PTFE复合材料填料与性能
纳米ZnO填充PTFE复合材料的力学及摩擦学性能
体 积分数 为 １ ％时 ，复合 材料 的耐磨性最 好。另外 ， ５ 他们还研 究了不 同负荷 、不 同滑动速率下 ，复合材料
的摩擦磨损性能 。
作者 简介 ：余 志扬 （９４ ） １８ 一 ，硕 士 ，研 究 方 向为 聚 合 物／ 米 纳 粒 复合材 料 的制备 ．Ｅｍ ｉ ａｇｆ ６ ＠ｉ ａ．ｃｃ． — ａ ：ｗｎｈ ５０ ｃ ｓａ．ｒ ｌ ５ ｃ １
２ Ｊｈ ａＧｏｐＣ ｒｏａｏ ， ｕｈｕＺ ｅａｇ３４ ０ ，ｈｎ ） ．ｕ ｕ ｒｕ ｏ ｒ ｉ Ｑ ｚｏ ｈｊ ｎ ２０ ４ Ｃ ｉａ ｐ ｔｎ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔＮａ ｏ ｔｒＺ Ｏ ｉ ｅ ＦＥ ｃ ｍｐ ｓｔｓ ｗｅｅ ｐ ｅ ａｅ ｈ ｏ ｇ ｃ ａ ｉａ ｘｎ ｎ ｌ ａ ｏ ｉ ａｈ ｎ ｎ ｓｒ ｃ ： ｎ ｍｅｅ ｎ ｆ ｌｄ ｌ ｏ ｏ ｉ ｒ ｒ ｐ ｒ ｄ ｔ ｒｕ ｈ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌｍｉｉ ｇ ａ ｄ ｕｔ ｓ ｎｃ ｂ ｔ ｉｇ ｉ ｅ ｒ ｅｈａ ｏ ， ｎ ｈ ｆｅ ｔｏ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎｍｅ ｈ ｎ ｃ ｎ ｒｂ ｌｇｅ ｒｐ ｒｉｓｏ ｅｃ ｍｐ ｓｔｓｗａ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ．Ｔ ｅｒ — ｔ ｎ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｅｆ ｃ ｆＺ Ｏ ｏ ｔｎ ｃ ａ ｉａ ａ ｄ ｔｉ ｏｏ ｉａ ｐ ｏ ｅｔｅ ｆｔ ｏ ｏ ｉｅ ｓｉｖ ｓｉａｅ ｏ ｌ ｌ ｈ ｈ ｅ ｓ ｉｓｓ ｗ ｔ ａ ｓｔ ｅＺ Ｏ ｏ ｔｎ ｓｌｗｅ ａ ％ ，ｈ ｏ ｏ ｉｅ ａ ｅｈ ｇ ｅ ｎ ｉｅｓｒ ｎ ｔ ｈ ｎ ｐ ｒ Ｆ ；ｔ ｅｄ ｎ ｕ ｔ ｈｏ ｈ ｔａ ｈ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔｉ ｏ ｒｔ ｎ３ ｈ ｔ ｅｃ ｍｐ ｓｔｓｈ ｖ ｉｈ ｒｔ ｓｌ ｔｅ ｇｈｔ ａ ｕ ｅ ｅ Ｅ ｈ ｅ －
四氟材料性能表
其主要性能如下：
相对密度
软化温度
连续使用温度
耐化学腐蚀
洛氏硬度
1.68-1.70
235-245℃
-30-170℃
优良
R93
伸长率 200-260%
线膨胀系数 8.0×10-5/℃
化学介质 硫酸 盐酸 氢氟酸 硝酸 铬酸 氯化铁
氢氧化钠 氢氧化铵
甲醇 正丁醇
弯曲强度 48MPa
浓度重量% 98 37 50 50 30 55 50 30 100 100
100 100 90
90
使用温度
25℃
100℃
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
表中代号：A—耐腐蚀
聚乙烯（PE）具有良好的化学稳定性，可耐酸、碱和盐类水溶液，能耐60℃以下的一般有机溶剂。耐 寒性也较好，在-70℃~-80℃仍能保持稳定，但耐热性、耐氧化性和光老化性能较差。可广泛用于化工行业 等一般防腐管道的应用。
四氟乙烯共聚物又称氟塑料 F40，简称 ETFE 是一种耐高温和强腐蚀的氟塑料，使用温度范围-60°C－
180°C。乙烯－四氟乙烯共聚物（F40）其中的四氟乙烯含量在四分之三以上（按重量比），因此它保持了
聚四氟乙烯良好的耐化学腐蚀性能，同时也具有良好的耐热、耐磨、耐辐射及耐冲击和电绝缘性能。它的
抗撞强度能达到50MPa，是聚四氟乙烯树脂的两倍。 采用旋转钢衬里工艺加工 F40 钢塑复合管.防腐管道.防腐设备.储罐.贮糟.贮罐.容器.塔节.反应釜.沉淀 罐.吸收塔.洗涤塔.反应罐.钢槽.钢罐.衬里泵阀、补偿器、软管等，与聚四氟乙烯内衬相比，它最大的特 点是能耐负压，能承受正压 1.6MPa，负压 70KPa，可在-60C～180°C 内正常使用，具有可靠，优良的耐腐 蚀性，输送高温下的强腐蚀介质，这是其他管道所不能替代的.并且有更好的抗渗透性。非标件可以定制。
聚四氟乙烯织物-树脂基复合材料的研制
聚四氟乙烯织物-树脂基复合材料的研制聚四氟乙烯（PTFE）织物是一种具有极好的化学稳定性、低摩擦系数和耐高温性能的材料，被广泛应用于航空、航天、化工等领域中。
然而，由于其表面亲水性差，不易涂层和粘接，因此其应用范围受到了限制。
为了解决这一问题，研究人员开始探索将PTFE织物与树脂进行复合的方法。
本文采用了环氧树脂作为复合材料的基体材料，将其与PTFE织物复合制备了一种具有优异性能的PTFE织物-树脂基复合材料。
该复合材料的制备步骤如下：首先，在市售PTFE织物表面进行氧化处理，增强其与树脂的粘接性；然后，将预先准备好的环氧树脂加热至一定温度，将PTFE织物浸泡其中，使其充分浸透；最后，将浸透后的PTFE织物放入模具中，经过压力和温度的作用，完成复合材料的成型。
为了评估该复合材料的性能，我们进行了多项测试。
结果表明，PTFE织物的加入显著提高了复合材料的力学性能和耐磨性。
复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了30%和20%，耐磨性能相比纯环氧树脂提高了近两倍。
此外，该复合材料还表现出良好的耐化学性、耐高温性能和自润滑性能，使其在复杂的工作环境中具有广泛的应用前景。
综上所述，通过将PTFE织物与环氧树脂进行复合，研究人员成功制备了一种优异性能的PTFE织物-树脂基复合材料。
该复合材料不仅具有优异的力学性能和耐磨性，还具有良好的耐化学性、耐高温性能和自润滑性能，展现出广泛的应用前景。
本研究中，采用的环氧树脂是一种低粘度、高强度和耐热性能优异的材料。
其在复合材料中作为基体材料，可以有效地提高材料的力学性能和耐拆卸性能。
而PTFE织物作为复合材料中的增强材料，其低摩擦系数和良好的化学稳定性为材料的特性增添了更多的优势。
在制备过程中，关键的氧化处理是为了增强PTFE与环氧树脂的粘接性，从而保证复合材料在使用过程中的稳定性和强度。
同时，对于复合材料的成型过程也十分关键。
压力和温度的作用可以使得材料充分结合，形成一体化结构，从而提高复合材料的力学性能。
聚四氟乙烯填充什么最耐磨？石墨四氟管的用途？
