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    阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进

  • 发布日期:2018/5/25      浏览次数:1184
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    之前介绍组合式91视频看看簧色在国华惠州热电应用,现在介绍阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进从聚四氟乙烯(PTFE)的结构特点分析了其具有良好密封性能的主要原因及其密封缺陷,针对其缺陷讨论了聚四氟乙烯的填充改性技术和化学改性技术及国内外研究现状,提出了聚四氟乙烯密封材料的开发研究方向。阀门密封材料里,PTFE、PEEK、VITON的都在什么情况下各自选用。请专家明示。
    答一:PTFE一般用在温度不高于204度的腐蚀性介质的中低压阀门密封面,也可用于垫片和填料。peek一般用于高压的球阀的密封面。VITON是氟橡胶,冷流性比上面两种好,多用于O型圈类密封。你这问题问的有点泛,不好回答。
    答二:聚四氟乙烯PTFE  氟橡胶VITON。
    聚四氟乙烯PTFE :硬度75  高温度205  低温度-20。
    答三:现在材料更新很快,选用四氟需要谨慎。四氟因耐蠕变性差,所以后续产品很多。
    答四:91视频看看簧色公司的密封材料一般选用PTFE。
    关键词:聚四氟乙烯;密封;填充改性;化学改性
    0 引言
    *, 聚四氟乙烯(PTFE)拥有“塑料王” 的美称, 是美国杜邦公司于1938 年为国防和技术需要而开发的, 1941年进行中间试验, 1949 年实现工业化, 而后逐渐推广到民用。聚四氟乙烯具有优良的物化性质,是一种较好的密封材料, 广泛应用于等许多领域的密封装置上。但是PTFE自身固有的缺陷如耐蠕变性能差、回弹性差等严重限制了它的应用范围, 使其良好的密封性能不能得到充分发挥。因此, 国内外研究人员投入大量精力进行了PTFE性能的改进工作, 不断研究PTFE改性技术, 开发研制新型PTFE密封材料。
    1 阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进聚四氟乙烯的结构特点和物化性质
    聚四氟乙烯是由四氟乙烯单体经自由基聚合而得到的全氟直链型热塑性高聚物,为白色、无臭、无味、无毒的粉状物,晶体结构为结晶薄片与无序非晶相间隔排列的带状构型。在聚四氟乙烯分子中,氟原子间相互排斥力很大, 使整个大分子不能像C-H键一样呈锯齿形, 而使C-F键的空间排列呈螺旋形;由于氟原子共价键半径比氢原子大一倍多,主链上的碳原子被屏蔽起来构成圆柱形外壳, 这层惰性的螺旋形全氟外壳使PTFE具有优良的耐溶剂性、化学稳定性和极低的吸附能密度;主链上碳原子被屏蔽, 加上分子链中键、无亲水基团、无光敏性基团, 使PTFE耐候性、耐大气老化性很好;同时,C-F键极牢固, 其键能达460.2 kJ/mol, 远比C-H键(410kJ/mol)和C-C键(372kJ/mol)高,这使PTFE具有较好的热稳定性和化学惰性;另外PTFE螺旋排列也使PTFE的分子间作用力极弱而使分子间易滑动,从而使PTFE表面摩擦系数低、易冷流变形和低温时延展性较好, 导致PTFE的耐蠕变能力较差;PTFE的无分支对称主链结构也使得它具有高度的结晶性,使PTFE的加工比较困难。


    阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进通过以上分析, 可以看出PTFE具有下列特点:
    (1)优良性能:良好的耐化学腐蚀性、耐高低温性、耐候性、低渗透性、低摩擦系数、耐高压性等。
