聚四氟乙烯生产工艺及应用研究

聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨生产
工艺与应用
一、引言
随着科技的不断发展，新材料的研究和应用受到了越来越多的关注。

聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨是一种新型的材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。

本文将介绍这种材料的生产工艺和应用情况。

二、聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨的生产工艺
1.材料准备：首先需要准备聚四氟乙烯和碳纤维，以及其他辅助材料如增韧剂、固化剂等。

2.制备复合材料：将聚四氟乙烯和碳纤维按照一定比例混合，并添加适量的辅助材料。

3.热压成型：将混合后的材料放入热压机中进行成型，提高温度和压力使其固化成形。

4.碳化处理：将成型后的复合材料进行碳化处理，使其表面形成一层碳化层增强其硬度和耐磨性。

5.表面处理：最后对复合材料进行表面处理，去除表面杂质，提高光滑度和美观度。

三、聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨的应用
1.电子领域：该材料具有优异的导电性和耐高温性能，可用于制作电子元件、电磁屏蔽罩等。

2.机械工程领域：由于其硬度和耐磨性优秀，可用于制作机械零部件、轴承等。

3.化工领域：聚四氟乙烯的化学稳定性好，能够耐腐蚀，适用于化工管道、储罐等设备。

4.航空航天领域：碳纤维的高强度和轻质化特性使得该材料可以用于飞机、火箭等航空航天器件。

四、结论
聚四氟乙烯高分子复合碳纤维浸渍石墨是一种新兴的材料，具有广泛的应用前景和重要的经济价值。

通过不断深入研究和探索，相信
这种材料在未来的发展中将会有更广泛的应用领域和更广阔的市场前景。

希望本文的介绍能够对读者有所启发，引起更多人的关注和研究。

全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究1. 引言1.1 概述本篇文章旨在研究全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及其应用基础。

全氟磺酸作为一种高性能离子液体，具有很大的应用潜力。

而聚四氟乙烯作为一种极具化学稳定性和耐高温性能的材料，已经被广泛应用于各个领域。

本研究旨在探索将这两种材料结合起来，制备出更加优异性能的中空纤维复合膜。

1.2 文章结构本篇文章分为引言、正文、实验方法、结果与分析以及结论与展望五个部分。

1.3 目的通过对全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜制备过程的深入分析，我们希望能够揭示其内在机理，并评估该复合膜在不同应用领域的潜力。

此外，我们还将探讨不同实验方法对复合膜性能的影响，并提出未来的发展方向与展望。

通过这些研究，我们希望能够为该领域的进一步研究提供基础理论和实践指导，以推动全氟磺酸-聚四氟乙烯中空纤维复合膜在各个领域的应用。

2. 正文本研究旨在探索全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及其应用基础。

针对该主题，我们将文章正文部分分为以下几个方面进行讨论。

2.1 聚四氟乙烯中空纤维的制备方法在这一部分，我们将介绍聚四氟乙烯中空纤维制备的原理和方法。

首先，我们会简要介绍聚四氟乙烯材料的特性及其在膜技术领域的应用。

然后，我们会详细介绍中空纤维技术，包括相内非溶剂法、吸附法、相扩散法等常用的中空纤维制备方法，并比较它们的优缺点。

2.2 全氟磺酸对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响这一部分将重点探讨全氟磺酸添加剂对聚四氟乙烯中空纤维膜性能的影响。

我们会阐述不同添加剂含量对膜孔径、渗透性能以及化学稳定性的影响，并进行相关实验数据的分析和解读。

此外，我们还将讨论全氟磺酸对膜表面亲水性的改善作用以及其对阻垢效果的影响。

2.3 聚四氟乙烯中空纤维复合膜在水处理领域的应用在这一部分，我们将探讨聚四氟乙烯中空纤维复合膜在水处理领域的应用潜力。

具体包括该复合膜在反渗透、超滤、微滤等水处理过程中的性能及应用前景。

聚四氟乙烯纤维（PTFE）开发生产方案一、实施背景随着科技的飞速发展，材料科学在各领域的应用越来越广泛。

其中，聚四氟乙烯（PTFE）纤维作为一种高性能工程塑料，具有优异的耐化学腐蚀性、低摩擦系数、高耐热性等特点，在石油、化工、电子、建筑等领域有广阔的应用前景。

然而，国内PTFE纤维的生产技术尚不成熟，大部分依赖进口，这为我国产业发展带来了一定压力。

因此，开展聚四氟乙烯纤维的开发生产研究，对提升我国高分子材料领域的技术水平具有重要意义。

二、工作原理PTFE纤维的生产主要涉及以下几个步骤：1.树脂制备：通过悬浮聚合等方法制备PTFE树脂。

2.纺丝：将PTFE树脂溶解在适当的溶剂中，然后通过喷丝板纺成细丝。

3.拉伸：在一定温度和张力下，对PTFE丝进行拉伸，增加其取向度和结晶度。

4.热处理：在高温下对PTFE纤维进行热处理，提高其热稳定性。

5.后处理：进行脱脂、洗涤、上油等后处理，以获得具有优异性能的PTFE纤维。

三、实施计划步骤1.技术调研：收集国内外关于PTFE纤维的生产、应用和技术研究资料，分析现有技术的优缺点。

2.实验设备准备：购置实验所需的纺丝机、热处理设备等，并进行调试。

3.树脂制备与纺丝实验：根据前期调研结果，尝试不同的悬浮聚合方法和溶剂体系，优化纺丝工艺参数。

4.拉伸与热处理实验：研究不同温度和张力对PTFE纤维性能的影响，优化热处理条件。

5.后处理实验：研究不同后处理方法对PTFE纤维性能的影响，优化后处理条件。

6.性能检测：对所制备的PTFE纤维进行各项性能指标检测，如耐化学腐蚀性、低摩擦系数、高耐热性等。

7.应用研究：将所制备的PTFE纤维应用到实际场景中，评估其使用性能。

8.工业化试验：根据前期实验结果，制定工业化生产方案，进行中试生产。

9.工业化推广：将工业化生产方案推广至大型生产企业，实现规模化生产。

四、适用范围本方案适用于石油、化工、电子、建筑等领域中需要使用PTFE 纤维的场合。

聚四氟乙烯的改性及应用聚四氟乙烯，又称特氟龙，是一种具有优异性能的工程材料。

其具有高耐腐蚀、高绝缘、低摩擦系数等特性，在许多领域都有广泛的应用。

然而，聚四氟乙烯也存在一些局限性，如加工难度大、耐热性差等，因此需要通过改性等方法进行优化。

本文将重点探讨聚四氟乙烯的改性方法、应用领域以及未来发展趋势。

改性聚四氟乙烯的方法主要包括：化学改性、填充改性、共混改性、表面改性等。

化学改性是通过改变聚四氟乙烯的分子结构来实现的，常见的方法包括：磺化、氧化、氢化等。

这些方法可以增加聚四氟乙烯的极性，提高其溶解性和粘结性能。

然而，化学改性往往会引起材料性能的损失，同时工艺难度较大。

填充改性是在聚四氟乙烯中加入一些无机或有机填料，以改善其性能。

常见的填料有：玻璃纤维、碳纤维、无机盐等。

这些填料可以显著提高聚四氟乙烯的耐热性、强度和耐磨性。

然而，填充改性会增大材料的密度，降低其绝缘性能。

共混改性是将聚四氟乙烯与其他塑料或橡胶共混，以获得综合性能。

常见的共混材料有：聚酰胺、聚碳酸酯、丁腈橡胶等。

这些共混材料可以改善聚四氟乙烯的加工性能、耐热性和韧性。

然而，共混改性可能会导致材料的不相容性和界面结合力的减弱。

表面改性是通过改变聚四氟乙烯的表面性质来实现的，常见的方法包括：等离子处理、射线处理、化学浸渍等。

这些方法可以增加聚四氟乙烯表面的粗糙度、极性和粘结性能。

表面改性对材料性能的影响较小，但会影响表面的光滑度和均匀性。

聚四氟乙烯被广泛应用于以下领域：管道和阀门：由于聚四氟乙烯具有出色的耐腐蚀和低摩擦系数，常用于制造管道和阀门。

特别是在强酸强碱等腐蚀性环境中，聚四氟乙烯管道和阀门可以显著提高设备的寿命和安全性。

防腐涂层：聚四氟乙烯涂层是一种常见的防腐材料，可用于各类金属和塑料表面。

它具有优异的耐腐蚀性和高绝缘性，可以长期有效保护基材不受腐蚀和电化学损伤。

高压电器：聚四氟乙烯在高压电器领域也有广泛应用，如高压绝缘子、高压电缆等。

聚四氟乙烯薄膜生产工艺及应用聚四氟乙烯薄膜主要分两种：微孔膜和车削膜。

两者最大的区别是微孔膜透气，它是通过双向拉伸产生的；车削膜则是车床削出来的，它不透气。

我对车削膜不太了解，知道它应该在密封上用的比较多。

这里主要讲下微孔膜。

聚四氟乙烯（ptfe）微孔薄膜是聚四氟乙烯树脂颗粒为原料，经过膨化拉伸后形成一种具有微孔性的薄膜，它也分一下几种：1、空气过滤膜聚四氟乙烯过滤膜可用于大气除尘、空气净化等该膜孔径可控制住0.2um，孔隙率可达88%以上，与针刺毡、机制布、无纺布、玻纤等多种过滤材料相复合得到具有表面过滤性能的覆膜滤料，PTFE覆膜滤料具有剥离强度高，透气量大，孔径分布均匀等特点。