耐磨聚四氟乙烯填充件石墨四氟管的用途？一、改性四氟棒介绍ptfe四氟铁氟龙填充石墨管是以聚四氟乙烯塑料为基料，填充石墨增强剂（或者碳纤维等）后制得的增强塑料。
石墨能提高聚四氟乙烯的耐磨性，导热性，自润滑性，导电性，耐热变形等。
适用于耐高温，耐磨，耐腐蚀等环境下使用，除食品，绝缘，氧化剂环境下外，石墨改性（增强，填充）聚四氟乙烯基本能代替原聚四氟乙烯能用的环境。
1.1四氟材料在温度低于-185℃时会变脆，高于260℃时会蠕变裂解，所以不应用于过高的温度。
四氟导热系数较低且线膨胀系数较大在负荷下会发生冷流现象，添加不同的填充剂如玻璃纤维、石墨、二硫化钼、青铜粉等可改善四氟棒的性能。
1.2改性四氟棒使用行业：化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产（如离子膜电解），粘稠物料输送与操作，卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。
1.3使用设备：管道、阀门、泵、压力容器、热交换器、冷凝器、发电机、空气压缩机、排气管、制冷机等法兰连接处的密封部位。
二、石墨四氟管简介又称：石墨套筒、石墨ptfe管材、石墨聚四氟乙烯管、黑色铁氟龙管、填充聚四氟乙烯模压管材，聚四氟乙烯填充石墨管材，ptfe四氟铁氟龙填充石墨管，改性填充石墨PTFE四氟管，聚四氟乙烯（PTFE）+石墨，新型聚四氟乙烯石墨件。
图1 石墨四氟管来源：深圳丹凯特性：1.使用温度范围十分广泛(摄氏从-200度到+260度)；2.基本上对所有化学物质都具抗腐蚀性除了一些氟化物和碱性金属液。
3.极好的机械性能包括抗老化性特别对于弯曲和摆动方面应用。
4.杰出的阻燃性(符合ASTM-D635 和D470测试步骤，在空气中被归为阻燃材料。
5.优良的绝缘特性(无论其频率和温度如何)。
6.吸水率极低，并具有自润滑性和不粘性等一系列独特的性能。
7、摩擦系数小。
三、填充聚四氟乙烯的加工填充聚四氟乙烯制品选用填充聚四氟乙烯树脂经模塑加工制成。
PTFE／PI复合材料的热性能及机械性能分析
PTFE/PI复合材料的热性能及机械性能分析【摘要】制备并研究了不同配比的PTFE/ PI复合材料的热性能及机械性能变化，并用扫描电镜对其微观形态进行了观察。
结果表明：此复合材料的耐热性及机械性能相对于聚四氟乙烯纯树脂有明显的提高。
维卡软化温度达到182℃，比基体树脂纯PTFE高90℃；初始分解温度达到467℃，比基体树脂纯PTFE高11℃；熔融温度基本稳定在330℃左右；洛氏硬度提高27HRL；弯曲强度提高28 MPa。
SEM表明：复合材料断面出现韧窝状形貌，PI起到辅助增韧作用。
【关键词】聚四氟乙烯，聚酰亚胺，复合材料，热性能，机械性能尽管目前已开发出许多具有优良性能的工程塑料，但单一树脂材料并不具备耐摩擦、和自润滑等综合性能。
将不同种类的聚合物共混，可获得具有良好综合性能的新型高分子材料。
耐热复合材料是一种在高温下有望发挥其性能的材料，材料为了达到耐热性的提高，长寿命化，可靠性以及轻量化等，耐热复合材料是不可缺少的关键材料，它也成为今后支撑地球环境问题及能量问题的解决、航空宇宙领域的重要材料。
本研究采用冷压烧结的工艺制备了PTFE/PI复合材料，测试分析了PTFE/PI 复合材料的热性能及机械性能，为其在高性能先进复合材料领域中的应用提供理论依据。
1 实验部分1.1 主要原材料。
聚四氟乙烯（PTFE）：平均粒径≤5μm，表观密度约0.56g/m2，沈阳市天宇祥微粉厂；聚酰亚胺（PI）：粒径约75μm，表观密度约0.92/m2，常州建邦塑料制品有限公司。
1.2 实验仪器及设备。
马弗炉：TM0610型，天津马福尔科技有限公司；平板硫化机：XLB 400×400×2E型，青岛亚华机械有限公司；差动热分析仪：CDR-34P型，上海万衡精密仪器有限公司；维卡软化点温度测定仪：GB/T1634型，北京冠测精电仪器设备有限公司；热重分析仪：TGA2000型，上海精密科学仪器有限公司；塑料洛氏硬度计：XHR-150型，上海万衡精密仪器有限公司；悬臂梁冲击实验机：XJU-22型，承德试验机有限公司；微机万能控制电子实验机：RG2000-1型，上海研润光机科技有限公司。
PTFE复合材料力学性能及摩擦磨损机理的研究
５８
５ ６
６ ——磨痕 宽度 Ｒ ——钢轮半 径 ， ２ ｍ 为 ０ｍ
— —
５ ４
０
ｌ ０
２ ０
３ ０
４０
５ Ｏ
６ Ｏ
ｃ 含量， Ⅱ ％
滑 动 距 离 ， ３０４ ｍ 为 ２
洞或气泡而完全充满 聚 四氟乙烯 ， 么在受力 截 面上 聚 四氟 乙 那
烯 的 面 积 必 然 小 于纯 聚 四氟 乙烯 构 成 的 材 料 。在 外 力 作 用 下 聚
四氟乙烯从 锡青 铜粉 颗粒表 面被拉 开 ， 因承受外 力 的总面 积减 小 ， 以锡青铜粉填 充聚 四氟 乙烯 复合材 料 的拉 伸强 度较 未填 所 充体系有所 下降 。填料的加人常使 聚合 物材料 的硬度增 大。邵 氏硬度 的测试是将 规定形 状 的压针 ， 在标 准的 弹簧压力 下压 入
ａ ｒ ｓｒ ａ＂ ｎ ｔ ｅ ｄ ｏ ｄ ｔ ｎ ｂ ａ ｉｅ ｗｅ ｌｉ ｈ ｒ ｃ ｎ ｉｉ ． ｙ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ：ｔｎ ｂ ｎ ｅ；ｆ ｃ ｉｎ；唧 ｙ ｗｏ ｄ ｉ ｒ ｚ ｏ ｉ ｏ ｒ ｔ ；ｗｅ ；ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｒ ａ ｃ ａ ｉｍ
随着工业技术的发展 ， 聚四氟 乙烯 （ Ｔ Ｅ 因其 优异 的化学 ＰＦ ） 稳定性 、 热稳 定性好 、 低摩 擦系 数等 优点 ， 得到 了广 泛 地应 用 。 但聚四氟 乙烯又存 在力学性 能欠佳 、 易蠕 变 、 耐磨 损等 缺点 ， 不 为了拓展其应用领 域， 善其 力学 性能 、 改 增强抗 蠕变 性 、 提高 耐 磨性 ， 必须对其 进行 填充 改性 。填 充材 料 主要 有青 铜 粉 、 纤 碳 维、 、 碳 玻璃纤维 、 石墨 、 二硫化钼 、 聚苯酯 、 聚酰 亚胺 等 ， 充后 ， 填 聚四氟 乙烯的抗蠕 变性 、 耐压性 、 耐磨 损性能大 幅提高 － 。 目 － 前， 关于聚四氟 乙烯 复合材料 填充 改性机 理方面 的研究 报道较 少。针对锡青 铜 粉改性 聚 四氟 乙烯 复合 材料 的研 究进 展 与不 足， 本文着重研究不 同 比例 的锡青 铜粉在不 同介质 下对 聚四氟 乙烯 复合材料摩擦磨损 性能 ， 以及锡 青铜粉 的含量 对复合 材料 力学性能 的影响 ， 并探讨其作用机理 。
