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PTFE微粉在塑料填充改性和抗滴落剂中的应用
发布者:深圳市瑞尔塑料贸易有限公司 发布时间:2014-03-20 点击率:220

 


聚四氟乙烯PTFE超细微粉在工程塑料领域主要应用于两方面:耐磨润滑剂、防滴落剂。耐磨润滑剂与防滴落剂的化学成分均为聚四氟乙烯,不同之处在于:耐磨润滑剂的分子量在30万左右,防滴落剂的分子量在400万——500万左右。小分子量的聚四氟乙烯加入到塑料、橡胶、涂料等材料中能够明显降低材料表面的摩擦系数,提高材料本身的抗磨损性能,同时能起到内润滑以及脱模的作用;大分子量的聚四氟乙烯在受到螺杆的剪切力的作用下纤维化从而形成网状结构,起到防滴落的作用。

 

一、聚四氟乙烯PTFE超细微粉耐磨润滑剂应用

 

    聚四氟乙烯PTFE超细微粉在工程塑料中的改性主要是利用PTFE超细微粉的优异特点对一些树脂进行合金化处理,目前研究与应用前景看好,如PTFE/POM、PTFE/PPS、PTFE/PA、PTFE/PI、PTFE/PEEK、PTFE/PMIA、PTFE/LLDPE、PTFE/PES、PTFE/PPO、PTFE/PC等合金产品源源不断被开发出来。

PTFE改性聚甲醛(POM):

    POM具有极好的力学、化学和电性能,广泛应用于汽车、电子、精密机械和建材。国内采用冷压-热烧结工艺研制出一系列不同PTFE含量的的POM/PTFE的共混物,可以明显改善摩擦磨损性能、韧性、抗蠕变性和外观;还有通过高速混合PTFE和增韧增容改性后的POM挤出造粒制得合金粒料,使改性后POM的摩擦磨损性能得到现状改善,其改善机理在于PTFE转移膜的形成;国外通过机械共混方法制备多种POM/PTFE共混物,即POM分别与PTFE、涂覆偶联剂PTFE、经过化学处理的PTFE等数种PTFE共混,结果表明经过化学反应处理的、加偶联剂的PTFE与POM之间产生很强的粘附作用,具有非常优异的性能。这类材料一般用于齿轮类(如咖啡机、打印机、泵奶器)部件,国外生产厂商比较出名的PTFE改性POM材料如美国杜邦Delrin POM 100AF、500AF和日本三菱Iupital POMFL2010、FL2020等。

PTFE改性聚苯硫醚(PPS):

    PPS缺点在于耐冲击性能较差、而且加工成型困难。由于PTFE惰性表面很难与PPS进行粘接,日本从提高表面亲和力的观点出发,采用增溶剂以降低两相界面张力,并采用在高剪切速率下进行混炼的技术,使该非相容体系合金化。
    国内利用PPS粉与混合剂混磨后,加入PTFE粉制成涂料,使得涂层具有优异的摩擦磨损性能、附着性、柔韧性和防粘性,其混合剂一般采用乙醇、水、二氧六环十二烷基磺酸钠的体系。PTFE/PPS合金解决了PPS熔体流动速率高、难以直接模塑成型的问题,在300℃以上仍能保持较高的力学性能,主要用于耐腐蚀的泵、阀、垫圈,以及动态密封、轴套、汽车引擎阀盖、色谱仪滑动密封件和导向件等。


PTFE改性聚酰胺(PA):

    PA添加PTFE主要是提高其滑动性,据资料介绍,当PTFE填充量大于10%时候,PA的减摩耐磨性明显得到提高,如在PA体系中同时添加能于、与其部分相容的线型低密度聚乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%,PTFE10%,二者协同效应非常好,无论是从提高复合材料的性能,还是降低成本方面考虑,都是非常理想的改性方法。

PTFE改性聚酰亚胺(PI):