作为除尘布袋或褶皱式除尘滤筒安装在除尘设备内，将迅速有效的截留以微米来计算的超细粉尘，除尘效率可达99.99%以上，使用寿命长达3年，透气率可达3-6m/min,是目前世界上最先进的空气过滤材料，各种吸尘器、空气滤芯、空气净化设备、高效空气过滤器等的最佳选择。

技术参数如下：厚度：5um-15um透气量：80-100L/㎡•s宽度：≤1800mm五氟四耐网：专业的四氟制品商贸平台阻力：≤80Pa效率：99.99%2,、防水透湿微孔膜聚四氟乙烯防水透湿微孔膜是经特殊工艺经双向拉伸制成的，膜表面每平方英寸能达到几十亿个微孔，每个微孔直径（0.1um-0.5um）小于水分子中最小的轻雾的最小值（20um-100un），而远大于水蒸气分子直径（0.0003um-0.0004um），可以使水蒸气通过而水滴不能通过，利用这种微孔结构可达到优秀的防水透湿功能；另外因为该孔极度细小和纵向不规格的弯曲排列，使风不能透过，从而又具有防风和保暖性好等特点。

该膜自问世以来经过不断改进，在PTFE薄膜上进行特殊处理，其牢固度和持久度大为提高，经过与其他面料复合后，广泛应用于军的服装、医用服装、休闲服装，消防、防生化、防毒、浸水作业等特种防护服，户外运动服装、鞋帽、手套等辅料以及睡袋、帐篷等材料。

聚四氟乙烯的改性及应用研究摘要：聚四氟乙烯为高分子化合物，化学性能稳定，耐腐蚀效果强，密封性好，且有较高的润滑不粘性，同时在电绝缘性和抗老化能力方面表现优异，也正因如此聚四氟乙烯在工程塑料领域中被广泛应用。

本文深入探索与分析聚四氟乙烯的改性及应用，希望能够对当前聚四氟乙烯的应用领域拓展提供必要的参考。

关键词：聚四氟乙烯；改性；应用引言：聚四氟乙烯（PTFE）于1936年发明，随后被投入到工业化生产之中，聚四氟乙烯性质优良，被广泛应用于航空、化工、电子、机械、医药等工业领域中，同时也逐渐深入到人民群众的日常生活中。

为了进一步提高聚四氟乙烯复合改性技术的研究水平，本文针对聚四氟乙烯的改性及应用进行深入的研究与分析，希望能够有效推动聚四氟乙烯改性技术的发展和进步。

1 聚四氟乙烯改性分析1.1 表面改性分析由于聚四氟乙烯的分子链结构呈现对称性，同时也体现出电中性，使得材料的表面张力较低，仅仅为19mN/m左右，表面低张力也限制了聚四氟乙烯与其它材料之间的复合性应用，特别是聚四氟乙烯薄膜与其它骨架材料的粘结效果相对较差，因此需要对基于四氟乙烯材料进行表面改性，以进一步焕发材料表面活性。

在实施表面改性时可以提前做好预处理，让聚四氟乙烯材料表面进行去氟处理之后接枝聚合物，以进一步提高表面的粘接性。

此外也可以在聚四氟乙烯材料表面包裹张力较高、粘接性更好的聚合物，让聚四氟乙烯材料与其他材料之间的粘接效果更强。

在实施表面改性技术时，可以综合应用钠-萘络合物化学改性、高温熔融改性技术等方法，此种方法最基本的思路在于对聚四氟乙烯材料引入极性基团，以进一步增加材料的结合力或单纯消除聚四氟乙烯相对年轻向角落的界面层已形成，粘接效果更强的表面层，在不同类型的表面改性技术中钠-萘络合物化合物改性方法，操作水平和操作工艺更加简单，投入成本较低，但是改性效果更好，也正如此，该技术成为了对聚四氟乙烯材料进行改性的经典方法之一。

除了此类化学方法以外，也可以应用物理化处理方法对聚四氟乙烯材料表面进行改性，例如可以应用离子束注入技术等对聚四氟乙烯表面进行改性，随后开展接枝处理。

全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. 正文3. 方法及实验设计4. 结果与讨论5. 结论和展望1. 引言1.1 背景和意义全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜是一种具有广泛应用前景的新型材料。

聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene, PTFE）作为一种优异的材料，在化学稳定性、电绝缘性、热稳定性和低摩擦等方面表现出色，被广泛应用于领域如电子器件、医药、环境保护和化工等。

然而，由于其自身的缺陷，如低机械强度和易吸湿性，限制了其在某些领域的应用。

而通过引入全氟磺酸（perfluorosulfonic acid, PFSA）可以改善PTFE材料的机械性能，增加其载流子传输能力，使其具备更广泛的应用场景。

目前，全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜正在被广泛地研究和应用。

该复合膜具有优异的离子交换性能、高分子通量和良好的选择性，并且对水、酸碱和溶剂具有较好的稳定性。

因此，全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜在能源、环境和化工等领域显示出了巨大的应用潜力。

1.2 结构概述全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜由两个主要组成部分构成：聚四氟乙烯（PTFE）纤维和全氟磺酸（PFSA）电解质。

其中，PTFE纤维作为基础材料，具有优异的耐化学侵蚀性、热稳定性和低摩擦特性；PFSA则起到了增强载流子传输能力和提高机械强度的作用。

1.3 目的本文旨在对全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜进行制备及其应用基础方面的探究。

通过对制备方法、材料结构以及性能表征等方面进行系统介绍和分析，以期进一步深入理解该复合膜的特殊性能及其应用前景。

通过本次研究可以为相关领域的工程应用提供基础性的研究指导和理论支持。

接下来的章节将首先介绍全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及实验设计，然后对该复合膜进行性能测试和结果分析。

最后，结合实验结果，对全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的应用前景进行展望。

膨体聚四氟乙烯生产技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述膨体聚四氟乙烯是一种重要的高性能材料，在化工、电子、航空航天等领域广泛应用。

它具有优异的耐温、耐腐蚀、绝缘性能等特点，因此备受关注。

本文旨在对膨体聚四氟乙烯生产技术进行概述和解释说明，深入了解其生产过程和应用领域。

1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、膨体聚四氟乙烯生产技术概述、膨体聚四氟乙烯生产技术详解、膨体聚四氟乙烯生产工艺优势与挑战以及结论。

在引言部分，我们将介绍文章的背景和目的；在概述部分，我们将简要介绍什么是膨体聚四氟乙烯以及其生产过程和应用领域；在详解部分，我们将详细讲解原料准备、反应器设计与操作条件以及聚合反应及控制参数；在优势与挑战部分，我们将分析该生产工艺的优势，并探讨可能遇到的技术挑战及解决方法；最后，在结论部分我们将总结概述和主要发现，并展望未来研究的价值。