PTFE改性填料介绍
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。
PI填充PTFE复合材料
聚四氟乙烯 (PTFE) 因其优异的自润滑、耐腐 蚀、耐高温性能在摩擦磨损材料领域占有十分重要 的地位。但其硬度低、易蠕变、耐摩擦性能差 [1]，需 要添加填料来改善这些缺点以满足机械密封、摩擦 领域中的应用要求。常用的填料主要有玻璃纤维、 碳纤维、石墨、二硫化钼、青铜粉以及耐高温的有机 高分子材料 [2–3]。无机填料与 PTFE 结合较差，摩擦 磨损时容易脱落，导致耐磨效果不佳，且易损伤对 偶，机械加工性能差，限制了其极端苛刻工况条件 下的应用。填充 PTFE 的聚合物需要在烧结过程中 (360～380℃ ) 保持性能稳定，因此只有少数几种聚 合物如聚醚醚酮 (PEEK)、聚苯硫醚 (PPS)、芳纶纤
第 46 卷，第 1 期 2018 年 1 月
工程塑料应用
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2018.01.003
Vol.46，No.1 Jan. 2018
ห้องสมุดไป่ตู้
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PI 填充 PTFE 复合材料
杨培娟 1，黄健 2
(1. 浙江经贸职业技术学院，杭州 310018 ； 2. 杭州塑盟特科技有限公司，杭州 310026)
摘要：采用金属粉末冶金法制备聚酰亚胺 (PI) 填充聚四氟乙烯 (PTFE) 复合材料，考察不同 PI 填充量对复合材 料力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明，随着 PI 填充量的增加，复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均下降，但 压缩强度提高。采用 PI 填充 PTFE，可以使耐摩擦性能提高 2 个数量级，摩擦系数稍有提高，磨损表面的扫描电子显 微镜显示，PI 填充 PTFE 对提高材料耐磨性能效果非常明显。对采用国产 PI 与进口 PI 填充 PTFE 制备的复合材料 性能进行对比，发现国产 PI 完全可以替代进口同类产品。
聚四氟乙烯改性现状及研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2022， 39（4）： 70随着现代科技的飞速发展，对高性能材料的需求日益增加，聚四氟乙烯（PTFE）作为一种性能优良的工程塑料，在许多领域具有广泛的应用［1-2］。
PTFE是由单体四氟乙烯聚合而成［3］，分子结构为一种螺旋构象，即C—C骨架全部被周围的F原子包裹。
同时由于C—F的键能很高不易断裂，使PTFE可以抵抗强酸、强碱、油脂、纯氧化剂和有机溶剂等的腐蚀，但缺点是强度较低，不利于成型加工，机械磨损率高，特别是在受外力作用下会产生严重的蠕变现象，极大地限制了PTFE 的应用。
因此对PTFE的改性显得尤为重要［2］。
目前，PTFE的改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。
本文详细阐述了PTFE改性的几种方法，并研究了改性方法对PTFE复合材料力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。
DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2022.04.15 *1 PTFE的改性1.1 表面改性由于PTFE表面结合能较小，不易与其他化合物和小分子反应，同时其他填料也很难附着在PTFE表面。
采用物理化学法对PTFE表面进行处理，可以在PTFE表面产生反应位点同时提高表面的粗糙程度，改善PTFE表面的疏水性、亲核性和防污性能。
常见的处理方法主要有等离子体处理法、电子辐照处理法、偶联剂处理法［4］。
聚四氟乙烯改性现状及研究进展左 程1，肖 伟2*（1. 江苏扬建集团有限公司 扬州华正建筑工程质量检测有限公司，江苏 扬州 202105；2. 上海工程技术大学 数理与统计学院，上海 201620）摘要：综述了近几年国内外聚四氟乙烯（PTFE）改性的研究进展，并总结了表面改性、填充改性和共混改性的优缺点，着重分析了填料对PTFE力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。
最后对PTFE改性工艺的发展趋势和前景进行了展望。
空心球陶瓷粉填充PTFE基复合基板的制备及性能
电子元件与材料E l e c t r o n i cC o m p o n e n t s a n dM a t e r i a l s第40卷V o l.40第1期N o.11月J a n2021年2021空心球陶瓷粉填充P T F E基复合基板的制备及性能贾倩倩,赖占平,李强,张立欣,魏西(中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津300220)摘要:为制备低介电常数低损耗微波复合介质基板材料,采用压延工艺,以空心球陶瓷粉为填料制备了聚四氟乙烯(P T F E)基复合基板,系统研究了空心陶瓷粉含量对P T F E基复合基板微观结构和综合性能的影响㊂结果表明,随空心球陶瓷粉含量的增加,P T F E基复合基板材料断面形貌出现空心球破碎的现象,相对密度逐渐降低,介电常数和介电损耗先降低后升高,吸水率逐渐升高,抗剥离强度呈现下降趋势㊂当空心球陶瓷粉质量分数为31.3%时,空心结构完整,P T F E基复合基板介质层的密度为1.302g/c m3;相对介电常数和介电损耗均最小,分别为1.9659和6.06ˑ10-4;吸水率为0.2%,抗剥离强度为2.725N/m m㊂关键词:聚四氟乙烯;空心球陶瓷粉;复合基板;介电性能;抗剥离强度中图分类号:T N304文献标识码:AD O I:10.14106/j.c n k i.1001-2028.2021.1646引用格式:贾倩倩,赖占平,李强,等.空心球陶瓷粉填充P T F E基复合基板的制备及性能[J].