Файл: Зыбин Ю.А. Наполненные фторопласты.pdf

В последнее время важное значение приобретают сополимеры тетрафторэтилена и поливинилиденфторида с гексафторпропиленом.

Для сополимера тетрафторэтилена с гексафторпро­ пиленом характерна высокая текучесть в расплавлен­ ном состоянии, что позволяет перерабатывать его лить­ ем и экструзией. Изделия из него сохраняют своп свой­ ства в течение длительного времени при температурах

Подобно фторопласту-4 сополимер обладает очень хорошими диэлектрическими свойствами в широком ди­ апазоне температур и частот. Удельное объемное элек­ трическое сопротивление его превышает 2-1015 ом • см.

Сополимер стоек к действию большинства химиче­ ских агентов, не разрушается под действием ультрафио­ летовых лучей, пленки его имеют низкую газопроницае­ мость. Применяется в основном для изготовления хими­ чески стойких и электроизоляционных деталей, в хими­ ческом машиностроении, авиации и ракетной технике. Ниже приведены некоторые физико-механические свой­ ства этого сополимера [42]:

Сополимер поливинилиденфторида с гексафторпро­ пиленом отличается высокой эластичностью. По сравне­ нию с другими промышленными эластомерами он более стоек к маслам, топливам и растворителям при 205° С,

22

Вулканизованный сополимер обладает термостойкостью до 315° С, стойкостью к атмосферному старению и дей­ ствию озона, хрупкость наблюдается при — 45° С [15]. Благодаря этим свойствам он широко применяется в авиации и ракетной технике.

НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ФТОРОПЛАСТОВ

Свведением наполнителей свойства фторопластов улучшаются. Наполненные фторопластовые компо­

зиции характеризуются большей жесткостью, твердо­ стью, прочностью при сжатии с одновременным умень­ шением деформации, лучшей износостойкостью и мень­ шим коэффициентом теплового расширения. Наполни­ тели должны обладать следующими свойствами:

1)стабильностью при температурах переработк

фторопластов (для фторопласта-4 — при температурах до 400°С);

2)стойкостью к атмосферной коррозии;

3)высокой дисперсностью: частицы наполнител должны проходить через сито № 015 (по ГОСТ 3584—53);

4)химической стойкостью;

5)теплопроводностью;

6)электроизоляционными свойствами.

Эти свойства характерны для многих минеральных наполнителей и порошкообразных металлов. В качестве наполнителей наиболее часто применяют стеклянное волокно, асбест, бронзу, свинец, кварц, дисульфид мо­ либдена, графит. Наполнителями для фторопластовых композиций могут быть также коксовая мука, слюда, каолин, цемент, андезит, нитрид бора, белая сажа, дву­ окись титана, окись алюминия, тальк, фтористый каль­ ций, сернокислый барий, стеклянная мука, бентонит и

23

др. Характеристики некоторых наполнителей, их влия­ ние на свойства фторопластов описаны ниже.

Стеклянное волокно является наиболее часто приме­ няемым наполнителем фторопластов. Добавляя его, можно получить фторопластовые композиции с наилуч­ шим соотношением химических, диэлектрических и ме­ ханических свойств, так как стекло обладает высокой химической стойкостью, малыми диэлектрическими по­ терями и в то же время существенно повышает механи­ ческую прочность фторопластов.

Обычно применяется бесщелочное однонаправленное стеклянное волокно, выпускаемое по ТУ 755—52. Оно изготовляется из алюмоборосиликатного стекла. Диа­ метр волокна согласно ТУ не должен быть более 10 мк, прочность волокна на разрыв — не менее 120 Г, потери веса при прокаливании — не более 2,5%.

Иногда наполнителем служит рубленое или молотое стекловолокно. Рубленое стекловолокно (размером 0,8— 3,0 мм) получают измельчением прядей стекловолокна специальными дисковыми или шестеренчатыми ножевы­ ми устройствами; молотое — измельчением на молотко­ вой дробилке с последующим просеиванием полученно­ го продукта [4].