1.3 目的本文的目的是全面介绍膨体聚四氟乙烯生产技术，以便读者对该领域有一个清晰的了解。

通过深入研究膨体聚四氟乙烯的原料准备、反应器设计与操作条件以及聚合反应及控制参数等关键方面，读者将能够更好地理解该生产工艺的优势和挑战，并在实践中应用这些知识。

同时，本文还将展望未来研究膨体聚四氟乙烯生产技术的前景和发展方向，希望能够引起更多学者和专家们对此领域的关注与研究。

2. 膨体聚四氟乙烯生产技术概述:2.1 什么是膨体聚四氟乙烯:膨体聚四氟乙烯是一种具有优异的化学稳定性和极低的摩擦系数的高分子材料。

它以其出色的耐温性、耐腐蚀性和电绝缘性而被广泛应用于化工、电子、汽车等领域。

与其他聚合物相比，膨体聚四氟乙烯具有良好的机械强度和尺寸稳定性。

2.2 生产过程概述:膨体聚四氟乙烯的生产过程通常包括以下几个主要步骤：首先，原料PTFE颗粒通过加热后转变为塑料状。

然后，将塑料状的PTFE在特定条件下进行挤压，使其形成条形块材。

接下来，将条形块材切割成合适尺寸的颗粒。

随后，这些颗粒被注入到模具中，并经过预压和冷压工艺，使其形成所需产品形态。

聚四氟乙烯造粒料综述济南赛诺富隆新材料有限公司 251402摘要：聚四氟乙烯属于热塑性塑料，结晶性好，熔点高，具备不燃、不粘等特点，使用温度范围广。

基于这些特性，聚四氟乙烯除了会在很多特殊场合灵猴使用之外，还能够应用于工业、日常等领域，应该价值高且前景广阔。

为将聚四氟乙烯的作用充分发挥出来，需要对聚四氟乙烯造粒料深入研究，明确其特性和用途，分析聚四氟乙烯造粒应用现状。

关键词：聚四氟乙烯；造粒料；特性1聚四氟乙烯造粒料特性和用途分析聚四氟乙烯造粒料是借助凝聚的过程，提高聚四氟乙烯粉末体积密度，促进流动性能的提高。

在模压过程中，聚四氟乙烯造粒料具有分散性特点，细料的性能较为良好。

聚四氟乙烯造料的体积密度大，通常在600~1000g/L，平均粒径在200~700微米。

由于结构及性能相对良好，聚四氟乙烯造粒料适用的技术工艺较多，诸如自动模压、模压等。

现阶段，聚四氟乙烯造粒料可以在薄片的模压成型、要求充模性能优越等场合中使用，应用效果良好[1]。

2国内外主要产品2.1 国外主要产品现阶段，国外多个公司对聚四氟乙烯造粒料生产和销售，诸如日本旭硝子公司的G300系列聚四氟乙烯造粒料，其特性为：体积密度：G307为750g/L，G340为820g/L，G350为920g/L，测试方式为JIS K6891；平均粒径：测试方法为ASTM D1457，其中，G307为650μm，G340为350μm，G350为350μm；流动性：测试方法为ASTM D1457，其中，G307为优异，G340为很好，G350为很好，单位为μm；压缩性：测试方法为ASTM D1457，其中，G307为2.7μm，G340为2.5μm，G350为2.4μm；推荐模压压力：测试方法为ASTM D1457，其中，G307为30Mpa，G340为30Mpa，G350为30Mpa；抗张强度：测试方法为JIS K6891，其中，G307为36Mpa，G340为39Mpa，G350为39Mpa；伸长率：测试方法为JISK6891，其中，G307为350%，G340为350%，G350为350%；径向收缩：测试方法为JIS K6891，其中，G307为2.8%，G340为2.6%，G350为2.6%通过对以上数据的分析可以看出，在流动性方面，G307四氟乙烯造粒料最好。

聚四氟乙烯发明过程聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，简称PTFE）是一种重要的高分子材料，具有优异的耐热、耐腐蚀和绝缘性能，广泛应用于多个领域。

下面将介绍聚四氟乙烯的发明过程。

聚四氟乙烯的发明可以追溯到20世纪30年代。

当时，美国化学家罗伯特·奥斯汀（Robert W. Gore）在父亲威利斯·奥斯汀（Wilis R. Gore）的帮助下，进行了聚四氟乙烯的研究。

在研究过程中，奥斯汀发现聚四氟乙烯具有极低的表面能，这使得其具备了出色的不粘性和耐腐蚀性。

聚四氟乙烯的分子结构中含有大量的氟原子，这使得其具有极强的化学稳定性，能够在极端的温度和化学环境下保持稳定。

奥斯汀继续深入研究，试图找到制备聚四氟乙烯的方法。

经过多次尝试，他发现将四氟乙烯气体在高温高压条件下聚合可以得到聚四氟乙烯。

这种聚合反应需要使用催化剂和高压容器，以及精密的控制温度。

奥斯汀在研究中发现，聚四氟乙烯的结晶度对其性能有很大影响。

较低的结晶度可以使聚四氟乙烯具有更好的机械性能和弹性，而较高的结晶度则可以使其具有更好的耐热性和耐腐蚀性。

他通过控制聚合反应的温度和压力，以及添加适量的催化剂，成功地获得了不同结晶度的聚四氟乙烯。

在聚四氟乙烯的发明过程中，奥斯汀还面临了一些困难和挑战。

由于四氟乙烯是一种高度活性的物质，容易在高温下发生聚合反应，因此在控制反应条件时需要非常小心。

此外，四氟乙烯的制备和储存也需要特殊的设备和条件，以确保其纯度和稳定性。

经过多年的努力，奥斯汀最终成功地开发出了聚四氟乙烯的制备方法，并于1945年申请了相关专利。

聚四氟乙烯的发明引起了广泛关注，很快被应用于多个领域。

由于其独特的性能，聚四氟乙烯被广泛用于制备不粘锅、密封材料、电气绝缘材料等。

聚四氟乙烯的发明不仅改变了材料科学领域，也对工业和生活产生了深远影响。

其优异的性能使得聚四氟乙烯成为一种重要的工程塑料，被广泛应用于化工、机械、电子等行业。

综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2022， 39（4）： 70随着现代科技的飞速发展，对高性能材料的需求日益增加，聚四氟乙烯（PTFE）作为一种性能优良的工程塑料，在许多领域具有广泛的应用［1-2］。

PTFE是由单体四氟乙烯聚合而成［3］，分子结构为一种螺旋构象，即C—C骨架全部被周围的F原子包裹。

同时由于C—F的键能很高不易断裂，使PTFE可以抵抗强酸、强碱、油脂、纯氧化剂和有机溶剂等的腐蚀，但缺点是强度较低，不利于成型加工，机械磨损率高，特别是在受外力作用下会产生严重的蠕变现象，极大地限制了PTFE 的应用。

因此对PTFE的改性显得尤为重要［2］。

目前，PTFE的改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。

本文详细阐述了PTFE改性的几种方法，并研究了改性方法对PTFE复合材料力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。

DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2022.04.15 *1 PTFE的改性1.1 表面改性由于PTFE表面结合能较小，不易与其他化合物和小分子反应，同时其他填料也很难附着在PTFE表面。

采用物理化学法对PTFE表面进行处理，可以在PTFE表面产生反应位点同时提高表面的粗糙程度，改善PTFE表面的疏水性、亲核性和防污性能。

常见的处理方法主要有等离子体处理法、电子辐照处理法、偶联剂处理法［4］。

聚四氟乙烯改性现状及研究进展左 程1，肖 伟2*（1. 江苏扬建集团有限公司 扬州华正建筑工程质量检测有限公司，江苏 扬州 202105；2. 上海工程技术大学 数理与统计学院，上海 201620）摘要：综述了近几年国内外聚四氟乙烯（PTFE）改性的研究进展，并总结了表面改性、填充改性和共混改性的优缺点，着重分析了填料对PTFE力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。

最后对PTFE改性工艺的发展趋势和前景进行了展望。

1、聚四氟乙烯被称为“塑料之王”具有无色、无毒、耐温范围宽、化学惰性和摩擦系数小等多种优异性能使其成为当今以汽车、国防、机械、化工、电子、建筑等工业为中心的所有产业部门都不可缺少的重要材料。

本文着重对市场上主要的聚四氟乙烯成型制品及其技术指标、生产工艺和应用领域等作一综述。

2聚四氟乙烯主要成型制品根据聚四氟乙烯的性能特点和加工特点其制品主要应用于防腐、防粘、电子电气、静态和动态的密封、医药包装等领域产品的种类有板材、管材、薄膜、多孔材料、玻璃纤维浸渍布以及填充改性制品等。

2.1聚四氟乙烯板材按ZBG33002—85分类PTFE板材可分为三类:SFB—1主要用于电气绝缘SFB—2用于腐蚀介质的衬垫、密衬件及润滑材料SFB—3用于腐蚀介质中的隔膜和视镜。