电子元件与材料, 2021,40(1):19-23.R e f e r e n c e f o r m a t:J I A Q i a n q i a n,L A I Z h a n p i n g,L I Q i a n g,e ta l.P r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e s o f P T F E b a s e d c o m p o s i t e l a m i n a t e s f i l l e d b y h o l l o w s p h e r e c e r a m i c p o w d e r s[J].E l e c t r o n i c C o m p o n e n t s a n dM a t e r i a l s,2021,40(1): 19-23.P r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e s o f P T F Eb a s e d c o m p o s i t e l a m i n a t e s f i l l e d b yh o l l o w s p h e r e c e r a m i c p o w d e r sJ I A Q i a n q i a n,L A I Z h a n p i n g,L IQ i a n g,Z H A N GL i x i n,W E IX i (T h e46t hR e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i n aE l e c t r o n i c sT e c h n o l o g y G r o u p C o r p o r a t i o n,T i a n j i n300220,C h i n a)A b s t r a c t:A i m i n g a tm i c r o w a v e c o m p o s i t e d i e l e c t r i c l a m i n a t e sw i t h l o wd i e l e c t r i c c o n s t a n t a n d l o s s t a n g e n t,P T F Eb a s e d c o m p o s i t e l a m i n a t e s f i l l e dw i t hh o l l o ws p h e r e c e r a m i c p o w d e r sw e r e f a b r i c a t e db y c a l e n d a r i n g m e t h o d.T h ee f f e c t so fh o l l o ws p h e r e s c e r a m i c p o w d e r so nt h e m i c r o s t r u c t u r ea n d p r o p e r t i e sw e r e i n v e s t i g a t e d.T h er e s u l t ss h o wt h a tw i t hi n c r e a s i n g c o n t e n t,t h e h o l l o ws t r u c t u r e s o f c e r a m i c p o w d e r s c o l l a p s e,a n d t h e r e l a t i v e d e n s i t y o f P T F Eb a s e d c o m p o s i t e l a m i n a t e s d e c r e a s e s,w h i l e t h ed i e l e c t r i c c o n s t a n t a n d l o s s t a n g e n t f i r s t l y d e c r e a s ea n dt h e n i n c r e a s e.M e a n w h i l e,t h e w a t e r a d s o r p t i o n i n c r e a s e sa n d p e e l s t r e n g t hd e c r e a s e s.P T F Eb a s e dc o m p o s i t e l a m i n a t ew i t hf i l l e r c o n t e n t o f31.3% e x h i b i t s t h e r e l a t i v e d e n s i t y o f1.302g/c m3,d i e l e c t r i c c o n s t a n t a n d l o s s t a n g e n t o f1.9659a n d6.06ˑ10-4,r e s p e c t i v e l y. T h ew a t e r a d s o r p t i o n i s0.2%a n d p e e l s t r e n g t h i s2.725N/m m.K e y w o r d s:p o l y t e t r a f l u o r o e t h y l e n e;h o l l o w s p h e r e c e r a m i c p o w d e r s;c o m p o s i t e l a m i n a t e s;d i e l e c t r i c p r o p e r t y; p e e l s t r e n g t h随着现代信息技术的快速发展,电子信号传输的频率越来越高,从3G㊁4G逐渐向5G和6G方向发展㊂微波复合基板是电路中信号传输的重要载体,其性能优劣直接决定了微波信号传输的快慢和质量高收稿日期:2020-10-30通信作者:贾倩倩,工程师,博士,主要从事P T F E基复合材料的研究㊂E-m a i l:j i a q i a n q i a n_46@f o x m a i l.c o m㊃20 ㊃电子元件与材料低[1-3]㊂低介电常数的微波介质材料有利于微波信号的高速㊁低延迟㊁无损耗传输[4],是实现超高密度和超大规模集成电路多层互联的首选基础材料,被广泛应用在天线㊁雷达等关键领域㊂聚四氟乙烯(P T F E)是介电常数和介质损耗最低的树脂[5-6],其相对介电常数为2.1~2.2㊂但是由于P T F E 的热膨胀系数(C T E )过高(109ˑ10-6/ħ),且强度较低,不适合直接应用于微波介质基板,而陶瓷粉填料具有极低的热膨胀系数并且可以作为补强材料弥补P