    (2)致命缺点:热导率低、抗压缩蠕变性差、回弹性差、承载能力低、不耐磨、不易加工、导热性差、线膨胀系数大及在较大的负荷下表现出“冷流” 现象等。
    PTFE这些*的密封性能使其成为生产条件和生产环境极为苛刻情况下的密封材料[ 1] , 但是这些致命缺点却使得其在受到载荷的作用和循环作用时, 密封稳定性较差。


    2 阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进聚四氟乙烯密封材料的改性技术
    在国外, 聚四氟乙烯密封材料的改性技术研究始于20世纪70年代, 到了80 年代已基本成熟, 现在对PTFE密封材料的研究主要着
    重于其改性品级的研制与开发。在众多的改性技术研究机构里, Garlock公司和Flexitallic公司是代表性的公司, 目前其研制的产品已经系列化、商品化。国内PTFE改性技术的研究起步较晚, 且技术落后, 仅有浙江巨化、上海市有机氟材料研究所和武汉工程塑料有限司等做了大量系统研究。目前, 聚四氟乙烯的改性技术主要有填充改性、共混改性、拉伸改性以及化学改性的共聚、交联等, 这些技术手段克服了PTFE密封材料的缺陷, 提高了其密封能力和使用寿命, 扩大了其应用范围。本文主要介绍PTFE密封材料的化学改性和填充改性技术的研究进展。
    2.1 阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进填充改性
    填充改性是常见、也是实用的一种塑料改性技术, 它不仅可以降低产品成本,更重要的是可以显著改善基体树脂的某些物理和化学性能, 例如能克服高分子的低强度、不耐低温、低刚硬性、易膨胀性、易蠕变等缺点。填充改性PTFE密封材料的作用机理是填料粒子内外表面上可与高分子链形成一些吸附点和一些化学作用点, 然后形成化学交联网、缠结网、填料高分子网等网络结构, 通过改变PTFE晶体结构和形貌结构起到了改性作用。填充后的PTFE与纯PTFE相比, 线膨胀系数降低80%、导热性提高5 倍、蠕变性降低30% ~ 50%、尺寸稳定性增大1倍、抗负荷变形能力提高30%, 大大提高了PTFE材料的密封能力, 扩大了其应用范围。值得注意的是在国外PTFE填充技术均由PTFE树脂生产厂家完成, 而我国却是由加工生产企业来完成。
    阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进填充改性PTFE的性能与填充剂的性能、含量以及工艺有密切关系。一般选择填充剂时必须考虑如下因素:
    (1)能经得住PTFE的烧结温度(380℃以上), 且能与聚四氟乙烯均匀混合;
    (2)能改善PTFE的物理机械性能, 提高导热性、抗冷流性、耐蠕变性, 降低线膨胀系数等;
    (3)在使用时填料不会与其接触的金属及介质发生反应;
    (4)在烧结条件下, 填料自身不会簇集;
    (5)填料粒度≤150μm。
    同时, 还要注意在聚四氟乙烯中加入填料时, 不但要提高其主要性能指标, 还要注意其整体性能, 只有这样才能得到的改性效果。通常填充改性PTFE密封材料的填料分无机类、金属类及高聚物类三大类。常用的填充剂有:玻璃纤维、碳纤维、石墨、高龄土、二硫化钼、无定形炭、氟化钙、青铜粉、陶瓷、聚苯酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺等。国外的专业生产密封材料的厂家Garlock公司和Flexitallic公司则采用玻璃微珠、硅藻土、重晶石等填料。
