PTFE改性填料介绍.pdf

PTFE 用改性填料介绍 PTFE 具有优异的耐腐蚀和耐化学性能，但其耐蠕变性能较差，摩擦学相关 性能较差、硬度低。为提高PTFE 的综合性能，各类填料被添加其中。填料的加 入，在一定程度上会降低PTFE 的拉伸性能，但可显著改善其尺寸稳定性、抗蠕 变性和耐磨性能等其他性能，部分填料甚至可以改善导热、导电性能。因此，综 合而言，填料改性是利大于弊。 填料对PTFE 抗蠕变性和耐模型的作用机制可以描述为如下：（1）由于PTFE 基体质地软而填料颗粒具有较高的强度和刚度，填料优先于PTFE 基体承受外界 负载，从而降低PTFE 本体所受的作用力，起到支承负荷的作用，同时，在正压 力的作用下，部分填料颗粒被重新嵌入PTFE 基体中，减少PTFE 因外力从表面抽 出的机会，提高其摩擦性能；（2）填料在PTFE 内部形成网络节点或网络结构， 束缚PTFE，阻止PTFE 的形变位错和分子量的运动。 填料自身的特性对PTFE 复合材料的综合性能有重要影响，这些特性包括但 不局限于填料粒径、几何形状、比表面积、硬度等。 填料颗粒的粒径越小，只要能分散均匀，填充材料的力学性能就越好。但另 一方面，填料粒径越小，要实现其均匀分散的难度越高，需要更多的助剂和更好 的加工设备，加工成本也越高。因此，宜根据实际需要选择适当粒径的填料是必 要的。填料的几何形状有不规则形、球形、片状、纤维状、块状等。填料的几何 形状是影响填料在填充塑料中所起作用的重要因素之一。填料的比表面积大小对 于填料与基体树脂之间的亲和性、填料表面的活化处理都有直接关系。比表面积 越大，对树脂改性的效果越好。填料的硬度对塑料加工设备的磨损关系重大。硬 度高的填料可以提高塑料制品的耐磨性，但会增加加工设备的磨损。 根据填料类型，PTFE 用填料可分为无机材料和有机材料两大类。相对而言， 无机填料与PTFE 本体相容性差，分散难度大，而有机填料与PTFE 相容性好，易 均匀分散。为提高填料与PTFE 间的相容性，在填料改性前，往往需要对填料进 行表面改性。最常见的表面处理方法是使用硅烷偶联剂或者酞酸酯偶联剂对填料 表面进行接枝处理，提高其与PTFE 的亲和力。 一、无机填料 常见PTFE 用无机填料见下表所示，其中玻纤、碳纤、石墨、硫酸钡、青铜 粉等为市面主流改性用填料。无机填料因价格低廉，颇受欢迎。无机填料主要可 改善PTFE 的耐磨性能和耐蠕变性能，导电、导热等其他性能因填料自身特性各 异。此外，无机填料填充后，PTFE 复合材料的尺寸稳定性等有显著改善。但需要 注意的是，无机填料的加入会劣化PTFE 复合材料的拉伸性能，含量越高，拉伸 强度等性能越差。 填料 密度 参考价格/万元/t 特性 玻纤 2.4-2.7 0.35-0.65 绝缘、耐热、耐腐蚀，但性脆、耐磨性差 CaF2 3.18 0.2-0.5 高温润滑，良好的耐磨、抗蠕变性 碳纤维粉 1.5-1.8 10-22 高强高模，良好的导热、导电性能 石墨 2.2 1-2 固体润滑，导电、导热，但耐磨差 二氧化硅 2.65 0.45-1.2 耐磨、化学稳定 硫酸钡 4.25-4.5 0.25-0.4 化学惰性，良好的耐磨、抗蠕变性 青铜粉 8.95 12-20 耐磨、导电、导热，但耐介质差、抗压差 二硫化钼 5.06 3-5 辅助填料，固体润滑剂 碳化硅 3.21 1.5-3 耐磨、导热、化学稳定 碳酸钙 2.71 0.2-0.4 热稳定、改善尺寸稳定性 氧化铝 3.95 1-5 导热、绝缘 陶瓷粉 3-5 0.35-0.9