T F E 树脂的强度㊂因此在制备P T F E 基介质基板过程中,陶瓷粉填料经常被引入以提高基板强度和尺寸热稳定性[7]㊂熔融二氧化硅陶瓷粉是P T F E 基复合基板的常用填料,其热膨胀系数极低(约0.5ˑ10-6/ħ)[8],相对介电常数(4.0)高于P T F E [9]㊂熔融二氧化硅填充P T F E 基介质基板的相对介电常数在2.4~2.9之间[10-11]㊂若将P T F E 基介质基板的相对介电常数降低至2.2以下,同时保持较低的介质损耗,将有助于高频信号的高速传输㊂为了制备得到低介电常数的介质材料,研究人员以空气作为第三相引入到复合材料当中,如多孔氧化硅[12]㊁介孔氧化硅[13]㊁环氧树脂/S i O 2空心球纳米复合材料[14]等,成功将相对介电常数降低至2.0左右㊂然而,目前尚未发现有利用空心球陶瓷粉填充P T F E 基低介电常数微波复合基板的报道㊂本文以空心球A l 6S i 2O 13陶瓷粉为填料,制备P T F E 基复合基板材料,研究填料含量对P T F E 基复合基板密度㊁介电性能㊁吸水率㊁抗剥离强度等性能的影响㊂1 实验1.1 试剂与仪器本实验采用的P T F E 分散料由美国杜邦公司生产(T e f l o n 8A );空心球陶瓷粉由安徽鑫磊粉体公司生产;硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷按照质量比1ʒ1复配而成,成型助剂为石油醚,上述试剂均由上海阿拉丁试剂公司提供;铜箔为厚度35μm 的电解铜箔,由苏州福田公司生产㊂1.2 实验过程按照图1所示流程,首先利用硅烷偶联剂对空心球陶瓷粉进行表面改性,然后按照表1中的配比,利用锥形混料机(常州范信,型号D S H0.3),将改性陶瓷粉㊁P T F E 分散料以及一定量石油醚(质量为复合料总重量的20%)加入料腔,开启搅拌,等待机械混合均匀后,将物料取出,装入模具,用干压的方式进行预成型,制成一定厚度的片材㊂利用三辊压延机(青岛君林机械,型号X Y-I 230)将预成型得到的片材反复压延,直到成为厚度约0.25m m 的基片㊂将基片在210ħ烘箱中烘干,在该过程中小分子有机物被排出㊂最后,将两张基片叠层,双面覆铜箔,在380ħ,3.5M P a 下热压,保温保压2h ,得到相应的P T F E 基微波复合基板样品㊂图1 空心球陶瓷粉填充P T F E 基复合基板的制备流程图F i g .1 F a b r i c a t i o n p r o c e s s o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e r s f i l l e dP T F Eb a s e d c o m po s i t e l a m i n a t e s 表1 空心球陶瓷粉填充P T F E 基复合基板制备配方表T a b .1 F o r m u l a o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e r s f i l l e d P T F Eb a s e d c o m po s i t e l a m i n a t e 样品编号P T F E 质量分数(%)填料质量分数(%)H P -17525H P -268.731.3H P -362.537.5H P -456.243.8H P -550501.3 测试与表征空心球陶瓷粉和P T F E 基复合基板材料的微观形貌由德国蔡司公司S U P P R A55V P 场发射扫描电镜进行分析,样品在液氮保温10m i n 后脆断,喷金后观察其横截面形貌㊂粉体的晶相采用荷兰帕纳科公司生产的X p e r t P r o 型X 射线衍射仪分析,试验条件为室温下C u K α(λ=0.15406n m ),扫描范围为20ʎɤ2θɤ90ʎ,步长为0.01671ʎ㊂基板介质层密度测试,需要先利用化学腐蚀的方法将P T F E 基复合板材料双面的铜箔腐蚀去除,然后采用梅特勒密度天平测试,每种配方选取2个样品测试取平均值;采用美国A g i l e n t 公司网络分析仪配合带状线测试夹具对样品在X 波段(8~12G H z )的相对介电常数和介电损耗进行测试;基板的吸水率和抗剥离强度测试分别按照I P C -T M-650标准中第2.6.2.1条测试㊂2 结果与讨论2.1 微观形貌和物相空心球陶瓷粉的微观形貌如图2所示,通过形貌贾倩倩,等:空心球陶瓷粉填充P T F E 基复合基板的制备及性能㊃21 ㊃观察,陶瓷粉的平均粒径在30~40μm ,呈现完整的球形颗粒,分散性良好㊂图3(a )㊁(b )和(c )分别为空心球陶瓷粉表面改性处理前㊁处理后以及标准卡片(P D FN o .15-0776)的X R D 图谱㊂空心球陶瓷粉在改性前后的物相结构相同,通过与标准图谱对比,各个衍射峰完全符合A l 6S i 2O 13的物相结构㊂图2 空心球陶瓷粉的微观形貌图F i g .2 S E Mi m a g e o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e r s 采用改性后的空心球陶瓷粉制备P T F E 基复合基板材料,编号分别为H P -1㊁H P -2㊁H P -3㊁H P -4和H P -5㊂样品断面微观形貌见图4所示㊂从微观形貌看,空心球陶瓷粉的外壁与P T F E 基体之间结合性良好㊂图4(b )是图4(a )的局部放大图,可看出空心球的断面形貌,球体外径为30~40μm ,空心球壁厚约5μm ,壁上可见一些微米级孔洞㊂这样的微观结构给空心球陶瓷粉带来较高的气孔率,作为填料引入P T F E 基复合材料时,有效地引入空气作为第三相,降低复合材料的介电常数㊂当空心球陶瓷粉的含量为25%和31.3%时,空心结构完整;随着空心球陶瓷粉含量增大至质量分数43.8%和50%,复合基板材料断面的空心球陶瓷粉发生破裂㊂这是由于当空心球陶瓷粉含量提高时,P T F E 基体的比例下降,大量陶瓷粉颗粒直接相互接触,在压延成型和覆铜热压的过程中,受到较大压力,从而导致部分空心球结构的坍塌㊂随空心球陶瓷粉含量增多,结构破坏的空心球比例增大,这将导致空气比例下降,不利于介电常数的降低㊂图3 空心球陶瓷粉的X 射线衍射分析图谱㊂(a)表面改性处理前;(b )表面改性处理后;(c )标准图谱P D FN o .15-0776F i g .3 X r a y d i f f r a c t i o n p a t t e r n s o f h o l l o w s p h e r e c e r a m i c po w d e r s .