根据其成型工艺不同可分模压板及旋切板两种。

模压法比旋切成型设备简单生产周期短但对大型板材压机模具体积较大生产场地空间要求大所以要进行大面积防尘工作另外预成型板材极易破碎在进入烧结炉前应轻拿轻放。

大型模压板材成型工艺流程:原料检验→捣碎过筛→计量→模压→半成品检验→烧结→冷却→成品检验→包装。

工艺参数: 原料处理:捣碎过10～20目筛并将其置于23℃～25℃环境中24h～48h进行温度调整。

模压:压力1715～35MPa保压时间1～10min。

烧结:烧结温度360℃～380℃升温速度30℃/h330℃保温2h370℃保温3h。

冷却:降温速度20℃/h在PTFE熔点附近330℃左右缓慢冷却。

主要设备: YJ79—3500工程塑料液压机DL—88A 大型烧结炉主要技术指标见表1。

应用:利用其化学稳定性好的特点。

主要用于石油、化学、化工行业大型管道的垫圈、衬里、大型阀门的阀片、隔膜、各种反应容器、贮槽、反应塔的衬里、塔板分配板等。

利用其介电性能优异用于热电站、电解槽、密封环、电子电器和电子计算机工业的印刷线路、复铜板基材、各种尖端及特殊设备的部件。

利用其摩擦系数低的特点用于海上钻油井架滑轨贴面、船坞滑道贴面、拦河大坝闸门滑道贴面、桥梁伸缩支承滑块贴面、各种机床镗床磨床刨床滑动导轨贴面等。

PTFE改性技术及其性能优化研究进展1. 内容综述随着材料科学的日新月异，聚四氟乙烯（PTFE）作为一种卓越的工程塑料，已经在众多领域得到了广泛的应用。

PTFE本身存在一些固有的性能限制，如较低的机械强度、耐磨性以及耐化学腐蚀性等，这在一定程度上限制了其应用范围。

为了克服这些挑战，研究者们对PTFE进行了广泛的改性研究，旨在提升其综合性能，从而拓宽其在各个领域的应用潜力。

PTFE改性技术主要涵盖了填充改性、表面改性以及共混改性等多种方法。

填充改性是通过向PTFE中引入其他高硬度、高强度的材料颗粒，如碳纤维、玻璃纤维等，以达到增强其力学性能的目的。

表面改性则主要通过在大分子链上引入极性基团或纳米颗粒，改善PTFE 与其它材料的界面相容性，进而提高其粘接性能和耐腐蚀性。

共混改性则是将PTFE与其他聚合物进行混合，通过控制两者的相容性和分散性，制备出具有优异性能的新型复合材料。

在众多改性技术中，纳米技术的应用为PTFE的性能优化带来了革命性的突破。

纳米材料具有独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的尺寸效应和优异的力学性能等，这些特性使得纳米粒子在PTFE改性中能够发挥重要作用。

通过在PTFE中加入纳米SiO2颗粒，不仅可以显著提高其耐磨性和抗划伤性能，还能增强其耐高温和耐腐蚀性能。

纳米填料还可以改善PTFE的热稳定性，提高其加工流动性，并降低其成本。

除了纳米技术外，超临界流体技术也在PTFE改性中发挥着越来越重要的作用。

超临界流体具有接近液体和气体的双重特性，如良好的溶解能力和扩散性能，这使得它成为一种理想的溶剂和改性剂。

通过将超临界流体应用于PTFE的改性过程，可以在较低的温度和压力条件下实现对PTFE的高效改性，同时提高其环保性和可持续性。

PTFE改性技术及其性能优化研究已经取得了显著的进展。

通过采用不同的改性方法和纳米材料及超临界流体的应用，不仅可以显著提高PTFE的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性以及加工流动性等关键指标，还能拓展其在航空航天、汽车制造、建筑装饰等高科技领域的应用空间。

氟塑料加工与应用郑州工业大学马双林氟塑料是塑料的一个重要品类。

自1934年德国化学家聚合成功聚三氟乙烯，1938年美国化学家合成聚四氟乙烯以来，氟塑料的研制、生产、加工和应用得到了很大发展。

郑州工业大学氟塑项目组在氟塑料加工应用方面进行了有效的探索研究。

国内聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯与乙烯的共聚物等具有不同性能、加工特性和用途的氟塑料不断出现，并相继投入工业化生产。

氟塑料具有优异的介电性能和耐化学腐蚀、耐高低温、不吸水、不粘、低摩擦系数等性能。

聚四氟乙烯有“塑料王”之称。

虽然和其它通用塑料相比，氟塑料价格较昂贵，加工较困难，但由于它的独特性能，目前已被广发地应用于航空】宇航、原子能、电子、电气、化工、机械、建筑、轻纺、医药等工业部门，并日益深入到人门的日常生活中。

我国在氟塑料的研制、加工和应用方面取得了较大的进展。

本文结合目前我国氟塑料研究的成果，着重当前处于实用阶段的氟塑料品种的应用和较为特殊的成型加工工艺作比较详细的阐述。

着重介绍聚四氟乙烯性能、成型加工工艺和应用以及安全技术问题。

一、聚四氟乙烯成型加工工艺聚四氟乙烯的熔点为327℃，它的熔融粘度很大，在熔融状态下仍保持着原来的形状。

另外，聚合物对于无定形状态下剪切很敏感，容易产生溶体破裂。

因此，聚四氟乙烯不能采用熔融挤压、注射成型等常规的热塑性塑料成型工艺，只能采用类似粉末冶金的方法成型，这些方法基本上由预成型、烧结、冷却三步组成。

即在室温下使聚四氟乙烯形成密实的预成型品、加热到熔点以上，使其由结晶相转变为无定形相，形成密集、连续、透明的弹性体，再通过降温转变为结晶相的过程。

冷的模压成型、挤压成型和液压成型都属此类工艺的范畴。

此外还有分散液加工和二次加工等成型工艺。

1、模压成型模压成型（又称压缩成型）就是将聚四氟乙烯树脂填入金属模具的模腔中加压，将其压制成预成型品，然后放入烧结炉中烧结，再加以冷却，得到聚四氟乙烯模压制品。

聚四氟乙烯复合材料的制备及其应用研究近年来，聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在工业制造和科技领域中得到了广泛的应用，成为了新型材料领域的研究热点之一。

作为一种具有高强度、高稳定性、耐腐蚀性和生物惰性等优异性能的材料，PTFE不仅可以单独使用，而且还可以与其他材料复合加工，制成更加优质的复合材料，用于制造和生产多种产品。

一、PTFE复合材料的制备PTFE复合材料的制备方法多种多样，常见的有机械混合法、化学修饰法、物理吸附法、化学沉积法等。

在制备复合材料时，首先需要选取可与PTFE相容的材料，然后进行充分的混合和加工。

1.机械混合法机械混合法是指将PTFE和其他材料用机械方式进行混合。

这种方法的优点是简单易操作，生产成本低，但需要耗费大量的能量和时间。

机械混合法常用于制备各种PTFE/复合材料密封材料和弹性材料。

2.化学修饰法化学修饰法是指对PTFE表面进行化学修饰，使其表面具有亲和力能够与其他材料进行复合。

这种方法优点是可以制备出优异的化学和物理性能，一般适用于生产电子、化工和环保等行业的材料。

3.物理吸附法物理吸附法是利用PTFE表面的分子力或静电作用，将材料自然吸附于其表面。

这种方法优点是简单快捷，但存在着吸附量小、不牢固的问题。

物理吸附法常用于制备PTFE的表面性能改良剂。

4.化学沉积法化学沉积法是通过一个或多个反应进行PTFE/复合材料的制备。

这种方法的优点是制备速度快，材料齐全，但存在着制备条件严苛、成本高等问题。

化学沉积法的应用范围很广泛，可以用于制备高级传热材料、高性能材料、电子器件材料等。

二、PTFE复合材料的应用研究随着科技的不断发展，PTFE复合材料的应用领域也在不断拓展。

据统计，PTFE复合材料已广泛用于制造化学、电子、纺织、航空、船舶、汽车、建筑等工业领域。

以下是几种常见的PTFE复合材料的应用研究。

1.PTFE防爆电缆此电缆采取了PTFE与FEP的共混和配合制成的新型复合材料作为绝缘材料，具有高使用温度、强抗拉强度、抗化学腐蚀、不爆燃等特点，非常适用于石油、化工、冶金、纺织、军工等行业的防爆设备。

纤维增强聚四氟乙烯实验报告纤维增强聚四氟乙烯（Fiber Reinforced Polytetrafluoroethylene，简称FRPTFE）实验报告一、实验目的本实验旨在研究纤维增强聚四氟乙烯（FRPTFE）的制备过程、性能特点及其在工程中的应用。