Кроме алюмоборосиликатного стекловолокна приме­ няют кремнеземное, которое является более влаго- и теплостойким.

Стеклянные микрошарики являются наполнителем низкой плотности [19]. Они представляют собой пусто­ телые без отверстий сферические частицы размером 10—250 мк. Средний размер частиц — 60 мк. Наполни­ тель стоек к воде, щелочам, кислотам и органическим растворителям. Политетрафторэтилен, наполненный стеклянными микрошариками, становится более пори­ стым и объемный вес его снижается [14]. Этот наполни­

24

тель широко применяется за рубежом. Свойства стек­ лянных шариков, выпускаемых в США, приведены в табл. 4 [22].

микрошарики.

Кварц состоит в основном из окиси кремния БЮг. Он обладает высокой термостойкостью, кислотоупор­ ностью, малым коэффициентом теплового расширения и хорошими диэлектрическими свойствами [19].

Для наполнения фторопластов применяют пылевид­ ный кварц (маршаллит)— рыхлый, очень тонкий поро­ шок. Насыпной вес его — 0,96—1,0 г/см3, плотность — 2,6—2,65 г/см3, температура плавления— 1650—1710° С.

Асбестовые наполнители представляют собой группу

25

фторопластов деформации под нагрузкой. Асбест явля­ ется хорошим тепло- и электроизоляционным материа­ лом. Хризотил-асбест стоек к действию щелочей, а амфиболовые разновидности асбеста кислотостойки. Раз­ личные асбестовые наполнители применяются в зависи­ мости от назначения фторопластовых изделий [24].

Графит. Для наполнения фторопластов обычно при­ меняется скрытокристаллический (аморфный) графит в размолотом виде. В зависимости от тонины помола он выпускается двух сортов (ГОСТ 5420—50). Для 1 сор­ та остаток на сите с размерами ячейки в свету 0,075 — не более 10%. Содержание влаги — не более 1по­

трафит улучшает теплопроводность и антифрикцион­ ные свойства фторопластовых композиций и позволяет увеличить удельные нагрузки на фторопластовые под­ шипники при трении скольжения.

Дисульфид молибдена, применяемый для наполне­ ния фторопластов, встречается в природе в виде мине­ рала молибденита. Химический состав его: 60% Мо и 40% Э. Он имеет свинцово-серую окраску и металличе­ ский блеск. Плотность — 4,8 г/см3.

Дисульфид молибдена может быть получен также искусственно — взаимодействием трехокиси молибдена или солей молибдена в расплаве с серой, или непосред­ ственным взаимодействием молибдена с серой и тер­ мической диссоциацией трисульфида молибдена [8].

Искусственный и естественный дисульфид молибде­ на обладает хорошими смазочными свойствами в боль­ шом интервале температур (— 45) — (-}- 400° С) и со­ храняет их в противоположность графиту при отсут­

26

ствии адсорбционной пленки СО2 и влаги. Коэффициент трения его колеблется в пределах 0,5—0,095, размер частиц не превышает 1 мк. Дисульфид молибдена вы­ пускают по ВТУ РУ 1082—54.

При добавке в политетрафторэтилен 5—50% об. ди­ сульфида молибдена получают материал с улучшенны­ ми характеристиками: коэффициент линейного расшире­ ния материала снижается до 30%, теплопроводность повышается примерно в 3 раза, сопротивление сжатию увеличивается на 50%. Пленки политетрафторэтилена толщиной 0,01 — 0,06 мм с 30—50% об. дисульфида мо­ либдена выдерживают давление 2000—3500 кГ/см2 и ра­ ботают при температуре (— 100) — (-)- 280° С) [26]. Они применяются для покрытия трущихся металлических поверхностей.

Металлические порошки, являющиеся также напол­ нителями фторопластов, в зависимости от размеров частиц классифицируются следующим образом:

их насыпной вес и прессуемость с фторопластами. Наи­ меньший насыпной вес — у порошков с дендритной фор­ мой частиц. Фторопласты, наполненные ими, обладают наибольшей прочностью. Основные характеристики по­

27