全方位解读PTFE的共混改性

abinsong

液晶聚合物(LCP)是聚合物家族中的独特成员，它是指在液态时大分子链的某些部分仍然能够相互呈有序排列的聚合物。聚苯酯又称聚对羟基苯甲酸苯酯，是热致型液晶聚合物的一种，为链状线型分子，结晶度很高(大于90％)，使它难以熔融流动，一般采用模压成型。1970年美国金刚砂公司首先开发成功该产品；我国晨光院于1971年开始聚苯酯的研制工作，1985年中试鉴定。聚苯酯在较大的温度范围内具有很高的刚性、极高的耐压缩蠕变性、高的热稳定性，即使加热到538℃也不熔融，同时兼具导热和绝缘性以及优良的耐溶剂性和耐辐射性能。由于PTFE的特殊成型工艺，所以用于改性PTFE的液晶聚合物必须具备极高的耐热性，且熔融状态下粘度很大，能满足PTFE的烧结条件。具备上述条件的液晶聚合物以均聚的聚对羟基苯甲酸苯酯最适合。20世纪60年代，美国Carbomnclum公司就开始了PTFE／聚苯酯材料的试制。1973年，日本大金公司生产、销售了这种材料，商品名为“Polyflon 7060”。1979年以后，日本住友化学工业公司从金刚砂公司买来聚苯酯生产技术并加以改性，生产出该类共混材料并大量上市，其牌号有EkonolS200、EkonolS230、EkonolS300和EkonolS330等。20世纪80年代以来，此材料市场需求迅速增加。
    据报道，采用热致型液晶聚合物作为PTFE的改性剂，可以将PTFE的耐磨损性提高100多倍，明显地改善了PTFE的耐磨损性，并且保持了摩擦系数低的特点。
    液晶聚合物改性PTFE耐磨性能机理为：液晶聚合物在高温下熔融后具有极好的流动性，形成热迁移；这种热迁移的结果使液晶聚合物在PTFE基体内沿PTFE的空隙向四周迁移流动形成微纤。在合金组成配比及烧结温度适宜的情况下，这些微纤最终相互连接，在PTFE基体内形成致密而均匀的立体网络；这些网络把PTFE基体紧紧地包络起来，起到加固作用，极大地限制和阻止了PTFE的带状磨损，使PTFE的磨损变成了细小的粒子犁耕磨损，从而改善了PTFE的磨损形式和历程，提高了PTFE的磨损性能。

其它塑料改性PTFE
Thierry等将电子辐射后的四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(FEP)与PTFE混合，在氮气中通过高温烧结制成自润滑复合材料。研究表明：当FEP的填充量分别为35％和50％时，对应的复合材料的摩擦系数为0.09和0.11，均低于纯PTFE的摩擦系数；当滑动速度分别为0.01 m／s和0.05 m／s时，复合材料的磨损率各为8.6×10－6mm／(N•m)和7.7×10－6mm／(N•m)，均远远低于纯PTFE的磨损率[各为0.43×10－6mm／(N•m)和1.2×10－6mm／(N•m)]；与硬颗粒填充的PTFE复合材料相比，没有刻蚀对摩面的副作用。当共混物中含FEP 35％时，可显著提高PTFE的拉伸强度，说明这两种聚合物相容性较好。日本开发一种PTFE／PFA(可溶性PTFE)材料，用它制成球阀的密封材料，不仅提高了耐用性而且制品易于热焊接。国外用PTFE和聚氨酯的嵌段共聚物(FPV)制作人工心脏血液及血液循环用的弹性材料，这种材料不仅满足耐久性、弹性、强度和成型方面的要求，而且在与血液接触时既不会使血液变质，也不会破坏血液成分，最重要的是不会形成血栓。
    聚苯硫醚改性PTFE共混材料(PTFE／PPS)具有优良的耐蠕变性和尺寸稳定性。该共混材料中，PPS质量分数一般为20％—40％，为了提高共混材料机械性能，通常还填充了其它无机材料，如玻璃纤维、碳纤等。北京化工学院张洪波等人采用PTPE／PPS(质量比75／25)共混材料制得了满足超重力场旋转填充床要求的孔隙率高达80％以上、孔径为毫米级、具有压缩强度较高和使用温度范围宽的多孔填料。
    PTFE乳液用于金属喷涂时，与基材的附着性差，膜柔软。为了改善这些性能，通常采用其它高分子材料(如酚醛树脂、聚丙烯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚等)与其共混，可使改性后的PTFE涂料漆膜硬度、耐磨耗性得到提高，且能在低温下成膜。例如PTFE与PPS混合制得的涂料，对金属有紧密附着性，既耐热又耐腐蚀，可用作高温下耐油、酸、有机物、无机盐化工设备的防护涂层，也可用在炊具、点心模具、橡塑模具上作脱膜涂层。
    纳米材料是近年发展起来的具有优异性能的新材料，它具有良好的塑性及韧性，其硬度和强度比普通液晶材料高4—5倍。PTFE的磨损本质在于在外力的作用下大分子发生滑移或断裂，从而使材料被拉出结晶区并成片状转移到偶件表面，造成粘着磨损。在PTFE中填充Al203后，其硬度、压缩强度、弹性模量及抗蠕变性能都可以得到不同程度的提高，这是由于在其与金属表面接触时，填料起承载作用；同时PTFE大分子受到填充物的牵连，不象在非填充PTFE中那样容易解脱，因而耐磨性明显提高。
    值得注意的是，虽然纳米Al203可以提高PTFE的耐磨性，但会导致严重的塑性变形；而且不是纳米填料的含量越高，填充PTFE复合材料的耐磨性越好。何春霞等曾测量出填充PTFE的磨损质量损失与载荷的关系数据；当纳米Al203质量分数为10％时，材料性能较好。因此只有在基体中加入适量的纳米Al203，才能使PTFE的硬度和强度都有所增加，既提高PTFE的耐磨性，又不会导致严重的塑性变形。

mandy

受教了，谢谢