通过本实验，期望能够深入了解FRPTFE的力学性能、热稳定性、化学稳定性等特性，为其在工程领域的应用提供理论支持。

二、实验原理聚四氟乙烯（PTFE）是一种具有优异耐热性、耐化学腐蚀性和低摩擦系数的合成高分子材料。

然而，PTFE的力学性能较差，限制了其在某些领域的应用。

为了改善这一缺陷，研究人员将纤维（如玻璃纤维、碳纤维等）添加到PTFE基体中，制备出纤维增强聚四氟乙烯（FRPTFE）。

纤维的加入可以提高PTFE的力学性能，拓宽其应用范围。

三、实验步骤准备原料：PTFE粉末、纤维（如玻璃纤维、碳纤维等）、助剂等。

将纤维进行预处理，如清洗、干燥等。

将预处理后的纤维与PTFE粉末混合，加入适量助剂，搅拌均匀。

将混合好的物料放入模具中，进行压制成型。

将成型后的试样进行烧结，使其达到理想的性能。

对烧结后的试样进行性能测试，如拉伸强度、弯曲强度、热稳定性等。

四、实验结果与数据分析拉伸强度测试：将制备好的FRPTFE试样进行拉伸强度测试，记录数据。

与纯PTFE相比，FRPTFE 的拉伸强度有明显提高。

表1：拉伸强度测试数据材料拉伸强度（MPa）纯PTFE X1FRPTFE X2弯曲强度测试：对FRPTFE试样进行弯曲强度测试，记录数据。

结果表明，纤维的加入使得FRPTFE的弯曲强度得到了提升。

表2：弯曲强度测试数据材料弯曲强度（MPa）纯PTFE Y1FRPTFE Y2热稳定性测试：对FRPTFE试样进行热稳定性测试，记录数据。

结果显示，FRPTFE的热稳定性与纯PTFE相近，表明纤维的加入并未对PTFE的热稳定性产生明显影响。

表3：热稳定性测试数据材料热分解温度（℃）纯PTFE Z1FRPTFE Z2通过对实验数据的分析，可以得出以下结论：纤维的加入可以有效提高PTFE的力学性能，包括拉伸强度和弯曲强度。

