聚四氟乙烯复合保持架材料的试验对比分析

———————————————作者简介：李同生（1953—），男，教授，从事聚合物摩擦材料研究40余年。

PTFE 复合材料摩擦学性能的研究李同生辛元石（聚合物分子工程国家重点实验室复旦大学高分子科学系，上海200433）摘要：纳米科技、纤维化处理和新型材料等高新技术的发展为改善聚四氟乙烯（PTFE ）的耐磨性提供了新途径。

PTFE摩擦学改性的目的之一在于提升其抗蠕变性，而摩擦过程中PTFE 能否在对偶表面形成牢固附着的转移膜仍是PTFE 润滑、耐磨材料研究应倍加关注的重点。

关键词：聚四氟乙烯；复合材料；纳米技术；转移膜0前言众所周知，聚四氟乙烯（PTFE ）具有优异的润滑性、优良的耐腐蚀性和热稳定性。

然而，PTFE 具有耐磨性差、易发生低温蠕变（冷流）等固有缺点，很大程度上限制了其单独作为润滑材料的使用。

相关研究也几无例外地围绕着如何改善和提升PTFE 的抗蠕变性和抑制其特有的片晶滑移式磨损而展开。

近年来，纳米科技、纤维化处理和新型材料等高新技术的发展为此提供了有效的手段。

纳米PTFE 的小尺寸化，可以有效减小片晶滑移式磨损，仅2%（质量分数）的添加量就可以得到具有很好润滑性的聚甲醛自润滑材料［1］。

此外，通过将纳米PTFE 浸渍到微米至亚毫米级孔隙中，使其作为润滑剂固定在钢板－青铜粉烧结形成的多孔层上，可以制得氟塑料－铜粉烧结层－金属板材结构的三层复合材料。

纤维化使PTFE 高分子链得以在聚集形态和结构上得到改变，从而大幅度提升PTFE 的拉伸、抗压强度等宏观力学性能，同时也有效抑制了PTFE 的磨损。

通过摩擦学材料设计，将PTFE 纤维与芳纶等其他纤维以织物形式复合，并通过浸渍树脂等手段，可研制出高承载、高耐磨的自润滑衬里材料［2］。

利用金属基体的高强度将PTFE 约束在高力黄铜基材中而设计出的镶嵌型PTFE 自润滑材料，在显著提升其承载能力的同时，还具有摩擦因数小、耐磨寿命长、适用温度宽、抗冲击性能好及对粉尘等恶劣环境适应性强等优点，从而极大地拓宽了PTFE 在工程机械、水利水电工程等领域的应用。

多元填充聚四氟乙烯基复合材料摩擦学性能李文忠，王黎钦，古乐，郑德志哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江省哈尔滨市 150001E-mail: wenzhonglee@摘要：为了研制PTFE基粘弹-摩擦型阻尼材料，采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS混合填充PTFE基复合材料，利用环-块式磨损试验机，研究了在干摩擦条件下的摩擦学性能；用扫描电镜观察了磨损表面形貌，分析了材料的磨损机理。

结果表明：混合填充PEEK和PPS时，材料的摩擦系数比单独添加任何一种都有所增大，当二者质量分数相等时，摩擦系数最大；磨损率的变化趋势与摩擦系数的相同；随着PEEK含量的增加和PPS含量的减少，材料的磨损方式由疲劳剥落磨损为主转变为犁削、粘着磨损为主。

PTFE含量的增加，使得复合材料的摩擦系数减小，而磨损率有所增大。

综合考虑认为，混合填充的复合材料具有较高的摩擦系数和较好的耐磨性，能够满足粘弹-摩擦阻尼材料的需要。

关键词：聚四氟乙烯聚醚醚酮聚苯硫醚摩擦学性能1. 引言聚四氟乙烯（PTFE）具有优异的物理化学性能，耐腐蚀性极强，耐高低温，是一种广泛应用的高性能工程塑料。

利用PTFE的粘弹阻尼和摩擦阻尼耗能，可以在苛刻条件下的机械结构中作为减振元件应用，为了提高这种减振结构的阻尼性能，需要从提高材料的粘弹阻尼和摩擦阻尼两个方面研究。

