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刘天涛,等:聚四氟乙烯可熔融加工研究进展
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聚四氟乙烯可熔融加工研究进展
刘天涛金志明潘龙
(北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所,北京10009)
摘要.介绍了聚四氟乙烯( PIFE)的应用情况;阐述了PIFE的可熔融加工方法,包括柱塞冲压式挤出、可熔融
加工的PIE组合物、可熔性PTHE、超临界二氧化碳在PIFE挤出成型中的应用;分析了 PIFE可熔融加エ的难点;提
出了PTFE可熔融加工的研究方向。
关键词聚四氟乙烯可熔融加エ超临界二氧化碳
氟塑料是塑料的一个重要品种,通常人们认识氟塑料是力学性能的可熔融加工的PIHE组合物。该组合物是四
从接触“塑料王”一聚四氟乙烯(PIFE)开始的。PTFE为氟乙烯聚合物或两种或多种四氟乙烯聚合物的混合物,其中
全氟直链高聚物,由四氟乙烯单体聚合制得,其聚合方法有混合物的熔体流动速率介于0.2-200g/10min。该PIFE
本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合等,目前大多以后组合物在低于0.01rad/s频率和在380℃温度下显示出复数
两种聚合方法为主。PIFE作为一种特种工程塑料,其以优粘度的平稳值,并显示出有利于加工的强剪切稀化,可以加
异的耐高低温性能、化学稳定性、电绝缘性、非粘附性、耐候工成具有良好力学性能的制品。
性、阻燃性和良好的自润滑性而被广泛应用于国防、航空航
美国杜邦公司也研制成功了一种至少含有50%(质量
天、石油化T、电子、机械等领域!。
分数) PTFE的可熔体成型组合物,该组合物含有聚亚芳基
我国当前的PIFE树脂主要用于减摩、润滑、防腐、防粘醚酮及P"FE超细粉?。日本旭硝子株式会社申请了一项
及密封等制品,大多是以模压型坯二次加工的形状较简单的均一延伸率高、纤丝化特性优良、抗断强度高的四氟乙烯聚
制品为主。但随着信息、电子、电气、汽车、医疗等行业的快合物的制造方法,该聚合物在水性媒介物和聚合引发剂存在
速发展,需要一大批新型PIFE制品,它们难以用传统的成下使杂质含量在0,01%以下叨。T.A. f'ervoort 3等?发明了
型工艺加工。而可熔融加工是扩大 PTFE应用领域的一种
种名为HD-PTFF的材料,该材料可通过添加填料,在一
重要的高效连续方法,并且可以根据不同的用途和工况选择般的热成型加工设备上进行加工,并且产品具有良好的力学
不同的配方进行加エ。国外内有关 PTFE可熔融加工研究性能。R. Franke等通过反应挤出制造了 PTFE细粉与聚
及制品的报道不多,笔者现就近几年来的PIFE可熔融加工酰胺以化学键连接的复合材料,它们可以在聚酰胺加工条件
的研究进展作一综述,并对其难点进行分析。
下顺利挤出和注塑。即使有50%的PFE细粉加在聚酰胺
PTFE可熔融加工成型方法
中,仍有可能保持着良好的力学性能。
1柱塞冲压式挤出
1.3可熔性PIFE(PFA)
柱塞冲压挤出成型工艺能够用于加工PIHE和超高分
PFA首先由杜邦公司于1973年开发成功,现在世界上
子量聚乙烯( UHMMWPP)等高粘弹性材料]。柱塞冲压挤出主要生产厂家有杜邦、3M、大金和旭硝子及苏威5家公司。
机主要是根据“锻造”原理,采用较小横截面积的柱塞,高频PFA是四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚共聚物,是含氟树脂新
冲压将物料推入挤出机筒内,由于PFE的高粘弹性;其在品种。PFA与普通PIFE相似,具有良好的化学稳定性、物
挤出过程中波动逐渐减小,并最终实现连续挤出成型。付海理力学性能、电绝缘性、润滑性、不粘性、耐老化性、不燃性和
梅等对PIFE的柱塞冲压挤出过程进行了分析。结果发热稳定性,高温力学强度比普通PTPE高2倍左右,且具有
现,虽然在熔体人口处施加的压力存在较大波动,但是整体良好的热塑性,克服了PIE难加工的缺点,可用一般热塑
上压力从入口到出口是逐渐减小的,这样就保证了有足够的性塑料的成型加工工艺进行加工。PFA中的全氟烷基乙烯
压力推动物料挤出;而且越靠近口模出口压力和速度的波动基醚通常是指全氟正丙基乙烯基醚(PPVE),分子量为(1
越小,这样就能保证挤出的连续性,最终得到质量良好的制5)×10°,熔点为300~315℃。由于PFA中含有1%-~15%
品。口模长度和冲压频率对挤出压力和速度都有一定的影(物质的量分数)的PPVE,所以显著提高了分子链的柔顺
响,由于PIFE的粘度较大,应选择较长的口模,冲压频率选性,降低了聚合物的结晶度,使PFA具有良好的热塑
择在5-6Hz较为适宜。
性-。但由于聚合方法或聚合引发剂、链转移剂等的种
1.2可熔融加エ的PTFE组合物
类不同而生成了一COOH,COF和-CF-=CF2等不稳定
正是由于PI"FE难加工成型,以及目前的成型加工设备
难以满足需求,所以出现了很多新的可熔融加工PTFE组合
北京化工大学研究生科研创新基金(09Me001)
物。美国奥莫利登技术有限责任公司发明了一种具有良好
收稿日期:2010-02-20