乙烯-四氟乙烯共聚物,简称ETFE或F40,是一种兼有PE耐辐射性和F4耐蚀性的热塑性塑料。其力学性能及加工性优于F4,耐蚀性与F4相似,综合性能优良。F40的主要生产单位有中科院上海有机化学研究所及美国杜邦公司、美国LNP公司、美国奥西玛塔公司、日本旭硝子公司、日本大金公司、日本三井氟化学公司、德国Hoechst AG公司等。主要品种有模压、挤出、注射、涂覆、流延成型用料及增强F40等。
1.主要性能特点
1)F40是半结晶型、非极性聚合物,外观呈浅黄色半透明状。其结晶度为50%~60%。在氟塑料中为较轻的品种,密度为1.73g/cm3;其吸水率<0.01%,折射率为1.40。
2)力学性能良好,低温抗冲击性优良,在氟塑料中为最好。弯曲强度及模量、抗蠕变性优于F4。有玻璃纤维增强品种,其力学性能、刚性、抗蠕变性、尺寸稳定性都更好。硬度与F46相似,有良好的耐磨性,动摩擦因数为0.2,静摩擦因数为0.06。
3)耐热性良好,维卡软化温度为255~270℃,熔点为265~280℃,分解温度>300℃,长期使用温度为-60~180℃(增强料的最高使用温度在200℃以上),短期温度为230℃。燃烧性为自熄品级。平均线胀系数为1.49×10-4K-1。
4)F40是极好的绝缘材料,体积电阻率为1017Ω·cm,介质常数及介质损耗因数小,对频率变化不敏感,耐电弧性良好。
5)耐腐蚀性与F4和F46相似,只有强氧化剂(如硝酸)、高浓度的有机碱和磺酸才能对其有影响,故具有较高的化学稳定性。
6)F40的耐辐射性优良,类似于PE,而且在辐射线照射下分子间会产生交联,使强度和耐热性反而有所提高。此外,其耐候性好,对水稳定,在沸水中浸泡3000h其拉伸强度及伸长率都不变。F40的塑料性能见表10-58。
2.加工性能
F40的加工性比F4好,但比通用工程塑料差,主要表现在粘度高、熔体流动性差,在380℃时熔体粘度为103~104Pa·s,不如F46和F3流动性好,成型温度范围窄,易发生分解,另外对模具粘附力强,成型时需采用耐高温的脱模剂。其主要成型方法为模压、挤出和涂覆成型,也可采用注射成型加工制品。
(1)模压成型工艺 成型温度为280~360℃,物料加入模具内先用5~12MPa的压力预成型,待物料呈半塑化状态后再加压到30~60MPa,在280℃保温保压一定时间后缓慢冷却到150℃以下,再用水冷到室温即可脱模。脱模剂常用甲基苯硅氧烷配制成质量分数为10%~20%的甲苯溶液,涂敷在模具上,并经300℃×2~3h烘干后才可使用。(www.xing528.com)
(2)挤出成型 F40比体积大,故常用颗粒料进行挤出加工。可采用一般挤出机,但料筒、螺杆、机头及口模都应采用耐高温、耐腐蚀的合金钢材料制作,或表面进行镀硬铬处理。螺杆长径比为20,压缩比为2。料筒温度为270℃(后段)、300~320℃(前段);口模温度为300~320℃;螺杆转速为12r/min;退火温度为130℃。
(3)注射成型 可采用螺杆式注射机,料筒、螺杆、喷嘴、模具都应采用耐高温、耐腐蚀合金钢制作,或表面经镀硬铬处理。F40结晶速度快,成型收缩率大,制品易产生裂纹。成型前模具需涂刷脱模剂。其一般成型工艺条件:料筒温度为295℃(后段)、315℃(中段)、330℃(前段);喷嘴温度为330℃;模具温度为100℃;注射压力为40~45MPa;保压压力为90MPa;螺杆转速为180r/min;成型周期为120s。
(4)涂覆成型 F40粉末可采用流动浸渍法、静电喷涂、旋转成型等工艺,对金属、玻璃、石墨、陶瓷等制品进行表面涂覆,涂层厚度可达5mm左右。涂覆时先用F40粉末与无水乙醇配制成4∶6的悬浮液,再磨制成2~3μm的细粉。涂覆后需经290~310℃的烧结处理即可。
(5)流延薄膜 常用乳液在流延机上可制成透明F40薄膜。
3.制品应用
F40可制作模塑件、棒材、板材、套管、薄膜、纤维等,也可用玻璃纤维制作GFE/TFE制品,或与PA12等塑料制作复合管材。其主要用途如下:
1)可作耐热电线电缆包覆层、护套、通信卫星零件、微型电位器螺纹滑块、电池盒、线圈芯管、汽车及核反应堆用的电气设备零部件、心脏起搏器绝缘材料等。
2)利用其耐热、耐蚀、耐油和低燃料渗透性,可作化工设备中的管道、泵、阀门、管件、容器、密封圈、滤布、衬里、防腐涂层、汽车用燃料管及药品包装等。
3)利用其冲击强度高及刚性、抗蠕变性、耐热性和尺寸稳定性好等特点,其增强制品可作泵、齿轮、阀及汽车部件等。
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