(a )B e f o r e s u r f a c e t r e a t m e n t ;(b )A f t e r s u r f a c e t r e a t m e n t;(c )A l 6S i 2O 13st a n d a r d p a t t e r n s o f P D FN o .15-0776图4 空心球陶瓷粉填充P T F E 基复合基板材料脆断后的断面微观形貌图㊂(a ,b )H P -1;(c )H P -2;(d )H P -3;(e )H P -4;(f )H P -5F i g .4 S E Mi m a g e s o f f r a c t i o nm o r p h o l o g y o f h o l l o ws p h e r e c e r a m i c p o w d e r s f i l l e dP T F Eb a s e d c o m po s i t e l a m i n a t e s .(a ,b )H P -1;(c )H P -2;(d )H P -3;(e )H P -4;(f )H P -5㊃22 ㊃电子元件与材料2.2 相对密度根据混合法则,复合材料的理论密度与每种组分的理论密度及其体积分数有关,计算公式如式(1)㊂ρ0=1ω1ρ1+ω2ρ2(1)式中:ρ0㊁ρ1㊁ρ2分别代表复合材料㊁组分1和组分2的理论密度;ω1和ω2分别代表组分1和组分2的质量分数㊂空心球陶瓷粉的相对密度约为0.7g /c m 3,P T F E的密度约为2.1g /c m 3,采用式(1)可计算得到不同样品的理论密度㊂图5为P T F E 基复合基板材料介质层的实际密度和理论密度随空心球陶瓷粉含量的变化趋势㊂随着空心球陶瓷粉填料含量的增加,介质层的理论密度逐渐下降,而实际密度呈现先下降,后维持不变,再下降的趋势㊂在填料含量为质量分数31.3%时,实际密度与理论密度相接近,为1.302g /c m3㊂介质层实际密度的整体趋势降低,与空心球陶瓷粉含量逐渐递增有关㊂而当空心球陶瓷粉含量从质量分数31.3%增加至43.8%,实际密度却基本保持不变㊂结合微观形貌分析,推测这种现象是由于空心球过多,在基板成型和热压过程中受到挤压破碎变形导致的㊂图5 P T F E 基复合基板材料的介质层密度随空心球陶瓷粉含量的变化F i g .5 D e p e n d e n c e o f d e n s i t y a n d t h e o r e t i c a l d e n s i t y of d i e l e c t r i c l a y e r s o f P T F Eb a s e d c o m po s i t e l a m i n a t e sw i t h c o n t e n t o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e r s 2.3 P T F E 基复合基板性能随着空心球陶瓷粉含量增加,P T F E 基复合基板的相对介电常数和介电损耗如图6所示,可以看出相对介电常数和介电损耗均呈现先减小后增加的趋势㊂当陶瓷粉含量为质量分数31.3%时,相对介电常数和介电损耗均最小,分别为1.9659和6.06ˑ10-4㊂根据混合法则,复合材料的介电常数与各组分的理论介电常数及所占体积分数有关㊂因此,P T F E 基复合材料的介电常数应随空心球陶瓷粉含量的增大而单调降低㊂然而,在本研究中,随着空心球陶瓷粉含量从质量分数31.3%增加至50%,介电常数反而升高㊂结合微观形貌和密度数据,推测其原因为空心球陶瓷粉的强度较低,当空心球陶瓷粉含量较高时,P T F E 基体的比例下降,空心球陶瓷粉互相挤压,在压延成型和热压烧结过程中受到压力导致空心球结构遭到破坏,空气所占比例降低,导致介电常数升高㊂图6 P T F E 基复合基板材料的介电性能随空心球陶瓷粉含量的变化F i g .6 D e p e n d e n c e o f d i e l e c t r i c p r o p e r t i e s o f P T F E b a s e d c o m p o s i t e l a m i n a t e sw i t h c o n t e n t o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e r s P T F E 基复合基板材料的吸水率随空心球陶瓷粉含量的变化趋势如图7所示㊂随空心球陶瓷粉含量提高,吸水率逐渐升高㊂这是由于空心球陶瓷粉比例增大时,填料和基体之间的微观界面比例增大㊂并且复合介质层的断面更加粗糙㊂介质层的吸水率与复合材料界面效应有关,界面比例的提高直接导致复合材料吸水率的增大㊂因此,要想得到较低吸水率的P T F E 基复合材料,空心球陶瓷粉的比例不能过大㊂当空心球陶瓷粉含量为质量分数31.3%时,P T F E 基复合材料的吸水率为0.2%,是比较理想的水平㊂图8为P T F E 基复合基板的铜箔抗剥离强度随空心球陶瓷粉含量的变化㊂当空心球陶瓷粉含量提高时,样品抗剥离强度逐渐降低㊂抗剥离强度是铜箔与介质层之间的结合强度的表征㊂覆铜热压过程中,在升温时,介质层中的P T F E 受热熔融,与铜箔的毛面发生接触,因为铜箔毛面具有一定粗糙度,其表面微小的凸起 刺入 介质层,形成紧密的界面结合㊂在降温贾倩倩,等:空心球陶瓷粉填充P T F E 基复合基板的制备及性能㊃23 ㊃时,P T F E 冷却结晶,与铜箔毛面之间保持紧密的结合力,使铜箔具有一定的抗剥离能力㊂本研究中,随空心球陶瓷粉含量的提高,P T F E 含量降低,铜箔表面与P T F E 的结合作用随之减弱,导致抗剥离强度逐渐降低㊂当空心球陶瓷粉含量为质量分数31.3%时,P T F E基复合材料的抗剥离强度为2.725N /m m ,能够满足高频电路板对微波介质基板材料抗剥离强度的要求㊂图7 P T F E 基复合基板材料的吸水率随空心球陶瓷粉含量的变化F i g .7 D e p e n d e n c e o f w a t e r a d s o r p t i o n o f P T F E b a s e d c o m p o s i t e l a m i n a t e sw i t h c o n t e n t