    填充改性PTFE密封材料的组分应根据研制目的、应用环境的不同选择单一或多种填料。一般而言, 选用玻璃纤维、碳纤维填充改性PTFE的强度较高;改善PTFE抗压缩蠕变性用碳纤维、玻璃纤维、聚苯酯、聚苯硫醚、硅藻土等较好;提高耐磨性聚苯酯、石墨、青铜粉、氮化硼、玻璃纤维;提高拉伸强度, 可在共混物中加入四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP);提高柔韧性可用玻璃微珠、硅藻土等软填料。但聚四氟乙烯制品柔韧性的好坏重要的还是取决于制品的成型工艺。表2为Garlock公司用微孔PTFE、玻璃微珠、硅藻土、硫酸钡分别填充改性的聚四氟乙烯密封材料的GYLON系列产品性能。


    阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进表1 填充改性PTFE性能
    表1 填充改性PTFE性能
    表2 Garlock公司GYLON系列产品性能
    表2 Garlock公司GYLON系列产品性能
    由表2可见, 该系列产品综合性能较好,改性后克服了聚四氟乙烯的易冷流性, 提高了回弹性及可压缩性, 取得了良好的改性效果;综合性能相对较好的为玻璃微珠填充聚四氟乙烯板材, 其低应力下压缩率较高[2, 3] , 使得板材柔韧性较好, 其*缺点是蠕变松弛稍大,但可以通过复合填充其他填料如碳纤维、玻璃纤维、聚苯酯、硅藻土、硫酸钡等来克服。
    美国一[ 4] 用18% ~ 21%玻璃微珠填充的聚四氟乙烯和纯PTFE制成夹层式的密封垫片, 具有较高的压缩率, 其压缩率可达到45%甚至更高。外面两层采用纯PTFE各占整个厚度的20% ~ 25%, 主要提供垫片较高的压缩率;中间一层为填充PTFE, 起回弹和耐蠕变松弛的作用。
    为了弥补单一填料填充带来的缺陷, 美国一[ 5] 通过复合填充不锈钢来提高垫片的拉伸强度和尺寸稳定性。单一填料可以是硅藻土或重晶石或玻璃微珠。这种垫片不仅强度高、尺寸稳定而且具有优异的回弹性和极低的蠕变松弛性。
    文献[ 6] 介绍了用玻纤10% ~ 20%、三氧化二铝10% ~ 15%、二硫化钼2% ~ 5%填充PTFE, 制得的静密封垫片拉伸强度、抗压强度、耐腐蚀性均较好, 但邵氏硬度较高。分析其原因主要是三氧化二铝和二硫化钼的加入提高了垫片硬度, 笔者认为可以更换成硅藻土。
    日本成功开发了含有可膨胀石墨的填充改性PTFE新型高功能无石棉垫片[7] ,该制品可以在100℃以上的高温条件下连续使用,解决了以往无石棉垫片不能在高温条件下使用的问题。另外,在高温条件下使用的垫片因含有可膨胀石墨板, 但没有粘合剂,因此性脆,不易进行处理。该制品还有很好的处理性能, 除此之外,还具有耐药品性能。
    有时也在填料中添加颜料来调节PTFE制品的颜色。如碳纤、玻纤填充制得的PTFE密封材料外观为黑色, 极不美观, 通过添加钴蓝、酞菁蓝、群青等颜料就可以改变制品的颜色。
    总之, 填充改性技术提高和改善了聚四氟乙烯密封材料的某些性能, 但随着工业的发展又渐渐不能满足设备的密封要求,尤其是填充改性后其拉伸强度明显降低, 同时该种改性技术并不能使填料与PTFE较好的融合且成型加工仍然较困难。为了解决这些问题,化学改性技术应运而生。安装前,需要对法兰连接结构或螺纹连接结构、静密封面和聚四氟乙烯垫片进行检查,经检查无误后,其他阀件业经修复完毕的情况下,方可安装聚四氟乙烯垫片。


    阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进聚四氟乙烯垫片
    上聚四氟乙烯垫片前,密封面、聚四氟乙烯垫片、螺纹及螺栓螺母旋转部位涂上一层石墨粉或二硫化钼粉。垫片、石墨应保持干净,不得沾污(聚四氟乙烯垫片袋装不粘灰;石墨粉盒装加盖)随用随取,不得随地丟放。
    聚四氟乙烯垫片安在密封面上要正确、适中,不能偏斜,不能伸入阀腔或搁置在台肩上。聚四氟乙烯垫片内径要略大于密封面内孔,聚四氟乙烯垫片的外径应比密封面外径稍小,这样才能保证受压均匀。