第３５卷第３期中国机械工程V o l ．３５㊀N o ．３２０２４年３月C H I N A M E C HA N I C A LE N G I N E E R I N Gp p．４９８Ｇ５１４聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展倪㊀敬１㊀崔㊀智１㊀何利华１㊀付㊀新２㊀朱泽飞１１．杭州电子科技大学机械工程学院,杭州,３１００１８２．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州,３１００２７摘要:聚四氟乙烯(p o l y t e t r a f l u o r o e t h yl e n e ,P T F E )因其优异的物理化学性能而成为生产制造电子通信㊁航空航天等领域关键零部件的重要材料.相比模压烧结工艺,切削工艺能够更高效地加工结构较为复杂的P T F E 零部件.然而,P T F E 材料具有韧性强㊁回弹性高㊁导热性差和线膨胀系数大等特点,使得其切削加工质量难以保证,在一些特殊领域,对P T F E 零部件的表面洁净度更是有极高的要求,这些都对P T F E 材料的切削工艺提出了新的挑战.从P T F E 材料的基础力学和物理化学等特性出发,总结了P T F E 材料的切削加工性;结合聚合物切削理论及其研究方法分析了P T F E 材料的切削去除机理;阐述了P T F E 及其复合材料的车㊁铣㊁钻等切削加工工艺;最后概述了P T F E 材料切削工艺在相关重要领域的应用现状,并从材料性能研究㊁基础切削理论研究㊁切削工艺探索等方面总结了现有研究和应用中存在的问题,对未来研究的发展趋势和研究重点进行了展望.关键词:聚四氟乙烯;切削机理;切削工艺;力学性能中图分类号:T H １６D O I :１０．３９６９/j ．i s s n ．１００４ １３２X．２０２４．０３．０１２开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):S t a t e Ｇo f Ｇt h e ＧA r t o fC u t t i n g T e c h n o l o g y a n dA p pl i c a t i o n s o fP T F E N I J i n g １㊀CU I Z h i １㊀H EL i h u a １㊀F U X i n ２㊀Z HUZ e f e i １１．S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,H a n g z h o uD i a n z iU n i v e r s i t y ,H a n gz h o u ,３１００１８２．S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f F l u i dP o w e r a n d M e c h a t r o n i cS y s t e m s ,Z h e j i a n g U n i v e r s i t y,H a n gz h o u ,３１００２７A b s t r a c t :P T F E ,w i t h t h e e x c e l l e n t p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s ,b e c a m e a n i m po r t a n tm a Ｇt e r i a l i n p r o d u c i n g k e yp a r t s i nt h e f i e l d ss u c ha se l e c t r o n i cc o mm u n i c a t i o n ,a e r o s pa c e ,e t a l ．C o m Ｇp a r e dw i t h t h em o l d i n g a n d s i n t e r i n gp r o c e s s e s ,t h e c u t t i n g t e c h n o l o g y m i gh t b e u s e d t om a n u f a c t u r e P T F E p a r t s w i t hc o m p l e xs t r u c t u r e s m o r ee f f i c i e n t l y．H o w e v e r ,P T F E h a dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f s t r o n g t o u g h n e s s ,h i g hr e s i l i e n c e ,p o o r t h e r m a l c o n d u c t i v i t y ,a n d l a r g e l i n e a re x pa n s i o nc o e f f i c i e n t ．S o ,t h em a c h i n i n gq u a l i t y o fP T F E p a r t sw a sd i f f i c u l t t ob e g u a r a n t e e d ．I ns o m es pe c i a l c a s e s ,t h e h i g hs u rf a c e c l e a n l i n e s s o f t h eP T F E p a r t sw a s a l s o r e q u i r e d ,w h i c h p r e s e n t e dn e wc h a l l e n ge s t o t h e c u t t i n g t e c h n o l o g y of P T F E m a t e r i a l s ．F i r s t l y ,t h em a c h i n a b i l i t y ofP T F E w a s s u mm a r i z e db a s e do n t h eb a s i cm e c h a n i c s ,p h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e s ．S e c o n d l y ,t h ec u t t i n g re m o v a lm e c h a n i s m of P T F Ew a sa n a l y z e db a s e do nt h e p o l y m e rc u t t i ng th e o r y a n dr e s e a r c h m e t h o d s ．T h e n ,t h ec u t ti n gt e c h n o l o g y o f P T F Es u c ha s t u r n i n g ,m i l l i n g ,a n dd r i l l i n g w a s p r e s e n t e d ．F i n a l l y ,t h e a p pl i c a t i o n s o f P T F Ec u t t i n g t e c h n o l o g y w a s d i s c u s s e d ．T h e p r o b l e m s i n t h e e x i s t i n g r e s e a r c h e s i n t e r m s o fm a t e r i a l p r o p e r t y r e s e a r c h ,b a s i cc u t t i n g t h e o r y r e s e a r c h ,a n dc u t t i n g t e c h n o l o g y e x p l o r a t i o n w e r es u mm a Ｇr i z e d ．A n d t h e r e s e a r c h t r e n d a n d f o c u sw e r e p r o s pe c t e d ．K e y wo r d s :p o l y t e t r a f l u o r o e t h y l e n e (P T F E );c u t t i n g m e c h a n i s m ;c u t t i n g t e c h n o l o g y ;m e c h a n i c s p r o p e r t y收稿日期:２０２３０３０７基金项目:国家自然科学基金(５２１７５３９５,U ２２A ２０１９７)１㊀聚四氟乙烯材料切削加工研究现状聚四氟乙烯(p o l y t e t r a f l u o r o e t h yl e n e ,P T ＧF E )是一种以四氟乙烯作为单体聚合而成的高分子聚合物,于１９３８年由美国杜邦公司的P l u n k e t t博士发明[１].P T F E 的分子表达式为－[C F ２－C F ２－]－n ,其分子链具有螺旋构象,较大的氟原子与碳碳链骨架紧密地堆砌,连接在碳原子的两个氟原子完全对称,使其成为完全的非极性聚合物,并使分子间的吸引力和表面能较低[２],这使P T F E 具有良好的自润滑性㊁耐酸耐碱性㊁耐高温性,可以在－１８０~２６０ħ的工况下长期使用[３Ｇ５],８９４因此,P T F E 被广泛应用于电子通信㊁航空航天㊁光伏发电和生物医疗装备制造领域[６Ｇ８].由于P T F E 材料的熔融黏度极高,当外界温度超过其结晶转变温度(３２７ħ)时,虽然P T F E 材料呈熔融状态,但是流动性极差,且P T F E 对无定形状态下的剪切很敏感,容易产生熔体破裂[９],故通常使用模压成形的方法生产P T F E 棒㊁板㊁圆管等毛坯和形状简单的零件.对于具有复杂结构或应用于特殊场合的P T F E 零部件,还需进行二次加工,其中,切削加工应用最为广泛,如图１所示.首先在室温下将P T F E 粉末置于模具中压制成密实的预成形品,此时P T F E 材料呈结晶相和无定形相混合的状态;再将预成形品置于烧结炉内,加热到熔点以上,使其结晶相转变为无定形相,形成密集㊁连续㊁透明的弹性体,之后通过降温得到P T F E 毛坯[１０];最后通过车削㊁铣削㊁钻削和复合加工等方式将毛坯加工成形.然而,P T F E 材料的回弹性高㊁弹性模量低㊁刚度和导热性差㊁线膨胀系数高等特性均不利于机械加工,给P T F E材料的高质量㊁高性能切削加工带来巨大挑战.从发明P T F E 至今,由于其切削加工技术在各个关键领域内的重要性和迫切需求,研究人员开展了广泛的研究.基于«科学引文索引(S C I )»㊁«工程索引(E V ２ＧE I )»㊁«中国知网(C N K I )»检索统计的国内外P T F E 材料切削加工技术领域的文献报道如图２所示,尤其是近十年来,相关文献发表数量呈现出快速增长趋势,其中包含许多具有代表性的文献.此领域研究人员主要关注以下几个方面:①P T F E 材料的切削加工性;②P T F E 材料的切削加工理论;③P T F E 材图１㊀P T F E 材料零部件生产加工过程F i g ．１㊀P r o c e s s o fm a n u f a c t u r i n g PT F E p a r ts １．P T F E 首次被发现㊀２．P T F E 切削过程成屑机理原位成像研究㊀３．国内较早对P T F E 车㊁铣㊁钻削加工工艺的探索研究４㊁５．P T F E 材料切削加工相关力学性能研究㊀６．P T F E 材料切削加工参数优化㊀７㊁８．P T F E 材料性质㊁应用综述９．P T F E 材料切削过程低温冷却技术的应用㊀１０．P T F E 材料切削力数学模型的建立与验证图２㊀P T F E 材料切削加工技术研究已出版文献统计F i g ．２㊀S t a t i s t i c s o f p u b l i s h e d l i t e r a t u r e o f r e s e a r c ho nP T F Em a t e r i a l c u t t i n g t e c h n o l o g y９９４ 聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展倪㊀敬㊀崔㊀智㊀何利华等料的切削加工工艺(刀具㊁切削参数㊁冷却技术等);④P T F E复合材料的切削加工工艺.根据统计与预测,在２０１５年的全球氟聚合物市场中, P T F E及其衍生物产品占比高达６０％,且其全球市场占比正以每年７％的增速增长;到２０２２年,全球P T F E需求达到２９亿美元[１１Ｇ１２].目前,世界范围内P T F E材料的主要供应商有旭硝子株式会社(日本)㊁科慕(美国)㊁大金株式会社(日本)㊁３M(美国)等.我国虽然是P T F E材料的生产大国,但是P T F E材料相关产品的性能与国际先进水平差距很大,国内P T F E材料切削加工相关的研究也不够系统.随着我国 十四五 规划的提出,在航空航天㊁电子通信㊁光伏发电和生物医疗装备制造等重要领域必然会对P T F E零部件和其切削加工工艺提出新的要求.本文基于P T F E材料的材料特性㊁切削加工性和切削加工理论,对P T F E材料及其复合材料的切削工艺和应用研究现状进行了综述,根据P T F E材料切削加工过程中存在的主要科学问题和研究焦点进行了分析和总结,为P T F E材料的切削加工提供理论依据.２㊀P T F E材料的切削加工性P T F E材料在切削加工过程中被切削层在刀具作用下与工件表面分离,该过程是不可逆的且伴随有大应变和高温状态下的大变形,其中切削力㊁切削热㊁振动㊁加工表面质量等物理现象都与切削变形有关[１３].切削加工过程中材料的力学性能和热学性能是影响其切削变形的主要因素. P T F E材料具有强度和刚度低㊁硬度小㊁导热性差㊁线膨胀系数大等特点,使得其切削加工性较为独特.从微观角度出发,如图３所示,P T F E材料的分子链中每个碳原子连接的两个氟原子完全对称,使P T F E成为完全的非极性聚合物.分子链的完全非极性是导致P T F E材料宏观上力学性能不佳的主要原因[１４].为探究P T F E材料力学性能对其切削加工性的影响规律,研究者借助标准的力学性能检测技术研究了P T F E材料在不同温度㊁不同工况下的力学性能(如拉伸压缩强度㊁蠕变㊁硬度等)[１５Ｇ１９].表１列出了被广泛报道的P T F E材料力学性能参数.图３㊀P T F E材料的微观结构和热力学性能对切削加工特性的影响F i g．３㊀T h e i n f l u e n c e o fm i c r o s t r u c t u r e a n d t h e r m o d y n a m i c p r o p e r t i e s o n t h e c u t t i n g c h a r a c t e r i s t i c s o fP T F E表１㊀P T F E材料的力学性能T a b．１㊀M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o fP T F E力学性能数值/范围测试标准(A S TM)拉伸强度(M P a)２７．４~３４．３D６３８伸展率(％)２００~４００D６３８压缩强度(M P a)１１．８D６９５冲击强度(J/m)１６０D２５６A硬度(肖氏)D５０~D５５D２２４０弯曲弹性率(M P a)５５０D７９０拉伸弹性率(M P a)４００~５５０D６３８动摩擦因数０．１０．６９M P a,３m/m i n ㊀㊀此外,根据图３所示的P T F E分子链螺旋构象,该结构中氟原子与骨架碳原子的连接和紧密堆砌使得分子链产生很大刚性,分子链的高度规整又使P T F E产生高度结晶,这样便决定了P TＧF E具有高耐热性和高熔点[２０].但是,P T F E材料的热导率较低,约０．２０~０．２４W/(m K).其线膨胀系数较大,约１０ˑ１０－５~１５ˑ１０－５m/(m K),且对温度较为敏感,在特定温度(１５~２５ħ)下会发生突变[２１].P T F E作为非晶态高分子材料,玻璃态转变温度T g是其重要性质之一[２２Ｇ２３].该温度是指非晶态高分子材料由玻璃态转变为高弹态所对应的温度,对材料的工艺性能有重要影响,如图３所示.非晶态高分子材料通常处于玻璃态㊁高弹态(橡胶态)㊁黏流态三种物理状态.在非晶态高分００５中国机械工程第３５卷第３期２０２４年３月子材料切削过程中产生的切削热足以达到甚至超过材料的玻璃态转变温度T g ,使材料呈现出不同的切削特性,并影响切削质量.