o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e rs 图8 P T F E 基复合基板材料的抗剥离强度随空心球陶瓷粉含量的变化F i g .8 D e p e n d e n c e o f p e e l s t r e n g t h o f P T F E b a s e d c o m po s i t e l a m i n a t e sw i t h c o n t e n t o f h o l l o ws ph e r e c e r a m i c p o w d e r s 3 结论当引入A l 6S i 2O 13空心球陶瓷粉填料时,P T F E 基微波复合介质基板的相对介电常数降低至2.0以下㊂随着空心球陶瓷粉含量的提高,基板断面形貌出现空心球结构破碎的现象,随之相对密度降低,吸水率升高,抗剥离强度降低㊂当空心球陶瓷粉含量为质量分数31.1%时,P T F E 基复合基板密度为1.302g /c m 3;相对介电常数和介电损耗最低,分别为1.9659和6.06ˑ10-4;吸水率为0.2%,抗剥离强度为2.725N /m m ,是富有潜力的高频微波复合介质基板材料㊂参考文献:[1]祝大同.对未来覆铜板技术发展趋势的探讨(上)[J 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i c r o w a v ec o m p o s i t e s [J ].J o u r n a lo f E l e c t r o n i cM a t e r i a l s ,2018,47:633-640.[11]庞翔,袁颖,肖勇,等.S i O 2含量对P T F E /S i O 2复合材料性能的影响[J ].压电与声光,2012,34(4):577-580.[12]付振生,金江.多孔低介电氧化硅陶瓷材料的制备[J ].陶瓷学报,2011,32(3):385-389.[13]袁昊,李庆华,沙菲,等.超低介电常数介孔氧化硅薄膜的制备及其表征[J ].无机化学学报,2007(9):1587-1592.[14]张翠翠.环氧树脂/S i O 2空心球纳米复合材料的制备与性能研究[D ].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2011.。
PTFE
北京化工大学
高分子材料
答辩委员2
魏杰
教授
北京化工大学
高分子材料
答辩委员3
王海侨
教授
北京化工大学
高分子材料
答辩委员4
孟焱
副教授
北京化工大学
高分子材料
答辩委员5
注：一. 论文类型：1.基础研究 2.应用研究 3.开发研究 4.其它
二. 中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。
三. 学科分类号在中华人民共和国国家标准（GB/T 13745-9）《学科分类与代码》中查询。
2011年5月19日
* 论 文 类 型
基础研究
学位论文评阅及答辩委员会情况
姓名
职称
工作单位
学科专长
指导教师
党智敏
教授
北京化工大学
高分子材料
评阅人1
邓元
教授
北京航空航天大学
高分子材料
评阅人2
孟焱
副教授
北京化工大学
高分子材料
评阅人3
评阅人4
评阅人5
答辩委员会主席
唐黎明
教授
清华大学
高分子材料
答辩委员1
李效玉
北 京 化 工 大 学
硕士研究生学位论文
题目四针状氧化锌晶须填充聚四氟乙烯复合
材料的制备和性能研究
研究生赵凯
专业材料科学与工程
指导教师党智敏教授
日 期: 二 ○ 一 一 年五月十日
北京化工大学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
PTFE的填充改性研究
PTFE的改性研究PTFE的改性研究尽管PTFE具有良好的物化性能，但是也存在一些缺陷，如其机械性能较差、线膨胀系数较大、耐蠕变性差、易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困难等，使其应用受到一定限制。
随着我国PTFE产能快速增加，加强PTFE改性技术研究与应用，开发新型高效的PTFE复合材料，已经成为目前国内PTFE的研究与发展方向。
可以通过增强、填充、复配和共混等多种手段对PTFE进行改性，以弥补自身缺陷，主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。
一、表面改性PTFE极低的表面活性和不粘性限制了其与其他复合材料的复合，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。
常用技术有（a），表面活化技术：可以采用高能射线的辐射使其表面脱氟，在一定装置和条件下与其他材料氟化接枝；用一些惰性气体的低温等离子处理PTFE材料，发生碳-氟或碳-碳键的断裂，生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其润湿性和粘接性；将PTFE 浸入熔融的醋酸钾中，在适宜温度下处理形成具有一定活性的活化层；PTFE在一定配比的氢氧化钠、二丙烯基三聚氰胺混合液中加热处理，可以提高其表面活性；PTFE经过一定强度和时间的电晕处理，可以形成可胶接的活化层。
（b），化学腐蚀改性：将PTFE经过一定化学试剂处理可以提高其表面活性，这些化学试剂可以是金属钠的氨溶液、萘钠四氢呋喃溶液、碱金属汞齐、五羰基铁溶液等。
（c ），表面沉积改性：将PTFE浸渍在某些金属氢氧化物的胶体溶液中，使得胶体粒子沉积在PTFE表面，从而增大其湿润性，改善其表面活性，而易于与其他材料复合。
上述表面改性方法主要适应于PTFE薄膜，改性后的薄膜广泛应用于化工防腐衬里、密封制品及润滑装置的设计与制造中。
二、填充改性目前填充PTFE制品是产量最大的PTFE树脂产品，通过在PTFE树脂填充无机类、金属类和有机高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性和冷却性。
聚四氟乙烯复合材料的制备及其应用研究
聚四氟乙烯复合材料的制备及其应用研究近年来，聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在工业制造和科技领域中得到了广泛的应用，成为了新型材料领域的研究热点之一。
作为一种具有高强度、高稳定性、耐腐蚀性和生物惰性等优异性能的材料，PTFE不仅可以单独使用，而且还可以与其他材料复合加工，制成更加优质的复合材料，用于制造和生产多种产品。