    密封面采用液体密封垫片(又称无垫密封)时,胶粘剂应与工况条件相适应,粘接操作符合相应的粘接规程。密封面要认真清理或表面处理。平面密封面应研磨并有足够吻合度,涂抹要均匀,要尽量排除空气,胶层一般为0.1?0.2mm厚,螺纹密封处与平面密封一样,相接触两个面都要涂抹,旋入时应取立式姿态,以利空气排除,胶液不宜过多,以免溢出污染其他阀件。
    当螺纹密封采用聚四氟乙烯薄膜生料带时,先将生料带起头处拉伸变薄一些,贴在螺纹面上,然后将起头多余的生料带除掉,使贴在螺纹上的薄膜形成楔形。视螺纹间隙,一般缠绕一至二圈,缠绕方向应与螺纹旋向一致,终端将重合起头处时,渐渐拉断生料带,使之呈楔形,这样可保证缠绕的厚度均匀。旋入前,把螺纹端部的薄膜压合一下,以便生料带随螺纹一起旋入螺孔中,旋入要慢、用力均匀适当,旋紧后不要再松动,切忌避免回旋,否则容易泄漏。
    密封面只准安装一只聚四氟乙烯垫片,不允许在密封面间安装两片或多片聚四氟乙烯垫片来弥补密封面间的间隙不足。
    梯形(椭圆)垫圈的安装应使垫圈内外圆相接触,垫圈的两端面不得与密封槽底面接触。
    O形圈的安装除了圈和槽应符合设计要求外,压缩量适当。金属空心O形圈一般适宜的压扁度为10%?40%,橡胶O形密封圈的压缩变形率,圆柱面上的静密封取13%?20%,平面静密封面取15%?25%,对于内压较高以及真空密封,压缩变形应大些,在保证密封的前提下,压缩变形率越小越好,可延长O形圈的寿命。
    阀门中法兰密封垫片装妥后,安装阀盖前,应使阀杆处于开启位置,以免影响安装和损坏阀件。装盖时要对准位置,不得用推拉的方法调整,以免擦伤垫片和发生位移。调整时应将阀盖慢慢提起,对准后再轻轻放下。
    上螺栓时,钢号标记的一端应装在便利检査的一面,应对称、轮流、均匀地拧紧蟝栓,分2?4次旋紧,螺栓应满扣,整齐无松动。螺纹连接垫片压盖,如有扳手位置,则不得使用管钳。螺栓连接或螺纹连接的垫片尽可能处于水平安装位置。
    聚四氟乙烯垫片压紧前,应对压力、温度、介质的性质,聚四氟乙烯垫片材料的特性了解清楚,确定预紧力,一般非金属材料垫片,如橡胶石棉、柔性石墨、橡胶、塑料等垫比金属垫的预紧力要低些,复合材料居中,在非金属垫片中,橡胶石棉垫片比其他材料的垫片预紧力要大些。低的是橡胶。拧紧螺栓使用扭矩扳手。预紧力应得保证在试压不漏的情况下,尽量小。过大的预紧力容易破坏垫片,使垫片失去回弹力。
    聚四氟乙烯垫片压紧后,应保证连接件间留有适当间隙,以备聚四氟乙烯垫片泄漏时有压紧的余地。法兰之间以及螺纹连接处没有间隙,一旦垫片泄漏.就没有再压紧的余地了。
    在高温工况下,螺栓会因高温蠕变,应力松弛,变形增大,致使静密封泄漏,这时应在热态情况下压紧聚四氟乙烯垫片。反之,螺栓在低温工况条件下,会产生收缩,静密封垫片载荷过大,易压坏垫片,螺栓需要在冷态情况下适当旋松。高温或低温管道及其阀门,在开车试运行时,热紧为加压,冷松为卸压。热紧或冷松都要适度,操作时要严格遵守安全技术规程。


    2.2 阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进化学改性
    上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有:91视频WWW免费下载91视频看看簧色,91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,水91视频看看簧色化学改性是为改进悬浮聚四氟乙烯的耐应力开裂、抗蠕变和加工工艺性能而由美国Dupont公司和德国Hoechst公司于20世纪70年代末80年代初开始着手研制[8] 。化学改性是聚四氟乙烯改性的基本方法之一, 改性原理为在聚合物线性分子链上引入体积较为庞大的侧基, 可减小分子量、降低熔融粘度和减少结晶度, 同时仍可保持PTFE传统的*性能。