当切削加工过程材料温度大于或等于T g 时,非晶态高分子材料的分子链开始运动,材料呈现高弹特性甚至黏流特性,由于此时材料屈服强度较低,故能够获得较为光滑的已加工表面[２４].反之,当切削加工过程材料温度小于T g 时,非晶态高分子材料处于玻璃态,材料呈现出高断裂伸长率和高模量,此时获得的已加工表面更为粗糙[２５].目前,P T F E 材料应用广泛,生产厂家众多,在材料制备技术㊁生产工艺等因素的影响下,来自不同渠道的P T F E 材料自身的基础物理化学性能出现差异,其中,包括玻璃态转变温度T g .为精准调控P T F E 材料的切削工艺,必须对其T g 进行准确高效的测量.本文统计了使用不同方法测量所得P T F E 的玻璃态转变温度,见表２.表２㊀P T F E 材料的玻璃态转变温度T a b ．２㊀G l a s s t r a n s i t i o n t e m pe r a t u r e (T g )of P T F Em a t e r i a l 测量方法Tg (ħ)参考文献动态力学分析１３０[２６]㊁[２７]１１６[２８]电流测定法１１０[２９]热膨胀法１２３[３０]热刺激电流法１３０[３１]㊀㊀综上所述,可以将P T F E 材料的切削加工性总结为以下方面:(１)P T F E 材料的切削力一般为金属材料的１/２０~１/１０.由于P T F E 材料具有弹性模量低㊁刚度差等力学特点,致使其在切削加工过程中的切屑不能被完全去除[３２],并且可能会出现 避刀现象.最终导致出现加工毛刺㊁边缘过切㊁亚表面损伤和加工尺寸精度不佳等问题.(２)P T F E 材料的导热性较差,若切削温度过高且无法及时散发而累积在切削加工区域,会使P T F E 材料 软化 ,甚至出现 粘刀 焦化 等现象,最终导致工件表面质量差等问题.(３)P T F E 较大的线膨胀系数和对温度的敏感性则要求必须对其加工温度加以精确控制,避免由切削温度累积造成的工件变形,导致工件加工精度下降.３㊀P T F E 材料切削加工理论与工艺３．１㊀P T F E 材料的切削加工理论聚合物材料的广泛应用使其切削加工理论也得以发展.对聚合物材料切削去除机理的研究最早可追溯到２０世纪６０年代[３３].相较于金属材料,聚合物材料在切削过程中具有更明显的流变效应,使得其材料去除机理较为复杂.学者们对此开展了一系列研究,并将正交切削法㊁侧面方格变形观察法㊁高频摄像法㊁快速落刀法等研究金属切削变形和去除机理的实验方法运用于聚合物去除机理的研究过程.通过高速摄影观察工件侧方预制方格的变形情况可以发现[３４]:P T F E 材料切削过程中,切屑平滑而连续地产生,工件材料在刀具的作用下受到垂直于切削方向的拉伸应变和沿着切削方向的压缩应变.在该过程中,生成的切屑厚度几乎等于切削深度.这是由于P T F E 具有较高的橡胶类弹性,断裂伸长率大,在切削过程中被去除的材料层会在高弹性变形的作用下与工件表面发生 劈裂 现象从而分离.材料的切削过程是一个大应变/应变率㊁非线性的过程,该过程涉及弹塑性力学㊁摩擦学㊁传热学等多学科交叉,仅用实验法和传统解析法对切削过程开展分析研究具有一定难度,且实验装备误差㊁实验人员操作熟练程度以及其他外界因素都不可避免地影响着实验精确性.为更准确㊁高效㊁直观地研究聚合物材料的切削去除机理,有限元仿真技术逐渐成为研究者的关注焦点之一.有限元切削仿真过程中,材料的本构模型至关重要,它必须能够将材料在切削过程中的应力应变等力学响应准确传送至仿真软件,以提高仿真结果精度.目前,由金属切削理论发展而来的J o h n s o n ＧC o o k 本构模型在多数聚合物材料切削仿真研究中得以应用[３５Ｇ３６].Y A N G 等[３７]针对聚合物材料高密度聚乙烯(h i g hd e n s i t yp o l y e t h yＧl e n e ,H D P E )在不同切削深度下的材料去除行为开展研究,从力学性能试验获得的材料真实应力应变曲线出发,结合材料的剪切损伤破坏准则和屈服破坏准则,使用J o h n s o n ＧC o o k 本构模型开发了一种显式有限元模型,通过该模型研究了H D P E 正交切削过程中不同切深和刀具角度下材料的成屑机制,结果表明材料去除层剪切带内的应力大于 刀屑 接触界面处的应力,且切屑卷曲直径随着摩擦因数和切削深度的增加而增加.为更准确表达聚合物材料自身弹性和黏塑性对仿真结果的影响,F U 等[３８]采用M u l l i k e n ＧB o yc e 本构模型对热固性聚合物材料的去除机理开展了有限元仿真研究,如图４所示,结果表明:当未变形切屑厚度为１０μm 时,刀具的移动使 刀工屑 接触区域的拉伸裂纹不断扩展,进而形成连续切屑,而切屑背面的塑性变形大于切屑正面的塑性变形,导致切屑的弯曲;当未变形切屑厚度为２０１０５ 聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展倪㊀敬㊀崔㊀智㊀何利华等μm和３０μm时,材料去除机理与上述过程一致;当未变形切屑厚度增加至５０μm时,切削层材料的去除和切屑的形成则是由拉伸裂纹的扩展和随后的突然剪切引起的;当未变形芯片的厚度增加到１００μm时,产生了不连续切屑,这是由于切屑几乎没有发生塑性变形,聚合物材料的高交联性能导致切削层材料很难通过分子链段的运动来适应芯片变形,从而使拉伸裂纹扩展至工件表面之后直接断裂,切屑直接从工件剥离.(a)切削深度１０μm(b)切削深度５０μm(c)切削深度１００μm图４㊀不同切深下热固性聚合物材料去除机理仿真结果[３８] F i g．４㊀S i m u l a t e d r e s u l t s o fm a t e r i a l s r e m o v i n g m e c h a n i s m o f t h e r m o s e t p o l y m e r u n d e r d i f f e r e n t c u t t i n g d e p t h s[３８]在聚合物材料切削加工理论方面,剪切面理论被广泛应用,如图５所示.剪切角与切削变形密切相关,从而成为了研究者的关注重点.目前常用的剪切角计算公式有M e r c h a n t和L e ea n dS h a f f e r公式:φ＝π４－β２＋γ２(１)φ＝π４－β＋γ(２)其中,φ为剪切角,γ为刀具前角,β为摩擦角.β可通过下式计算:F f/F c＝t a n(β－γ)(３)式中,F f为垂直于切削运动方向的切削分力;F c为切削运动方向的切削分力.图５㊀切削过程剪切面模型F i g．５㊀S h e a r p l a n em o d e l o f c u t t i n gp r d e s s在聚合物正交切削过程中,M e r c h a n t剪切面理论可以在避免测量切屑厚度的前提下有效确定剪切角的大小,且在一定的切削条件下,聚合物切削过程的剪切角保持恒定(约４５ʎ).此外,研究者还发现:聚合物材料切屑与工件的分离是通过断裂发生的,切屑形成过程是由材料的剪切屈服和塑性弯曲行为决定的[３９Ｇ４１].在此基础上, WY E T H[４２]在N y l o n６６正交切削过程中不仅考虑了M e r c h a n t和L e e a n dS h a f f e r剪切面理论的精确性,同时还考虑了材料的断裂韧性与分离能对剪切角大小的影响,并引入A t k i n s剪切面理论,结果表明,当刀具前角较大时,M e r c h a n t理论对剪切角的预测值低于实验值,而L e e a n dS h a fＧf e r理论的预测值高于实验值,A t k i n s理论的预测值与实验值更加接近;当刀具前角较小(０ʎ)时,三种剪切面理论的预测值与实验值保持了良好的一致性,但是L e e a n dS h a f f e r理论的预测值在切削深度较小时略低于实验值.在P T F E材料正交切削过程中,观察到切屑不易从工件表面完全分离,切屑形成过程中会产生严重的撕裂等塑性变形,从而导致工件表面被 过度去除 并生成不规则毛刺,如图６所示[４３].结合正交切削实验和剪切面理论,可总结出P TＧF E切削过程材料去除机理和切屑毛边的生成机理:切削过程中切屑所受真实应力小于P T F E的压缩断裂应力,故切屑为连续状态;刀尖区域的材料在刀具的作用力下向切屑边缘流动,在切屑边缘形成片层状结构,在应力集中效应下片层状结构出现裂纹,随后在切削力作用下扩展,最终形成切屑毛边[４４].目前在P T F E等聚合物切削机理和理论方面,对P T F E材料的切削本构模型和切削仿真研究报道较少,且无论仿真研究还是实验研究,大部分研究集中于正交切削过程,分析方法和基础理论大多沿用金属切削理论.正交切削是一种较为简单的切削方式,可以分析解释单一或少数参数２０５中国机械工程第３５卷第３期２０２４年３月㊀㊀㊀㊀(a)切屑形成的早期阶段㊀㊀㊀㊀(b)切屑形成的中间阶段㊀㊀㊀㊀㊀(c)切屑形成的后期阶段图６㊀P T F E切削过程 过度去除 现象[４３]F i g．６㊀E x c e s s i v e r e m o v a l i nP T F Ec u t t i n gp r o c e s s[４３]下P T F E材料的去除机理㊁材料失效机理和成屑机制.现有研究表明P T F E材料的切削机理因切削深度㊁刀具角度而异.P T F E材料自身属性如玻璃态转变温度T g㊁是否采用填料改性等同样是影响其切削机理的重要因素.此外,P T F E材料作为非晶态高分子材料,其制造工艺的细微区别会造成其结晶度的差异,导致P T F E材料的力学性能发生变化进而影响其切削特性.在实际生产加工过程中,P T F E材料的车削㊁铣削㊁钻削等方式相较于正交切削更为复杂,且切削模式不唯一.因此,将正交切削用于P T F E材料切削机理的解释较为理论化且存在一定的局限性,需综合考虑P T F E材料自身特性㊁刀具材料和几何结构㊁切削参数㊁冷却方式等因素,结合正交切削机理对不同切削工艺进行综合分析.３．２㊀P T F E材料的切削工艺P T F E材料切削过程切削力一般为金属材料的１/２０~１/１０,但由于其弹性模量低㊁具有高弹性和导热性差等特点,容易在切削过程中出现避让变形和热变形等问题,导致加工质量难以保证,因此,选择合适的切削刀具㊁加工用量㊁冷却技术和装夹方式尤为重要.３．２．１㊀刀具的选择选用合适的刀具是保证切削质量的重要基础.首先,不同材料刀具的硬度㊁耐磨性甚至表面粗糙度都对切削加工质量有着重要影响.目前常用的P T F E材料切削刀具主要有硬质合金㊁高速钢㊁立方氮化硼㊁陶瓷㊁金刚石刀具等.由于P TＧF E材料的硬度较低,故刀具材料的硬度对其加工质量的影响相对较小[４５].王方凯[４６]对P T F E 薄壁件的车削工艺进行了探究,在此过程中分别使用刀具角度㊁刀刃锋利度相同的硬质合金和高速钢刀具,对于薄壁件,刀具抗振能力是影响加工质量的重要因素;该研究发现,P T F E薄壁件切削过程中高速钢刀具在抗振能力㊁已加工表面粗糙度㊁螺纹完整性㊁已加工表面毛刺方面,高速钢刀具均优于硬质合金刀具,因此,为保证P T F E薄壁件的加工质量,选用了高速钢刀具,此外还指出须定期修磨刀具,保证其锋利度也是提高加工质量的重要因素.朱春江[４７]使用硬质合金刀具和立方氮化硼刀具对航空发动机产品中P T F E零件车削加工表面粗糙度的变化规律开展了研究,由于这些零件之间的配合面有接触关系,且要求具备密封功能,故应具有较小的表面粗糙度,结果表明,使用立方氮化硼刀具时加工表面粗糙度最佳,达０．２~０．４μm;同时还指出在后续的研究中可使用金刚石刀具,因为其刀具本身表面粗糙度较小(０．０２５μm),可以在加工过程中再次优化P T F E材料加工表面的粗糙度.由于P T F E材料导热性较差,切削过程切削热的积累会造成已加工表面质量的下降,故刀具材料的导热性也对P T F E材料的加工质量有重要影响.针对该问题,颖惠民等[４８]使用三种导热性不同的刀具(硬质合金㊁陶瓷和金刚石刀具)进行了P T F E车削实验,结果表明,使用金刚石刀具时工件表面形貌最好;而使用陶瓷刀具时,由于陶瓷刀具散热效果较差,导致工件表面形貌较差,出现了 波浪 状的涌起,如图７所示.刀具必须具有合理的几何形状.刀具角度是确定刀具几何形状的重要参数.P T F E材料强度低㊁切削力较小,故可以选择较大的前角和后角.但如果刀具前后角过大,会导致刀具散热面积的３０５聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展 倪㊀敬㊀崔㊀智㊀何利华等(a)硬质合金刀具(b)陶瓷刀具(c)金刚石刀具图７㊀不同材料刀具车削P T F E 材料表面形貌(拍摄尺寸１５００μmˑ１０００μm )[４８]F i g ．７㊀T h e s u r f a c em o r p h o l o g y o fP T F Et u r n i n g wi t h c u t t i n gt o o l s o f d i f f e r e n tm a t e r i a l s (t h e c a p t u r i n g s i z e a s １５００μmˑ１０００μm )[４８]减小和切削区域内切削热的堆积,影响工件加工质量.此外,为降低P T F E 材料高回弹性对切削质量的影响,刀具还应尽量锋利.如图８所示,对于P T F E 车削和铣削,刀具角度选择如下:车削刀具的前角γ和后角α理想取值范围分别为１５ʎ~２５ʎ和２０ʎ~３０ʎ,铣削刀具的前角γ和后角α的理想取值范围分别为２０ʎ~４５ʎ和１５ʎ~３０ʎ;为了提高刀尖强度和散热性,并减小切削抗力,主偏角的理想取值为κr ＝９０ʎ,副偏角取值范围为１０ʎ~１５ʎ;此外,切削过程中刀具刃倾角的正负和大小决定了切屑流向,若切屑流向已加工表面,则会与(a)车削刀具角度(b)铣削刀具角度图８㊀P T F E 切削时关键刀具角度的选择F i g ．８㊀S e l e c t i o no f k e y t o o l a n g l e s f o rP T F Ec u t t i n g已加工表面发生摩擦,导致表面质量下降,因此刃倾角应取正值,考虑到P T F E 材料切削过程的稳定性和刀具实际前角,最终选择刃倾角取值范围在１０ʎ~１５ʎ之间;对于钻削加工,为避免切屑黏附在钻头棱边和螺旋槽上而造成切削温度上升,前角应增大至３５ʎ~４５ʎ[４９Ｇ５０].综上,刀具的材料和几何参数均对P T F E 材料的加工表面质量有重要影响.受到P T F E 材料自身高弹性㊁导热性差等特性的影响,需使用较为锋利(刀尖圆弧半径小㊁具有大前角和后角)且导热性较好的刀具对其进行切削加工.立方氮化硼和金刚石刀具均展现出良好的加工性能.目前,对P T F E 材料切削刀具选择的研究大都集中于小批量生产的零部件以及单一工步切削实验研究方面,由于P T F E 材料比刀具材料的刚度㊁强度更低,故在短时间内的切削加工过程中刀具几乎不出现磨损.P T F E 材料切削过程刀具磨损对材料切削加工特性及已加工表面质量的影响还未引起广泛关注.此外,随着切削刀具技术的发展,具有表面微结构的刀具㊁涂层刀具已广泛应用于金属/非金属材料的切削加工过程,但是在P T F E 材料切削加工过程中的应用还鲜见报道,因此,对选择适当的刀具以实现P T F E 材料的高质量加工仍需深入研究.３．２．２㊀切削用量和冷却技术严格准确的工艺流程㊁适当的切削用量和冷却技术是保证P T F E 材料高质量切削的必要条件[５１].早在２０世纪９０年代,朱华峰[５２]就对雷达产品中的P T F E 高频绝缘零件切削加工技术开展了研究,并对P T F E 高频绝缘零件的车削㊁铣削㊁钻削和攻丝用量进行了讨论.通常,可以将P T F E 加工表面出现烧焦现象作为限制切削速度的参考;此外,当进刀完成后停留一定时间,如图９所示,可以使因工件刚性差㊁弹性高所引起的 避刀 变形在弹性恢复过程中切除,从而提高P T F E 材料的加工精度和表面质量[４８,５３].C U I等[５４]在固定主轴转速(８００r /m i n)的工况下开展了不同切深(０．２~１．０mm )和不同进给量(０．１~０．５mm /r )下的P T F E 车削试验(P T F E 工件尺寸为ϕ３０mmˑ８０mm ),他们观察到所有工况下均生成了连续切屑,且在特定工况下由于切屑刚度较低,十分容易缠绕在工件表面且不易分离,如图１０所示,从而导致切削力增大和摩擦热增加;为避免这些加工不利因素的出现,最终确定较为恰当的粗车削上述尺寸P T F E 工件的切削用量如下:主轴转速８００r /m i n ,切深０．８mm ,进４０５ 中国机械工程第３５卷第３期２０２４年３月。

