محدودیت های PTFE (تفلون) و تأثیر پرکننده ها بر عملکرد

محدودیت های PTFE (تفلون)

پلی تیترافلوئورو اتیلن (PTFE) ، که معمولاً به عنوان تفلون شناخته می شود، به طور گسترده ای به دلیل ثبات شیمیایی عالی، خواص عایق الکتریکی و مقاومت در برابر دمای بالا شناخته شده است.با وجود مزاياي قابل ملاحظه، PTFE دارای چندین محدودیت در کاربردهای خاص است:

1. چالش های پردازش: PTFE نمی تواند با استفاده از تکنیک های پردازش ذوب معمولی به دلیل نقطه ذوب و لزگی بالا پردازش شود. این امر نیاز به تجهیزات و فرآیندهای تخصصی دارد.که منجر به افزایش هزینه های تولید می شود.

2. تغییر اندازه در نزدیکی دمای انتقال شیشه: PTFE ممکن است تغییرات ابعاد قابل توجهی را در نزدیکی دمای انتقال شیشه ای خود تجربه کند که می تواند عملکرد آن را در محیط های با دمای بالا یا پایین تحت تاثیر قرار دهد.

3. خزیدن و فرسایش: PTFE در معرض خزیدن و فرسایش تحت بار زیاد یا استفاده طولانی مدت است، به ویژه در کاربردهایی که شامل اجزای کشنده یا مهر و موم می شود. این می تواند عمر و قابلیت اطمینان آن را تحت تاثیر قرار دهد.

4. خوردگی و دود های سمی: تحت دمای بالا یا واکنش های شیمیایی خاص، PTFE می تواند تجزیه شود و دود سمی را آزاد کند. علاوه بر این، دوام PTFE در محیط های بسیار خوردنی ممکن است به خطر بیفتد،به طور بالقوه منجر به شکست اولیه مواد می شود..

تاثیر مواد پرکننده و افزودنی بر عملکرد PTFE

برای غلبه بر این محدودیت ها، پرکننده ها اغلب برای بهبود خواص مکانیکی PTFE، به ویژه از نظر مقاومت در خزیدن، مقاومت در لباس و سایر جنبه های کلیدی عملکرد اضافه می شوند.موارد زیر پرکننده های رایج و تأثیرات آنها بر عملکرد PTFE هستند:

1. فیبر شیشه ای: فیبر شیشه ای یکی از پرکننده های رایج استفاده می شود که به طور قابل توجهی مقاومت PTFE در برابر خزیدن و مقاومت در برابر فرسایش را بهبود می بخشد.PTFE پر از شیشه دارای ثبات عالی در دمای پایین و بالا است و مقاومت خوبی در برابر محیط های اکسیداتیو دارد.

2. کربن و گرافیت: پرکننده های کربن کشش PTFE را کاهش می دهند، سختی آن را افزایش می دهند و رسانایی حرارتی آن را افزایش می دهند. هنگامی که با گرافیت ترکیب می شود، مقاومت لباس پوشیدن PTFE بیشتر بهبود می یابد.PTFE پر از گرافیت همچنین دارای یک ضریب اصطکاک بسیار پایین است، باعث می شود آن را برای برنامه های کاربردی با اصطکاک کم، مانند حلقه های پیستون در بطری های کمپرسور ایده آل باشد.

3. فیبر کربن: فیبر کربن سختی، مقاومت در برابر خزیدن و رسانایی حرارتی PTFE را به شدت افزایش می دهد. برخلاف فیبر شیشه ای، فیبر کربن نسبت به اسید هیدروفلوئوریک و قلیات قوی بی اثر است.که آن را برای قطعات با عملکرد بالا در محیط های شدید مناسب می کند.

4. برنز: PTFE پر از برنز رسانایی حرارتی و رسانایی الکتریکی آن را بهبود می بخشد، و آن را برای قطعات ایده آل می کند که باید به بار های بالا و دماهای شدید مقاومت کنند.مانند قطعات موتور خودرو یا قطعات پمپ آب.

5. سایر مواد پرکننده: پرکننده هایی مانند فلوراید کلسیم، آلومینا، میکا و پرکننده های پلیمر برای ارائه خواص شیمیایی، فیزیکی یا الکتریکی تخصصی به PTFE استفاده می شود، که نیازهای خاص صنعت را تامین می کند.

تاثیر مواد پرکننده بر خواص شیمیایی PTFE

در حالی که پرکننده ها می توانند خواص مکانیکی PTFE را به طور قابل توجهی افزایش دهند، همچنین می توانند بر عملکرد شیمیایی آن تأثیر بگذارند. اثرات رایج عبارتند از:

• تغییرات خواص دی الکتریک: اضافه کردن مواد پرکننده می تواند حفره پذیری PTFE را افزایش دهد، که منجر به کاهش مقاومت دی الکتریک و افزایش ثابت دی الکتریک و ضایعات می شود.

• ثبات شیمیایی: نوع پرکننده مورد استفاده می تواند بر ثبات شیمیایی PTFE تأثیر بگذارد. به طور کلی، ترکیبات PTFE پر شده به طور معمول ثبات شیمیایی کمتری نسبت به رزین خالص و غیر پر شده دارند.

• رسانایی الکتریکی و حرارتی: پرکننده ها هدایت الکتریکی و حرارتی PTFE را تغییر می دهند. پرکننده های فلزی مانند برنز و کربن هدایت حرارتی PTFE را بهبود می بخشند، در حالی که دیگر پرکننده ها ممکن است بر خواص عایق بندی آن تأثیر بگذارند.

به طور معمول، محتوای پرکننده نباید بیش از 40٪ از حجم باشد، زیرا مقادیر بالاتر می توانند بر خواص فیزیکی تأثیر بگذارند. محتوای پرکننده کمتر از 5٪ تأثیرات کمی بر عملکرد PTFE دارد.

نتیجه گیری

در حالی که PTFE یک ماده استثنایی با مزایای متعدد است، محدودیت های آن در پردازش، خزیدن، پوشیدن و ثبات شیمیایی می تواند کاربرد گسترده آن را مختل کند.با دقت انتخاب و اضافه کردن مواد پرکننده مناسب، خواص مکانیکی PTFE، مقاومت در برابر فرسایش و رسانایی حرارتی را می توان به طور قابل توجهی افزایش داد و استفاده از آن را در کاربردهای سخت افزاری گسترش می دهد.ضروری است که تاثیر بالقوه آنها بر خواص شیمیایی و الکتریکی PTFE در نظر گرفته شود تا تعادل مناسب بین عملکرد و الزامات کاربرد ایجاد شود..