增强氟塑料干法制备工艺研究_白龙腾

第卷第期
年月
火箭推进
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〔

增强氟塑料干法制备工艺研究
白龙腾,
西安航天动力研究所
姜潮

陕西西安

摘要对生产增强氟塑料的原材料和两种聚四氟乙烯树脂性能进行了对
比,采用“干法”制备工艺并对工艺参数进行改进,生产出一」和一增强氟塑料。
生产制品测试结果表明“干法”制备工艺配方稳定、生产工艺稳定,制品的耐磨性能、耐
高温性能、致密性、均匀性和相分散性均优于“湿法”制备工艺制品。
关键词增强氟塑料制备工艺干法湿法试验验证
中图分类号一文献标识码文章编号一一一

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引言
某些塑料零件采用增强氟塑料一和以下简称增强氟塑料两种材料生产,两种材料均由聚四氟乙烯分散液分散液,湿态,以下简称与石墨按不同比例混合制备。生产的厂家因各种原因停产,在此背景下,开展了用悬浮聚四氟乙烯树脂粉
料,干态,以下简称“干法”制备增强

收稿日期一一修回日期一一
基金项目中国航天科技集团公司支撑项目
作者简介自龙腾一,男,工程师,研究领域为高分子材料及陶瓷基复合材料
第卷第期
白龙腾,等增强氟塑料干法制备工艺研究

氟塑料,代替“湿法”制备增强氟塑料的研
究。
“湿法”混料是指将悬浮液与加水搅拌
的石墨粉按比例混合,经过搅拌混合后沉聚和过
滤得到固态混合物再烘干后使用的工艺过程,其
工艺特点是工艺过程复杂,生产周期长,但易混
料均匀。“干法”混料是指将粉料与石墨
粉料烘干后按比例混合及搅拌后使用的工艺过
程,工艺特点是生产周期短、工艺简单但不容易
混料均匀。

表和材料性能对比
面
材料
项目—

外观
拉伸强度
断裂伸长率

均匀的白色乳液均匀的白色粉体
〕

干法制备工艺研究
原材料性能对比
和均由四氟乙烯聚合而成,主
要区别是聚合方法不同。咒采用分散法聚合
而成,采用悬浮法聚合而成,制备过程的
反应式均为二叶一于。,合成产
物为同种材料,材料的特性如拉伸强度、断裂伸
长率等指标基本相同,见表。

为了将使用干法制备的材料与使用湿法制备
的材料进行区分,将干法制备的材料牌号定为
一和一,对干法制备工艺主要进行了
制备增强氟塑料的配方研究和生产工艺研究。
配方
干法混料研究时采用同一批与石墨分
别按不同比例混合,确定了一的配方为
石墨一的配方为石
墨二,并分别进行性能测试,结果见表。

表一和一配方及性能
一一

配方代号
比例
石墨
拉伸强度断裂伸长率线胀系数一,

一℃

四氧化二氮中浸

泡室温后
质量变化

偏二甲脐中浸泡
室温后质
量变化

一
闷
一指标
〕
蕊一蕊
一书
一指标
〕续巧共

结果显示材料一和一的性能参数满足规定的指标条件,配方合适。生产工艺确定了干法制备的配方后,对增强氟塑料的生产工艺进行了研究。主要包括两个方面①混料工艺研究②用于性能测试试样的冷压烧结工艺研究。混料工艺一和一粉料采用干法制备,与湿法制备不同,经过大量工艺摸索和工艺参数改
进,确定了一和一的小批量和大批量
混料制备工艺,混料控制参数及工艺结果见表。
冷压烧结工艺
由于一和一中的氟塑料
与一和一中的为同种材料,且配
方比例相同,压制试样用原材料的状态也相同。
因此分析认为一和一试样的冷压烧结
工艺可以沿用一和一的冷压烧结工艺。
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具体工艺为①一在冷压机上以
的压力冷压成型后,将零件在烧结炉内从室温自
由升温至℃,从℃用时升温至℃
保温,随后用时降至℃保温,切
断设备电源自然冷却后第天取件②一

在冷压机上以的压力冷压成型后,将零
件在烧结炉内从室温用时升温至℃保温
,随后从℃用时升温至℃并保温
,随后自然降温至℃保温,切断设备
电源自然冷却后第天取件。

表一和一混料控制参数及艺结果
。℃、一一一一一
一和一混料一艺
按照各自配方进行称料
艺参数
艺效果

烘料过程
烘干效果好,未出现发粘现象

混合后塑料与石墨分散程度
好,黑自均匀,且压制`零件后
经过测试各项性能满足要求
混料过程

分为小批量混料
和大批量混料

需要控制的工艺参数烘干温度、料
层厚度和烘干时间

小批量宾使
用设备为小型搅拌机及筛子需要
控制的〔艺参数搅拌机搅拌次数、
搅拌时间、筛子目数、过筛次数、
搅拌及过筛过程的重复次数

大批量城,
使用设备为双轴桨叶混合机及粉碎

机需要控制的上艺参数混合机
混合次数、混合时间、粉碎机粉碎
时问、混合及粉碎过程的垂复次数

混合后塑料与石墨分散程度
好,黑自均匀,且压制零件后
经过测试各项性能满足要求

材料性能研究
材料微观结构
为了进一步研究分别用于、湿法混合后的材
料,对一与一及进行小批量、大批量混
料方式的一和一分别进行了倍

放大的电镜扫描,对比材料微观构成,电镜扫描
结果见图和图。
根据电镜试验结果认为于法大、小批量混
合的一和一与湿法混合的一及
一结构均相同,一和'一的致密性、
均匀性和相分散性优于湿法混合材料

