改性聚四氟乙烯材料在水液压元件中的应用研究

　　0 前言

　　水压传动具有无污染、安全、清洁卫生、结构简单、效率高等突出优点,符合绿色生产及可持续发展的要求,已成为当今国际液压技术领域的热门研究课题之一。但由于水的理化特性与传统液压介质存在着很大的差异,使得水压元件的研发面临诸多技术难题,其中水压元件材料的选择,将是研发高性能水压元件的关键。

　　1 聚四氟乙烯(PTFE)材料的特点

　　聚四氟乙烯(PTFE)材料以其优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、阻燃性和良好的自润滑性,已在诸多领域获得了广泛应用。氟塑料中聚四氟乙烯(PTFE)的消耗量最大,用途最广,是氟塑料中的一个重要品种,有“塑料王”之美称。然而纯聚四氟乙烯机械强度低、耐磨性差、导热性能差、工件结构尺寸不稳定、抗蠕变能力低等缺点限制了它的应用。目前国内外对PTFE的研究重点集中于寻找适当的方法对其进行改性,弥补PTFE自身缺陷,从而扩大其在各方面的应用。

　　2 PTFE填充改性研究^[1-3]

　　虽然PTFE是热塑性塑料,但不能以一般的注射、挤出等加工热塑性塑料的方法来成型,而只能采取类似粉末冶金时的预压、烧结成型工艺。适合于填充PT-FE的填料必须满足下列要求:1)在380~400^oC烧结条件下稳定;2)粒径小于或等于150Lm;3)不会吸潮;4)在烧结条件下,自身不会簇集;5)不与PTFE反应。根据这些要求,常用的填料有以下几种。

　　2.1 金属填料填充PTFE

　　金属填料能改善PTFE的机械性能和摩擦、磨损性能、导热性能,提高抗蠕变性、抗压强度、硬度和尺寸稳定性。如青铜粉。其缺点是在水中耐腐蚀性能降低。

　　2.2 金属氧化物填充PTFE

　　金属氧化物对PTFE有很好的减磨效果,且都能提高材料的承载能力,大幅度地降低PTFE复合材料的磨损。其缺点是金属氧化物易吸水,尺寸稳定性差,因此以上填料的复合材料不适合在水润滑条件下应用。

　　2.3 碳纤维填充PTFE

　　碳纤维可改进聚四氟乙烯的机械性能、耐热性和耐摩擦性,碳纤维填充聚四氟乙烯的线膨胀系数小,导热率高,其模压强度、耐蠕变性以及在水中的耐磨耗性均有大幅度提高。

　　2.4 石墨填充PTFE

　　石墨填充的聚四氟乙烯尺寸稳定性较好,并具有良好的耐化学药品性、压缩蠕变性和较佳的导热性,以及提高pv极限值。

　　2.5 二硫化钼填充PTFE

　　二硫化钼的填充量较少,其含量一般为5%。二硫化钼的加入可提高填充聚四氟乙烯的刚性、硬度,降低摩擦系数和磨耗量,改进耐蠕变性和电绝缘性,大量加入二硫化钼能提高聚四氟乙烯的导热性。