填充PTFE墊片配方和加工工藝選擇
隨著石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，所使用的密封材料要求也變得苛刻起來，不管是在密封墊片對于不同介質(zhì)的耐腐蝕性、耐熱強(qiáng)度還是對于作業(yè)溫度的承受力度，亦或是高溫高壓下仍然有足夠力學(xué)強(qiáng)度去保持穩(wěn)定的尺寸等，從這些方面來看，聚四氟乙烯都是最佳選擇。原因在于聚四氟乙烯在除了堿金屬絡(luò)合物之外能耐所有介質(zhì)，完全抗腐蝕；氣體透過性也比傳統(tǒng)的橡膠、石棉等材料好上很多倍；并且長期使用范圍在負(fù)一百九十六攝氏度到兩百六十?dāng)z氏度之間。即使聚四氟乙烯材料有那么多的優(yōu)勢，依然會有弱點(diǎn)，純聚四氟乙烯的弱點(diǎn)就是蠕變的問題，一般情況下聚四氟乙烯使用一段時(shí)間后就容易發(fā)生蠕變現(xiàn)象，聚四氟乙烯墊片的厚度會減小，這使得法蘭緊固力降低而導(dǎo)致泄漏。
為了讓密封效果達(dá)到最佳，選擇用來制作密封墊片的材料都是容易被壓縮，具有很好的彈性、耐化學(xué)腐蝕、耐高低溫、氣體滲透性小等特性。最初采用的是PTFE包覆橡膠墊片，由于橡膠耐熱性較差，在有機(jī)溶劑中易溶脹，力學(xué)強(qiáng)度較低，而且墊片外層的PTFE膜很容易破裂。因此人們期待開發(fā)一種新型材料，來提供長周期的有效密封。國外早在上世紀(jì)80年代中期就開始研究采用填充改性的方法提高PTFE材料的密封性能。美國GARLOCK公司在1990年開發(fā)了多層復(fù)合高壓縮回彈性填充PTFE墊片（專利號4900629），采用無機(jī)空心材料和純PTFE三層復(fù)合，得到力學(xué)性能和壓縮回彈性能都很好的墊片。目前商品化墊片的牌號主要有GYLON 3504,SIGMA 500,TF 1570等，這類墊片容易被壓縮，只需很小的螺栓緊固力就可以達(dá)到有效的密封，因而可以用于搪玻璃設(shè)備和所需螺栓載荷較低而密封要求較高的場合，可以取代PTFE包覆墊片。國內(nèi)也有廠家在研制，但在配方及加工方法上和國外有很大的差距，產(chǎn)品存在壓縮回復(fù)性差、易滲漏、易折斷、使用壽命短、適用范圍窄等不足。
聚四氟乙烯墊片廠家配方選擇
密封材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的介質(zhì)不同，以及設(shè)備的工作條件不同，要求密封材料具有不同的適用性。對密封材料的要求是：
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�、谟羞m當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度；
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�、芨邷叵虏卉浕�、不分解，低溫下不硬化、不脆裂；
�、菘垢g性能好，在酸、堿、油等介質(zhì)中能長期工作，其體積一硬度變化小，且不粘附在金屬表面上；
⑥摩擦系數(shù)小，耐磨性好；
�、呔哂信c密封面貼全的柔軟性；
�、嗄屠匣院�，經(jīng)久耐用；
�、峒庸ぶ圃旆奖悖瑑r(jià)格便宜，取材容易。
顯然，任何一種材料要完全滿足上述要求是不可能的，但具有優(yōu)異密封性能的材料能夠滿足上述大部分要求。
據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，高壓縮填充PTFE彈性墊片材料的配方主要由3部分組成：PTFE、無機(jī)空心微珠和顏料。美國專利4961891中介紹，PTFE選用懸浮細(xì)粉，粒徑為20~40μm，例如杜邦公司的T-60品級，這樣的樹脂有利于與填料混合均勻�？招奈⒅橐诉x擇粒徑75μm以下、密度0.20~0.23g/cm3, 例如P.A.工業(yè)有限公司的SL100品級，添加量可以為15%~25%。為了改善無機(jī)微珠在PTFE中的分散性，要對其進(jìn)行表面處理，張文舉等人采用偶聯(lián)劑KH-570對玻璃微珠表面進(jìn)行處理后，用于改性PTFE，取得了一定的效果。應(yīng)根據(jù)空心微珠主要成分的差異，選用適宜的表面處理劑。為了方便廠家和經(jīng)銷商區(qū)分使用，有必要選用一定的顏料。顏料首選著色性強(qiáng)、耐腐蝕性好的無機(jī)顏料。在原材料選擇方面，德誠旺小編認(rèn)為，無機(jī)微珠的選擇尤為重要，它關(guān)系到承載負(fù)荷的大小，如果在產(chǎn)品預(yù)壓過程中發(fā)生破裂，最終將影響產(chǎn)品的性能；其次，溶劑選擇也很重要，通常填料的體積比占70%以上，為了使填料能在PTFE中分散均勻，往往需要采用濕法混合，應(yīng)根據(jù)工藝要求，考慮溶劑的沸程、潤滑性、黏度等指標(biāo)是否合適。
聚四氟乙烯加工工藝選擇
國內(nèi)填充PTFE墊片的加工方法與PTFE板的加工方法相似。大部分聚四氟乙烯廠家采用無機(jī)微珠與PTFE混合，直接模壓加工各種規(guī)格的墊片，這樣的加工方法容易造成墊片厚度不均勻。通常的加工方法如圖1所示。
以上方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟，效率高，污染�。蝗秉c(diǎn)是填料在PTFE中很難分散均勻，因向模具中加料不勻造成板材內(nèi)部致密性不一，尤其是冷壓成型，壓力要求較高，容易造成空心微珠破裂。
國外采用石油提煉的烴類作為溶劑進(jìn)行濕法混合，再過濾除去大部分溶劑，預(yù)壓成板材，然后通過壓延機(jī)輥壓成型，烘干后再進(jìn)行燒結(jié)處理。該方法的優(yōu)點(diǎn)是填料在PTFE中分散均勻，壓延出的板厚薄均勻，而且可以通過調(diào)整壓延溫度來降低壓力，從而避免填料破裂。為了提高墊片材料的綜合性能，國外廠家開發(fā)了多層復(fù)合工藝。美國專利4900629介紹了采用3層復(fù)合高壓縮PTFE墊片材料的制作方法，外層選用空心玻璃微珠填充的PTFE板材，中間選用純PTFE板材。外層提供良好的壓縮率，中間層具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。美國專利US2004/0175571 A1中介紹了多層PTFE材料的復(fù)合工藝，多層PTFE薄片通過輥壓（輥溫大于325℃），經(jīng)適當(dāng)牽引拉伸后再通過380℃的雙輥壓延復(fù)合，冷卻后再燒結(jié)，可制得各向同性的密封材料。 |