    PI作为一种新型的工程塑料主要用于航空航天工业,近年来应用拓展到电子、汽车等领域。国外由33%PTFE、2%炭黑和65%可溶性PI组成的复合材料是摩擦磨损性能十分优异的无油润滑材料,如国外RTP公司采用热塑性聚酰亚胺与PTFE进行共混或添加其他磨耗剂与填料的技术开发了RTP4200系列产品,可用于汽车发动机罩下部件、航空航天设备和办公电子设备等。

PTFE改性聚醚醚酮(PEEK):

    PEEK复合材料在航空航天、电子电气等领域获得广泛应用。国内研究单位利用PEEK的良好力学性能和高耐热性、PTFE的低摩擦系数,配以助剂改进加工工艺,通过熔融共混制备PEEK/PTFE共混物,并用玻璃纤维/碳纤维混合纤维增强以提高其力学性能,开发一种工艺性能好且能注射成型的无油润滑、耐高温、低摩擦的材料,用作高温发动机部件。

PTFE改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA) :

    PMIA是一种力学性能、耐高温性远高于其他脂肪族的聚酰胺,为了进一步改善材料的摩擦学性能,需要采用润滑性填料改善摩擦磨损性能。国内利用高速混合装置使PMIA粉末PTFE充分混合,并通过压缩浇铸得到样品,经过实验表明,当PTFE含量为20%时候共混物具有最低的摩擦系数。

PTFE改性线型低密度聚乙烯(LLDPE) :

    采用PTFE对LLDPE改性可以有效延长其寿命,如果国外报道利用γ射线辐射粉体PTFE,同时用硅烷偶联剂处理,用表面处理后的PTFE填充改性LLDPE后,不仅可以提高PTFE和LLDPE的粘接性,又可以提高共混物的力学性能,通过测试LLDPE的加工性和紫外线稳定性得到明显提高。

 

其他方面:

    除上述介绍外,PTFE与其他多种工程塑料的共混国内外也进行大量研究,如PTFE与无定型高聚物聚醚砜(PES)进行共混,可以明显提高PES的润滑性能,英国ICI公司和日本住友化学相继开发出PTFE改性的系列耐磨耗的PES新产品;PTFE与聚苯醚(PPO)共混物特别适合制成整体和大型轴承部件;聚(邻苯二甲酸-二酚基丙烷)树脂是一种非晶性透明聚合物,具有很多优异性能,采用PTFE改性后,可明显提高其耐化学性和自润滑性;日本帝人化成开发的PTFE与聚碳酸酯共混合金特别适宜生产机械、车辆、电器等设备的齿轮凸轮和轴承等制品。
    除以上改性方法外,在线型PTFE链上引入少量非氟基团,进行嵌段接枝以破坏其对称性,从而得到可热塑性塑料加工方法加工的改性PTFE,加工性能大为改善,日益受到业内重视,另外如PTFE分散液、PTFE微粉和膨胀型PTFE等因为加工性能优异倍受重视。

 

二、聚四氟乙烯PTFE超细微粉抗滴落剂应用

 

    防滴落剂主要使用在需要阻燃剂别达到V0级的塑料材料中,能防止熔化滴落并提高阻燃性能,在减少阻燃剂的用量时同样能达到UL94 V-0的要求,同时降低成本,增强产品竞争力。其中以PC、PC/ABS用得最多。另外在PBT、ABS、HIPS等材料里面亦有广泛的应用。PA、PP这两种材料为结晶型的聚合物,与聚四氟乙烯的相容性不好,防滴落剂在这两种材料中不太好用,控制不好的话容易出现发胀的现象,建议在PA、PP中使用纯粉型的防滴落剂。

 

    作为防滴落剂使用的聚四氟乙烯主要有三种型态:乳液型、包覆型、纯粉型

 

    乳液型的防滴落剂是将聚四氟乙烯通过一些分散剂的作用分散在水中形成悬浮的乳液。由于里面含有约40%的水(其余为PTFE)而PC又容易水解,所以对设备与技术的要求较高。目前国内改性厂使用乳液的厂家较少,主要是一些日系的厂家再使用。但如果能够用好乳液型防滴落剂的话,生产成本能有所降低。生产乳液型防滴落剂的生产厂家主要有美国杜邦、日本大金、美国3M、美国苏威SOLVAY等为数不多的聚四氟乙烯合成厂家。

