聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品的歷史沿革
化工生產(chǎn)廠在一定的溫度和壓力條件下進行,工藝要求嚴格,所涉原料有各種氣體、液體、固體,物性千差萬別,需要各種類型的生產(chǎn)設備。但是這些與介質(zhì)接觸的設備在生產(chǎn)中每時每刻都被腐蝕,從而嚴重地制約了化工等工業(yè)的發(fā)展。在科技不發(fā)達情況下,人們總是在金屬中尋找抗腐劑。但這些設備往往體重,不能解決大量的腐蝕問題。之后,人們才開始摸索用非金屬來替代金屬。塑料先在我國得到應用的是聚四氟乙烯,接著聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚全氟乙丙稀等氟塑料以及聚乙烯、聚丙烯、ABS等熱塑性塑料接踵。
隨著科技進步,傳統(tǒng)耐蝕非金屬材料制防腐蝕設備發(fā)展日益完善,新型耐蝕非金屬材料制品不斷涌現(xiàn)。在采用新技術、新材料開發(fā)防腐蝕新產(chǎn)品的浪潮中,聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品一枝秀,迅速發(fā)展。聚四氟乙烯(簡稱PTFE)具有高度化學穩(wěn)定性,他能耐幾乎所有的常用強腐蝕、氫氧化性化學物質(zhì),同時還具有耐高溫的特點,所以它是一種理想的防腐蝕材料。通過加工成型工藝的研究,聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品在工業(yè)中的應用愈來愈廣泛了。
聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品可以替代大量合金材料制品,增加設備工作能力,減少停工維修,是一種很有開發(fā)潛力的耐腐蝕產(chǎn)品。
關于提高聚四氟乙烯材料切削加工質(zhì)量的研究
針對聚四氟乙烯材料在機械加工中的切削力小、導熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)較大、熔點低的工藝特點,研究了聚四氟乙烯材料在幾種常用機械加工工藝中出現(xiàn)的難點及問題,提出了能有效提高聚四氟乙烯乙烯材料切削加工質(zhì)量的方法。
聚四氟乙烯;機械加工;切削方法
聚四氟乙烯(Polyterafluoroethlene,簡稱PTFE),由于其良好的化學穩(wěn)定性,耐腐蝕性、密封性,阻燃性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的耐力等特性,在在石油化工、電子電氣、、航空、航天、機械等多領域得以廣泛應用[1]。通常情況下,聚四氟乙烯材料的切削加工可在常用的金屬切削機床上進行,但與金屬材料切削加工相比,其加工規(guī)范性還不是很完善,它的可切削性、切削規(guī)律、結(jié)構(gòu)和切削量均與金屬材料的加工有所不同,采用用傳統(tǒng)的加工工藝和工裝加工往往達不到產(chǎn)品的設計精度要求。本文主要針對聚四氟乙烯乙烯材料性能特點,對聚四氟乙烯材料的切削加工特點及其改善措施進行了研究探討。
1.聚四氟乙烯材料切削工藝特點及切削參數(shù)的選取 聚四氟乙烯材料的剛度、硬度、強度都相對較小,其拉伸強度為21-28MPa,彎曲強度為11-14MPa,伸長率為250%-300%。在應力長期作用下會變形,過載時容易出現(xiàn)蠕象。由于聚四氟乙烯以上性能特點,導致其在切削加工時具有特的工藝特點。
1.1聚四氟乙烯材料的切削工藝特點
(1)切削力小。由于聚四氟乙烯剛度、強度、硬度均較低,在相同的切削條件下,切削45鋼的主切削力是切削聚四氟乙烯材料的14-20倍[2]。