    化学改性包括共聚、交联等方法, 常用改性剂为醚单体、乙烯、偏氟乙烯等。引入少量(<1% wt)的醚单体全氟丙基乙烯基醚(PPVE)就足以降低聚四氟乙烯的结晶度[9] ,制成类似热塑性树脂的悬浮PTFE, 醚改性的PTFE在加工温度下具有很好的热稳定性。常用的醚类共聚改性剂有六氟丙烯、三氟氯乙烯、全氟烷基乙烯基醚等, 其中全氟烷基乙烯醚(PFVE)有全氟甲基乙烯基醚(甲醚)、全氟丙基乙烯基醚(丙醚)、全氟间二氧环戌烯等。调节结晶度、控制无定形区、选用合适分子量的PTFE树脂都是改变收缩率、蠕变性的办法[ 10] 。改性后, 因较庞大的醚单体侧基团破坏了PTFE的晶格点阵结构, 从而降低了PTFE的结晶度。结晶度高结晶排列紧密, 聚四氟乙烯制品的强度低、硬度大、韧性差;结晶度低无定形区大, 聚四氟乙烯制品的强度高、硬度小、韧性好。因此, 化学改性聚四氟乙烯可以获得强度高、柔韧性较好的密封制品。
    表3所示为化学改性和填充改性相结合制得的PTFE密封材料, 可见化学改性PTFE的拉伸强度、回弹率、密封性均较高, 蠕变松弛率仍然很大, 但添加填料后耐蠕变松弛性能得到了明显的提高。通常, 化学改性填充聚四氟乙烯后得到改善的主要特性是:(1)压缩稳定性提高, 亦即降低了PTFE的冷流性; (2)阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进渗透性低; (3)可成型性好; (4)柔韧、机械加工性能好;(5)使用寿命长[11] 。
    表3 化学改性聚四氟乙烯的性能
    表3 化学改性聚四氟乙烯的性能
    一种已商品化的改性聚四氟乙烯———四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚(丙醚)的共聚物可熔性聚四氟乙烯, 其作为密封材料优于聚四氟乙烯, 提高了聚四氟乙烯密封材料的耐蠕变松弛性能。用醚单体化学改性的聚四氟乙烯材料制造的平面密封片在化工设备制造和管道连接上将会得到广泛应用, 同时用这种密封材料可以降低密封凸缘表面的不平整性、粗糙度和歪斜变形。
    文献[12]介绍了一种化学改性聚四氟乙烯制备新技术即交联改性,其新产品的耐磨性是普通PTFE的1000~10000倍, 抗蠕变性为普通PTFE的2~3倍, 且透明度和弹性较好,适合用作密封材料。该技术是由日本日立电缆公司开发的,通过在327℃惰性91视频黄色网环境下用电子束辐射使PTFE产生交联,辐射剂量大于5×104Gy,具体剂量则由产品所需要的性能决定。


    3 阀门密封聚四氟乙烯(PTFE)性能改进结束语
    聚四氟乙烯作为耐腐蚀性的一类高分子密封材料, 随着改性技术的不断发展及其综合性能的不断提高,在管道和各种化工设备上得到了越来越广泛的应用。填充改性和化学改性在改善PTFE材料一些性能方面各有特点和优势,应根据不同的密封要求选用不同的改性方法制备密封材料,必要时可以复合运用两种改性技术。
    根据国内外研究动态,依据中国丰富的自然资源,不断寻找新的填充材料,特别是高聚物等轻质材料,结合化学方法进行复合改性应是国内科研工作者当前的主要研究方向。近年来, 纳米技术不断开发应用, 粒子表面处理技术不断进步, 聚合物与纳米粒子的相互作用机理研究不断完善,这种发展趋势为寻找新的PTFE改性方法提供了理论依据, 可以预见纳米颗粒改性PTFE密封材料一定会得到蓬勃的发展,新的PTFE改性方法及技术将会不断出现。与本产品相关论文:禁油脱脂氧气91视频看看簧色操作维护
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    5 Pitolaj, Stefan. Fabrication of reinforced PTFE gasketing material. USA 4, 913, 951.April3, 1990.
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