 

    包覆型的防滴落剂主要是为了使PTFE能更好的分散在原料树脂中而在PTFE的外层包覆了一层SAN或者PMMA、PS等,使防滴落剂能很好的分散在PC、ABS、HIPS等中。但包覆型的防滴落剂在PA、PP中难以使用,因为外层的包覆与这两种材料相容性太差。目前市面上生产包覆型防滴落剂的厂家主要有:美国科聚亚Chemtura、日本三菱、广州熵能、韩国PIC等。

    包覆改性的聚四氟乙烯粉末抗滴落剂,添加于热塑性塑料的配方中,可以起到阻燃抗滴落的作用,帮助产品得到更高的阻燃等级。特殊应用中还可以提高产品的漏电起痕指数(CTI值)。和纯粉型的防滴落剂相比,具有极好的分散性和宜操作性,常温下不结团,容易储存,制品表面无晶点,表面光洁度高等优点。在各类塑料中的添加比例以及作用如下:

    ABS(0.1-0.2%),降低阻燃体系中溴和锑的添加量,提高冲击强度;

    PBT(0.2-1%),提高产品的阻燃等级,提高制品的漏电起痕指数(CTI);

    PC(0.1-0.8%),防止滴落,提高阻燃等级,在合适的添加量内对透明度无影响;

    PC/ABS(0.2-0.3%),和BDP、RDP复配,防止滴落,提高阻燃等级;

    HIPS(0.2-0.3%),防止滴落,提高阻燃等级;

    PA(0.2-0.3%),防止滴落,提高阻燃等级;

    PE,PP(0.2-0.5%),防止滴落,提高阻燃等级,增韧。

 

    纯粉型的防滴落剂为纯聚四氟乙烯粉末,目前市面上使用的较多的型号有大金公司的FA-500,另外杜邦公司与3M公司均有相关类型的产品。纯粉型的防滴落剂使用好的前提是如何很好的解决分散方面的问题。现今大多生产纯粉型防滴落剂的厂家都会对产品的表面进行烧结处理,大大增加了产品的流动性与分散性。使产品在预混合时能能很好的分散且不易提前纤维化。较之早期的未进行烧结处理的纯粉型防滴落剂相比分散性能提高很多。

    使用纯粉型防滴落剂在分散方面需要注意如下几点:

    1、将预混合过程分两步进行,先将防滴落添加剂和粉状或颗粒状树脂原料混合,防滴落剂含量控制在3-10%。时间90s左右,速度低于900/分。

    2、将预混合好的混合树脂与纯树脂原料混合,稀释成最终需要的含量,如:0.3%。时间:120s左右,速度低于450/分。

    3、在工况允许的范围内尽量降低螺杆挤出机内的加工温度。

    4、在工况允许的范围内尽量加大螺杆的剪切力。

    5、严格控制系统内水份含量(约0.05%-0.5%)。

    纯粉型的防滴落剂与包覆型的防滴落剂相比更具有竞争优势。首先体现在降低成本上,纯粉型防滴落剂PTFE含量为100%,达到相同的效果添加量会更低。其次纯粉型防滴落剂添加到塑料材料中不会带进杂质,包覆型的防滴落剂外层的包覆相对于最终产品来说实际上就是杂质,对材料的物理性能多少会有些影响的。另外纯粉型的防滴落剂由于不会引入杂质,所以可以有较大的添加量(包覆型防滴落剂的******添加量只能有0.5%),从而在1/32英寸甚至1/64英寸的样本中更能体现它的作用。

 

我司现有销售的聚四氟乙烯粉末材料有日本大金POLYFLON® PTFE、美国杜邦Teflon® &Zonyl® PTFE,如果您有相关方面的产品应用及材料购买需求,可与我司取得联络:

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