(2)聚四氟乙烯材料具有較小的導熱系數(shù),僅為0.27W/M·K-1,加之較低的耐熱溫度,其耐熱溫度僅為250℃。若切削量過大、切削速度較高,工件的切削溫度則會升高,會使聚四氟乙烯材料發(fā)生軟化,甚至出現(xiàn)熔化、焦化和“粘刀”現(xiàn)象。
(3)聚四氟乙烯具有較大的熱膨脹系數(shù),因此聚四氟乙烯材料在切削過程中會因摩擦產(chǎn)生較大的熱量,容易和工件的局部過熱,從而導致聚四氟乙烯工件受熱發(fā)生彈性變形,終影響聚四氟乙烯材料工件的表面質(zhì)量和尺寸精度。
(4)相對于金屬材料,聚四氟乙烯的彈性模量很低,當切削加工進給量過大或轉(zhuǎn)速過快時,較大的加工摩擦力以及施加給工件的力共同作用,導致聚四氟乙烯工件產(chǎn)生較大的變形,從而影響聚四氟乙烯工件的加工精度。
1.2聚四氟乙烯材料切削參數(shù)的合理選取
(1)材料的選擇 聚四氟乙烯材料在切削時,材料一般為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼等。相對于而言,工件材料的硬度較低,因此的硬度對于聚四氟乙烯材料工件的加工質(zhì)量影響不大。
(2)的幾何參數(shù) 前角:對于聚四氟乙烯材料,由于工件材料強度、硬度較低,應選取相對較大的前角,從而減小切削力并降低切削熱。 后角:聚四氟乙烯材料硬度、強度低,塑性越大,因此在機械加工時應選擇較大的后角,從而減小和聚四氟乙烯工件之間的摩擦力,進而降低工件的局部過熱現(xiàn)象,提高工件表面的加工質(zhì)量。
(3)切削參數(shù)的選取 由于聚四氟乙烯材料強度低、硬度小,相對于金屬制品而言,在切削加工時可以選擇相對較大的切削量和較高的切削速度,但聚四氟乙烯的導熱系數(shù)低,且具有較高的熱膨脹系數(shù)大,在較大的進給量和較高的切削速度下又容易發(fā)生局部過熱引起的變形、焦化等現(xiàn)象。因此為了提高聚四氟乙烯材料的加工質(zhì)量及加工精度,在一定加工效率的前提下,應盡量選取較小的切削量和較低的切削速度。
可溶性聚四氟乙烯(PFA)和聚四氟乙烯(PTFE)有什么區(qū)別
是化學結(jié)構(gòu)區(qū)別:
PFA加入了全氟烷氧基,相當于PTFE中的一個氟原子被全氟烷氧基所取代。某個碳直接連上一個氧,然后氧再連一個全氟甲基或全氟乙基之類的基團。和PTFE相比,降低了熔融粘度有利于加工。其余性質(zhì)跟PTFE差的不太多的。
其次是應用的區(qū)別:
PFA--具有聚四氟乙烯相同的各種性能,而且具有良好的熱塑性,可用普通熱塑性樹脂的加工方法進行熱塑加工。是四氟乙烯與全氟丙基乙烯基醚以一定比例在含有全氟羧酸鹽分散劑,過硫酸鹽引發(fā)劑的水介質(zhì)聚制得的,觀為白色半透明的顆粒。
不僅具有與聚四氟乙烯相同的使用溫度,而且在250℃時有更好的機械強度(約2~3倍),且耐應力開裂性能優(yōu)良。其加工范圍寬,成型性能好,適合于壓塑、擠塑、注塑、傳遞模塑等成型加工。可制作電線電纜絕緣護套、高頻及頻絕緣零件、化工管道、閥門和泵的耐腐蝕襯里;機械工業(yè)用特殊零配件、輕紡工業(yè)用各種防腐材料、聚四氟乙烯防腐襯里等焊條。
由可熔性聚四氟乙烯粒料擠出制得,外觀為半透明乳白色、表面光滑、截面致密均勻。于聚四氟乙烯板、管的焊接,使聚四氟乙烯形狀簡單的制品,焊接成形狀復雜、尺寸較大的制件。
水分散液為四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚共聚反應得到的共聚物加入乳化劑,于一定溫度下濃縮后所得。固含量為30%±1%。外觀為乳白色或淡黃色半透明。具有可熔性聚四氟乙烯樹脂所具有的各種優(yōu)良性能。能在260℃下長期使用,并以其的防黏、防腐、易加工性能開發(fā)成的涂料,可噴涂、浸漬,被大量地應用于復印技術及食品工業(yè)中作為防黏、防腐材料。