间'一问小批量混料外一田侧大批员混料一
图一、小批量混料一、大批量棍料一放大倍电镜图
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一
图一、小批量混料

一

小批量混料一。大批量混料一
一、大批量混料一放大倍电镜图
一,一
一

性能稳定性
为了研究一和一的性能稳定性,采用确定的配方和材料生产工艺分别使用批制备一和一,每批作个试样一和一各个子样数进行材料的配方稳定性和工艺稳定性验证试验,材料性能见表。
由表可见,干法生产材料的性能稳定且与湿
法生产材料的性能相当,说明一和一
原材料性能稳定,材料生产工艺稳定。

表批制备一和一材料性能
一一,

材料牌一号批次
拉伸强度断裂伸线胀系数一,四氧化二氮中浸泡偏二甲腆中浸泡
长率一℃室温后质量变化室温后质量变化

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使用性能
一主要用于密封圈、密封碗等密封零件
的生产,这些零件的用途是隔绝燃料泵腔的偏二
甲脐介质和涡轮泵腔的氧化剂和燃料燃烧后的高
温气体,因此要求其在保持密封良好的前提下,
具有良好的耐温性能和耐磨性能。
一用于氧燃氟四片零件的生产。氧燃

氟四片加工装配成密封环后使用,其工作原理
是氧燃泵后密封环是利用流体流经一系列节流
间隙与膨胀空室组成的通道,使工作介质产生节
流效应,为了增强介质从高压腔流向低压腔中的
阻力系数,减少泄漏,提高泵的效率,以限制泄
漏的非接触动密封,要求其具有良好的耐磨性
能。一和一的零件工况见表。

材料牌号零件名称
表一和一材料零件工况
一一

环境温度℃工作时间工作压力
、︸曰︺、︸
︵
八

八卫
密封圈

一一
密封碗

工作介质转速甲
偏二甲脐

一氧麟氟四片常温
一偏二甲脱

一及一的耐温和耐磨性能
选择批一和批一材料进行材料耐温及耐磨性能对比研究。由于试验条件有限,耐温性能仅选择拉伸强度、断裂伸长率和邵氏硬度种主要的性能进行耐高温试验,结果见表。由表可见,一和一材料具有较
好的耐温性能,但一性能下降幅度比
下降幅度大,说明一耐高温性能优于
一。

表及一耐高温试验结果
'一一
试前
℃试后

材料牌号及批次
拉伸强度
断裂伸长率硬度

召吓氏度拉伸强度断裂伸长率硬度邵氏度

一一一
一
一一一

一一一
一
一一一

为模拟材料应用的实际工况,采用磨耗试验
机进行耐磨试验,其工作原理为在一定载荷
下,将磨耗试样与对磨试样相对旋转对磨,测量
磨耗前后试样的重量和磨损位置尺寸,确定耐磨性能。试验条件为转速设备最大转速载荷密封圈实际工作最大压力换算而得时司温度一℃,℃磨耗材料一和一,均为批料,每批组试样低温与高温对磨材料为发动机与密封圈、密封碗接触转轴材料。磨耗试验结果见表。
由表材料磨损部位的高度■和磨损质量
■对比可见,在常温和高温条件下,一材
料的耐磨性能略优于一材料。
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白龙腾,等增强氟塑料干法制备工艺研究

表一和一材料耐磨性能
一一一

材料牌号
材料批次
试验前厚度一试验后厚度加■试验前质量试验后质量
,九
■龟试验温度℃

一
一
一

一
一
一一

一

一名一
一
一一
一一
一
一一一

一一一一
一一一
一

一

由对比试验结果可知,一在实际使用
方面其耐高温性能和耐磨性能均能够满足使用要
求,且性能较一有所提高。一及一的耐磨性能一及一的耐磨性能同样采用了磨耗试验机进行模拟实验并对试验结果进行对比研究。试验条件为转速山而设备最大转速卜载荷密封圈实际工作最大压力换算而得时间温度一℃磨耗材料为批料一且每批组试样,批料一且每批组试样对磨材料为
发动机与氟四片接触转轴材
料。磨耗试验结果见表。
由表材料磨损部位的高度■和磨损质量

■对比可见,在常温条件下,一材料耐磨
性能略优于一材料耐磨性。

表一和一材料耐磨性能
一一一

材料牌号材料批次
试验前厚度
一
试验后厚度了■试验前质量,试验后质量了■德试验

温度凡

一一一,
一
一
一刀一
一
一

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一一一
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