聚四氟乙烯填料密封

      聚四氟乙烯是新型的密封材料,无毒、无味且具有很强的化学稳定性,能耐强酸、强碱、强氧化剂、油脂、酮、醚、醇等腐蚀,在流体密封领域得到广泛应用。国内外已用这种新型复合材料制成特殊工况用的密封件，比如高压、高温、高速、高真空、易燃易爆、有毒、强腐蚀性介质等，这些密封件广泛用于石油化工、化肥、农药、航空、航天及核工业上，常用作往复轴向运动的密封，如活塞和活塞杆的密封。既可用于干摩擦无油润滑的场合，又可在条件允许的情况下实行无油润滑。

     纯四氟乙烯具有耐高温、耐腐蚀、自润滑的特点以及对人体的惰性，纯四氟乙烯可以加工为挡圈，垫片等密封件。用于食品、制药和化工行业的静密封工况。纯四氟在荷载下容易发生蠕变变形而产生泄露。

     纯聚四氟乙烯耐热差、蠕变大,会发生“冷流现象”,影响了聚四氟乙烯的密封性能。在聚四氟乙烯中加入不同的填料制成改性的聚四氟乙烯,一方面有效地改进了它的密封性能,同时也降低了成本。

     在聚四氟乙烯中加入不同的填料制成填充聚四氟乙烯,能有效地改进其性能。常用的填料有碳纤维、玻璃纤维、青铜粉、石墨、二硫化钼以及一些聚合物填剂。

(1) 铜粉。

     铜粉是聚四氟乙烯最常用的填充物，经过填充铜粉改性使硬度增加，耐压提升、耐磨性、热传导性、耐磨变性以及线膨胀系数都有很大的改善。铜粉的成分、粒径和填充比例的变化可以满足不同性能的需求，常用的铜粉有纯铜粉、663铜粉、660铜粉，铜粉的最高含量可以达到60%左右,为降低填充后的摩擦系数，通常也和石墨、二硫化钼同时填充。也可以与碳纤维、玻璃纤维以及氧化铅等混合使用。

       填充前,铜粉需进行表面氧化处理,以减少热分解和着火的危险。铜粉的加入提高了其抗蠕变性和耐压性,增加了散热性,通常用于制作压力比较高的液压系统密封件，如斯特封、格莱圈、耐磨导向带、防污环等。铜粉在酸碱工况下有可能发生反应，所以不推荐在酸碱工况下使用

(2 )碳纤维。

    碳纤维可改进聚四氟乙烯的机械性能、耐热性和耐摩擦性,碳纤维填充聚四氟乙烯的线膨胀系数小,导热率高,其模压强度、耐蠕变性以及在水中的耐磨耗性均有大幅度提高。常用于制作弹簧蓄能泛塞密封，增加碳纤维的含量提升抗挤出性能可以适应高压工况，碳纤维可以磨损对偶面所以在有压力和高速旋转的工况，需要降低碳纤维的含量，在强酸工况下碳纤维可能会氧化分解，这种情况下不推荐使用。

(2)玻璃纤维。

   一般填充到聚四氟乙烯的玻璃纤维为无碱玻纤，直径为10～13μm ,平均长度为80μm ,长径比为5～10 ,填充量一般为15 %～25%。加玻璃纤维,将使其耐蠕变性和抗冷流性得到较为显著的改善,耐磨性能也会大大提高。但随着玻璃纤维含量的提高,其拉伸强度、伸长率及韧性会逐渐下降;摩擦系数逐渐增大。填充四氟乙烯的玻纤适用于制作往复和旋转密封，且不推荐在碱性工况使用，常用于制作垫片、弹簧蓄能密封圈、V型组合密封环。填充玻纤不如碳纤维，材料的综合性能低于碳纤维填充。

(3) 石墨。

    石墨可分为极性石墨、核石墨和油石墨三种。在聚四氟乙烯中填充前两种较为有效,其用量一般为15 %～30%。石墨填充的聚四氟乙烯尺寸稳定性较好,并具有良好的耐化学药品性、压缩蠕变性和较佳的导热性。

(4)二硫化钼。二硫化钼的填充量较少,一般与其他填料一起使用,其含量一般为5%。二硫化钼的加入可提高填充聚四氟乙烯的刚性、硬度,降低摩擦系数和磨耗量,改进耐蠕变性和电绝缘性,大量加入二硫化钼能提高聚四氟乙烯的导热性。

      石墨和二硫化钼具有自润滑性能，聚四氟乙烯填充石墨和二硫化钼的目的在于提高聚四氟乙烯其他性能的同时，最大程度的保持材料的低摩擦系数和自润滑特点，通常和其他填充物组合使用，也可以单独填充，主要用于弹簧蓄能密封圈，润滑性能要求高的气缸密封，V型组合密封圈等，适用于摩擦系数低和不便于润滑的工况使用。

     改性聚四氟乙烯性能有着各自的特点,在实际应用中常常根据工况条件的需要,将这些填料按照一定的比例共同填充于聚四氟乙烯中,制得综合性能良好、满足实际工况的聚四氟乙烯密封材料。例如:利用8 %～10 %的玻璃纤维、3 %～5 %的二硫化钼和85 %～90%聚四氟乙烯制成的改性聚四氟乙烯具有优异的耐高低温、自润滑性,具有高度的化学稳定性、小的透气性和良好的力学性能,被广泛用作汽车工业和机械工业的特殊工况下的密封元件,可以制成O形、Y形、U 形、L 形、J 形等各种形式的密封圈,可以在30～40MPa 的条件下使用。

    综上所述，填充聚四氟乙烯零件经过改性后。某些指标性能是非常突出的，特别是耐负荷下的变形，耐磨耗性和导热系数方面得到非常明显的改变。而这正是作为动摩擦元件所需要改善的指标，因此，填充聚四氟乙烯得到广泛的应用。