聚四氟乙烯板材技术参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚四氟乙烯板材是一种重要的工程塑料材料，具有很高的化学稳定性和热稳定性。

它由聚合物乙烯基氟共焦聚合而成，其分子结构中氟键的极性强化了固体材料的抗化学侵蚀性和电介质性能。

因此，聚四氟乙烯板材广泛应用于电力、化工、电子、建筑、医疗等领域。

聚四氟乙烯板材具有优异的机械性能，弯曲强度高，耐疲劳性好，可在广泛的温度范围内使用。

它的耐磨性和耐腐蚀性也非常出色，能够抵御多种有害物质的侵蚀，确保其在恶劣环境中的长期稳定性和可靠性。

此外，聚四氟乙烯板材还具有良好的绝缘性能，能够有效地阻止电流的传导。

它的绝缘性能不会受到湿度、温度变化和高频电场的影响，因此被广泛应用于电子设备和电子元件的制造。

在建筑行业中，聚四氟乙烯板材的耐候性和抗老化性能使其成为一种理想的材料。

它能够抵御紫外线和酸雨等自然因素的侵蚀，保持长期的外观和性能稳定。

总之，聚四氟乙烯板材作为一种优质的工程塑料材料，具有多种优异的性能，适用于多个领域的应用。

本文将重点介绍其技术参数，以期更全面地了解和应用这一材料。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织和安排进行介绍。

下面是"文章结构"部分的内容：2. 文章结构本文主要围绕聚四氟乙烯板材的技术参数展开讨论。

整篇文章分为以下几个部分：2.1 技术参数1：本部分将详细介绍聚四氟乙烯板材的第一个技术参数。

包括该参数的定义、测量方法、常见数值范围以及对应的应用领域。

同时，将结合实际案例或实验数据，说明该技术参数在实际应用中的重要性和影响因素。

2.2 技术参数2：本部分将详细介绍聚四氟乙烯板材的第二个技术参数。

同样地，将阐述该参数的定义、测量方法、常见数值范围以及应用领域。

通过相关数据和实例，进一步说明该技术参数在聚四氟乙烯板材行业中的作用和影响。

2.3 技术参数3：本部分将深入探讨聚四氟乙烯板材的第三个技术参数。

包括该参数的定义、测量方法、数值范围以及应用领域。