過在PTFE樹脂填充無機(jī)類、金屬類和有機(jī)高聚物類等不同填料來改善PTFE的耐壓性、耐磨性和冷卻性。這些填料要求能經(jīng)受住PTFE的燒結(jié)溫度、不與PTFE反應(yīng)、另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。值得注意的是，在國外，PTFE填充技術(shù)都是由PTFE樹脂生產(chǎn)廠家完成，而我國則都是由加工生產(chǎn)企業(yè)來完成。

填充材料主要有：無機(jī)填充材料，主要有玻璃纖維、石墨、二硫化鉬和碳纖維等；金屬填充材料，通常采用鐵、銅、鉛、鉬、鎢、銀等金屬及其氧化物來填充PTFE，尤其是銅及其合金最為常用；有機(jī)填充材料主要是有機(jī)纖維和高分子聚合物。

三、共混改性

共混改性主要是利用PTFE的優(yōu)異特點(diǎn)對一些樹脂進(jìn)行合金化處理，目前研究與應(yīng)用前景看好，如PTFE/PA、PTFE/POM、PTFE/PC、PTFE/PI、PTFE/PPO、PTFE/PEEK、PTFE/PPS、PTFE/PES等合金產(chǎn)品層出不窮。

PTFE改性聚甲醛（POM）：POM具有極好的力學(xué)、化學(xué)和電性能，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、精密機(jī)械和建材。國內(nèi)采用冷壓-熱燒結(jié)工藝研制出一系列不同PTFE含量的的POM/PTFE的共混物，可以明顯改善摩擦磨損性能、韌性、抗蠕變性和外觀；還有通過高速混合PTFE和增韌增容改性后的POM擠出造粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨損性能得到現(xiàn)狀改善，其改善機(jī)理在于PTFE轉(zhuǎn)移膜的形成；國外通過機(jī)械共混方法制備多種POM/PTFE共混物，即POM分別與PTFE、涂覆偶聯(lián)劑PTFE、經(jīng)過化學(xué)處理的PTFE等數(shù)種PTFE共混，結(jié)果表明經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)處理的、加偶聯(lián)劑的PTFE與POM之間產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用，具有非常優(yōu)異的性能。

PTFE改性聚苯硫醚（PPS）：PPS缺點(diǎn)在于耐沖擊性能較差、而且加工成型困難。由于PTFE惰性表面很難與PPS進(jìn)行粘接，日本從提高表面親和力的觀點(diǎn)出發(fā)，采用增溶劑以降低兩相界面張力，并采用在高剪切速率下進(jìn)行混煉的技術(shù)，使該非相容體系合金化。

國內(nèi)利用PPS粉與混合劑混磨后，加入PTFE粉制成涂料，使得涂層具有優(yōu)異的摩擦磨損性能、附著性、柔韌性和防粘性，其混合劑一般采用乙醇、水、二氧六環(huán)十二烷基磺酸鈉的體系。PTFE/PPS合金解決了PPS熔體流動速率高、難以直接模塑成型的問題，在300℃以上仍能保持較高的力學(xué)性能，主要用于耐腐蝕的泵、閥、墊圈，以及動態(tài)密封、軸套、汽車引擎閥蓋、色譜儀滑動密封件和導(dǎo)向件等。

PTFE改性聚酰胺（PA）：PA添加PTFE主要是提高其滑動性，據(jù)資料介紹，當(dāng)PTFE填充量大于10%時(shí)候，PA的減摩耐磨性明顯得到提高，如在PA體系中同時(shí)添加能于、與其部分相容的線型低密度聚乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%，PTFE10%，二者協(xié)同效應(yīng)非常好，無論是從提高復(fù)合材料的性能，還是降低成本方面考慮，都是非常理想的改性方法。

PTFE改性聚酰亞胺（PI）：PI作為一種新型的工程塑料主要用于航空航天工業(yè)，近年來應(yīng)用拓展到電子、汽車等領(lǐng)域。國外由33%PTFE、2%炭黑和65%可溶性PI組成的復(fù)合材料是摩擦磨損性能十分優(yōu)異的無油潤滑材料，如國外RTP公司采用熱塑性聚酰亞胺與PTFE進(jìn)行共混或添加其他磨耗劑與填料的技術(shù)開發(fā)了RTP4200系列產(chǎn)品，可用于汽車發(fā)動機(jī)罩下部件、航空航天設(shè)備和辦公電子設(shè)備等。

PTFE改性聚醚醚酮（PEEK）：PEEK復(fù)合材料在航空航天、電子電氣等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。國內(nèi)研究單位利用PEEK的良好力學(xué)性能和高耐熱性、PTFE的低摩擦系數(shù)，配以助劑改進(jìn)加工工藝，通過熔融共混制備PEEK/PTFE共混物，并用玻璃纖維/碳纖維混合纖維增強(qiáng)以提高其力學(xué)性能，開發(fā)一種工藝性能好且能注射成型的無油潤滑、耐高溫、低摩擦的材料，用作高溫發(fā)動機(jī)部件。

PTFE改性聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)：PMIA是一種力學(xué)性能、耐高溫性遠(yuǎn)高于其他脂肪族的聚酰胺，為了進(jìn)一步改善材料的摩擦學(xué)性能，需要采用潤滑性填料改善摩擦磨損性能。國內(nèi)利用高速混合裝置使PMIA粉末PTFE充分混合，并通過壓縮澆鑄得到樣品，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)PTFE含量為20%時(shí)候共混物具有較低的摩擦系數(shù)。

PTFE改性線型低密度聚乙烯(LLDPE)：采用PTFE對LLDPE改性可以有效延長其壽命，如果國外報(bào)道利用γ射線輻射粉體PTFE，同時(shí)用硅烷偶聯(lián)劑處理，用表面處理后的PTFE填充改性LLDPE后，不僅可以提高PTFE和LLDPE的粘接性，又可以提高共混物的力學(xué)性能，通過測試LLDPE的加工性和紫外線穩(wěn)定性得到明顯提高。

另外，PTFE與其他多種工程塑料的共混國內(nèi)外也進(jìn)行大量研究，如PTFE與無定型高聚物聚醚砜（PES）進(jìn)行共混，可以明顯提高PES的潤滑性能，英國ICI公司和日本住友化學(xué)相繼開發(fā)出PTFE改性的系列耐磨耗的PES新產(chǎn)品；PTFE與聚苯醚（PPO）共混物特別適合制成整體和大型軸承部件；聚（鄰苯二甲酸-二酚基丙烷）樹脂是一種非晶性透明聚合物，具有很多優(yōu)異性能，采用PTFE改性后，可明顯提高其耐化學(xué)性和自潤滑性；日本帝人化成開發(fā)的PTFE與聚碳酸酯共混合金特別適宜生產(chǎn)機(jī)械、車輛、電器等設(shè)備的齒輪凸輪和軸承等制品。

在線型PTFE鏈上引入少量非氟基團(tuán)，進(jìn)行嵌段接枝以破壞其對稱性，從而得到可熱塑性塑料加工方法加工的改性PTFE，加工性能大為改善，日益受到業(yè)內(nèi)重視，另外如PTFE分散液、PTFE微粉和膨脹型PTFE等因?yàn)榧庸ば阅軆?yōu)異倍受重視。