为此需要提高材料的摩擦系数，同时需要提高材料的耐磨性，以提高材料的使用寿命。

因为PTFE本身的摩擦系数很小，且耐磨性很差，限制了在减振工程中的应用。

当其中加入某些无机颗粒或高分子聚合物等填料后，材料的摩擦系数会有所提高，同时耐磨性得到很大的提高，人们已经对填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能进行了很多的研究[1~4]。

用于填充PTFE的聚合物材料很多。

聚醚醚酮（PEEK）和聚苯硫醚（PPS）都具有机械强度高、耐热、耐腐蚀、耐磨、抗蠕变等性能[5，6]。

研究发现，PTFE中混合添加PEEK和PPS能够改善材料的粘弹阻尼性能，而国内外有关PEEK、PPS混合填充PTFE基复合材料摩擦学性能研究还未见报道，本文采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS混合填充PTFE基复合材料，研究了干摩擦条件下不同材料配比对复合材料摩擦学性能的影响，并分析了磨损机理，期望为PTFE基复合材料在减振中的应用提供依据。

聚四氟乙烯性能分析(总1页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除聚四氟乙烯性能分析在低结晶度时更易延展。

PTFE的拉伸强度一般在10~30MPa，与聚乙烯相当；拉伸弹性模量约400MPa，略低于高密度聚乙烯，回弹性差；冲击强度则不及聚乙烯；弯曲强度和压缩强度较低，%形变时约为10MPa。

PTFE受载时容易出现蠕变现象，其蠕变和应力松弛受温度、时间、负荷等影响，也和它的分子量、结晶度有关。

PTFE的最佳刚性所对应的结晶度为75%~80%时，高于此结晶度时耐蠕变性随结晶度的进一步增加而减小。

应力松弛是指高分子材料在应变保持一定的情况下应力随时间推移而减少的现象。

如聚四氟乙烯垫圈在螺栓的压缩负荷作用下产生应力松弛，引起螺栓紧压力的降低而发生连接处的泄露。

PTFE耐疲劳性优异，与其他塑料不同，PTFE不会出现永久疲劳破坏，即使因疲劳而破坏，但仍能保持其物理的完整性，维持着一个”剩余的“疲劳强度。

PTFE具有螺旋形结构，分子较僵硬，分子间的吸引力很微弱，因而分子间很易滑动。

其摩擦系数是塑料中最低的。

且在使用中无爬行现象（动、静摩擦系数较接近，如钢对它的动、静摩擦系数可低至，其自身摩擦系数可低至），是一种良好的减摩、自润滑材料。

PTFE中与每个碳原子连接的两个氟原子完全对称，碳氟两种原子又以共价键相结合，所以在分子中没有游离的电子，故介电常数极小，为（频率6~3000兆周/秒），且不随湿度急剧变化而变化，耐电弧性大于300s。

功率因数小于（60~3000兆周/秒），耐电晕放电性不佳，比聚乙烯差。

它的介电损耗角正切值也很小，即使频率改变引起的变化也很小。

介电损耗角正切值在0~240℃的变化不大，0℃以下变化较大，—80℃时达最大值。

PTFE瞬时介电强度在60Hz时，结晶度在50%~80%时无变化，一般为450~500V/mil（对薄膜达1500~2000V/mil），但数均分子量降低时介电强度稍有下降。

PTFE永久性建筑膜材的性能对比分析本文根据上海市工程建设规范《上海膜结构检测规程》DG/TJ08-2019-2007和国家标准《玻璃纤维建筑膜材》GB 25042-2010的标准检测方法，在上海同济建设工程质量检测站和国家玻璃纤维产品质量监督检验中心对国内生产的膜材和进口同类型膜材进行了全面性能检测，得到抗拉强度、撕裂强度、焊接强度、双轴拉伸弹性模量、泊松比、耐湿热老化、抗折叠等性能等的数据，对比分析国产PTFE永久性建筑膜材的性能。

本实验结果可为国内膜结构工程在材料选择提供参考。

1.单轴抗拉强度[2]、断裂伸长率试验采用的试样为长条状，采用切割条样法准备式样，剪取试样的长度方向平行于膜材的径向或纬向。

试样的有效宽度为50±0.5mm，试样总长度为300±1mm，距端部50mm处为夹持线。

实验采用等速伸长实验机，恒定伸长速率为100mm/min，精度为±10%。

隔距长度为200±1mm。

实验环境温度为常温20±2oC，相对湿度为65%±3%[3]。

实验对国产膜材与美国进口同类型号膜材的抗拉强度和断裂伸长率进行对比测试，膜材厚度均为0.6mm，测试结果如下表1所示。

从测试数据可知，国产膜材的抗拉强度要高于美国进口同类型号的膜材，能够满足国内膜结构的设计要求。

单轴张拉试验2.撕裂强度实验采用等速伸长实验机，恒定伸长速率为100mm/min，精度为±10%。

隔距长度为50±1mm。

实验环境温度为常温20±2oC，相对湿度为65%±3%。

将画有梯形的条形试样，在其梯形短边中点剪一条一定长度的切口做为撕裂起始点（如图1所示），然后将试验沿夹持线夹于拉力试验机的上下夹具口内，对试样施加连续增加的负荷，使试样沿着切口撕裂并逐渐扩展至试样全部撕裂[3]。

实验对国产膜材与美国进口同类型号膜材的撕裂强度进行对比测试，膜材厚度均为0.6mm，试验共测试了5组试样，试验平均值结果见表2所示。

智能制造数码世界 P.256聚四氟乙烯树脂的性能测试及影响刘莲 福建三农新材料有限责任公司摘要 ：聚四氟乙烯树脂的性能与后期氟塑料制品的加工应用手段和质量有着紧密关联。

不同的技术要求对应不同用途，因此用户对聚四氟乙烯树脂的性能测试要求也就越大。

我们对聚四氟乙烯树脂各项性能测试的重要意义在于，首先为用户正确掌握或使用性能提供了具体的数值依据；同时，生产企业可以通过检测数据控制生产质量，了解加工性能，并对其改进配方、优化工艺、进行新产品开发和研究提供数据等。

开展检测工作是企业发展不可或缺的重要手段。

关键词：聚四氟乙烯树脂 测试 影响1.前言氟原子是所有元素中电负性最高的活泼元素，其原子核离电子的距离较近，对原子的作用力极强，极化率小。

氟原子的特性构成了含氟聚合物在性能上具有共性，而且氟含量越高，体现的综合性能越好。

含氟聚合物是高分子材料中综合性能最优异的材料之一，它具有突出的化学稳定性、耐热性、自润滑性、耐大气老化性等特性，常被应用在材料的关键部位，对抵抗恶劣环境起到了特殊作用，是不可或缺的功能材料。

含氟聚合物包括聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、全氟烷氧基聚合物、乙烯、四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯等，其中聚四氟乙烯应用最广泛。

PTFE作为含氟材料的主要品种，市场应用前景非常广阔，而且我国具有得天独厚的资源优势，属于国家重点发展的产业。

目前我国已经成为全球PTFE主要生产国，但在技术、产品方面仍与国外有较大差距。

、PTFE相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上，一般为数百万（聚合度在104数量级，而聚乙烯仅在103），一般结晶度为90～95%，熔融温度为327～342℃。

聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较碳稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。

这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。

随着聚四氟乙烯加工技术的发展，聚四氟乙烯制品已远远不只是传统的“棒、管、板、膜”了，还有聚四氟乙烯长短纤、聚四氟乙烯单双向拉伸管、双向拉伸膜以及膨体聚四氟乙烯密封材料；还有憎水透气膜、亲水过滤膜、含氟复合材料以及异形零件等等，举不胜举。