一、PTFE复合材料的制备PTFE复合材料的制备方法多种多样，常见的有机械混合法、化学修饰法、物理吸附法、化学沉积法等。
在制备复合材料时，首先需要选取可与PTFE相容的材料，然后进行充分的混合和加工。
1.机械混合法机械混合法是指将PTFE和其他材料用机械方式进行混合。
这种方法的优点是简单易操作，生产成本低，但需要耗费大量的能量和时间。
机械混合法常用于制备各种PTFE/复合材料密封材料和弹性材料。
2.化学修饰法化学修饰法是指对PTFE表面进行化学修饰，使其表面具有亲和力能够与其他材料进行复合。
这种方法优点是可以制备出优异的化学和物理性能，一般适用于生产电子、化工和环保等行业的材料。
3.物理吸附法物理吸附法是利用PTFE表面的分子力或静电作用，将材料自然吸附于其表面。
这种方法优点是简单快捷，但存在着吸附量小、不牢固的问题。
物理吸附法常用于制备PTFE的表面性能改良剂。
4.化学沉积法化学沉积法是通过一个或多个反应进行PTFE/复合材料的制备。
这种方法的优点是制备速度快，材料齐全，但存在着制备条件严苛、成本高等问题。
化学沉积法的应用范围很广泛，可以用于制备高级传热材料、高性能材料、电子器件材料等。
二、PTFE复合材料的应用研究随着科技的不断发展，PTFE复合材料的应用领域也在不断拓展。
据统计，PTFE复合材料已广泛用于制造化学、电子、纺织、航空、船舶、汽车、建筑等工业领域。
以下是几种常见的PTFE复合材料的应用研究。
1.PTFE防爆电缆此电缆采取了PTFE与FEP的共混和配合制成的新型复合材料作为绝缘材料，具有高使用温度、强抗拉强度、抗化学腐蚀、不爆燃等特点，非常适用于石油、化工、冶金、纺织、军工等行业的防爆设备。
碳纳米管填充PTFE复合材料蠕变性能
ｏｆ ｃｈａｉｎ ｓｅｇｍｅｎｔ ａｔ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｆｏｒｃｅｄ ｆｌｏｗ． Ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｏｆ ＣＮＴｓ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＰＴＦＥ ｂｙ ｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｖｉｎｇ ｏｆ ｃｈａｉｎ ｓｅｇｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｆｉｌｌｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ＣＮＴｓ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ５ ｖｏ１％ ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒ ＣＮＴｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｗｉｌｌ ｗｅａｋｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｉｎ ｓｅｇｍｅｎｔ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ＣＮＴｓ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＰＴ ＦＥ．
第 ４６卷第 ６期 ２０１８年 ６月
塑 料 工 业
ＣＨ ＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
·７３ ·
碳 纳 米 管 填 充 ＰＴＦＥ复 合 材 料 蠕 变 性 能
李 朋辉 ，侯 根 良 ，毕 松 ，李 浩 ，林 阳阳 ，应成 展
（火箭军工程 大学 ，陕西 西安 ７１００２５）
摘 要 ：模压成 型烧 结制备碳纳米管 （ＣＮＴｓ）／聚四氟乙烯 （ ＦＥ）复合材料 ，采用长 期压缩蠕 变测试方 法对复 合 材料 的蠕 变性能进行研究 ，绘制压缩应力应变 和应 变一时 间曲线分析 材料蠕 变行为 。结果 表 明，该试 验条件下 观察 到
中科院兰州化物所科技成果——PTFE纤维织物自润滑复合材料
中科院兰州化物所科技成果——PTFE纤维织物自润
滑复合材料
成果简介
PTFE纤维织物自润滑复合材料是由聚四氟乙烯纤维和芳纶纤维等纤维编织物和高强度树脂、填料组成的薄层自润滑复合材料。
该类材料具有高承载、耐高温、质量轻、耐腐蚀、自润滑、长寿命等特性，适用于重载、高低温、盐雾、霉菌等极端苛刻复杂服役环境的技术要求。
目前中国科学院兰州化学物理研究所通过近二十年的研究工作，掌握了高性能纤维自润滑织物衬垫复合材料的设计及制备技术、应用实施技术、分析检测技术等共性技术，获得4项专利证书，建立了该类材料的产品企业标准、分析检测规范等技术指标体系。
中国科学院兰州化学物理研究所研制的重载、高温纤维自润滑织物衬垫复合材料于2013年已经开始在航空领域获得工程应用，解决了重载、高温、盐雾锈蚀等复杂环境工况下需要长期有效工作的特种机械部件的特殊润滑和耐磨问题。
技术指标
PTFE纤维织物自润滑复合材料具有承载能力范围宽（动载10MPa-350MPa）、使用速度广（0.5m/min-9m/min）、质量轻、耐腐蚀、
自润滑、耐磨损、长寿命（2.5万次-150万次）等特点。
应用领域
采用该类材料能够制备出各种规格的自润滑滑动轴承、关节轴承、轴瓦、垫片、导轨及滑板等部件，可广泛应用于航空、航天、船舶、兵器、核工业等高技术领域，以解决苛刻条件下运动部件的高承载、自润滑、耐磨损、长寿命等技术难题，未来有望应用于重型机械、电力、桥梁等民用高技术领域。
成熟程度小试
实施案例
耐高温衬垫材料已应用于某型飞机国产发动机。
高承载衬垫已应用于飞机机翼、机身、起落架等承力部位用滑动轴承和关节轴承。
合作方式技术开发、技术服务。
聚四氟乙烯材料
聚四氟乙烯材料
聚四氟乙烯，简称PTFE，是一种具有优异化学稳定性和耐热性的高分子材料。
它具有低摩擦系数、优异的绝缘性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于化工、机械、电子、医疗等领域。
本文将就聚四氟乙烯材料的特性、应用领域以及未来发展进行介绍。
首先，聚四氟乙烯材料具有出色的化学稳定性，能够在强酸、强碱、有机溶剂
等恶劣环境中长期稳定使用。
它的主要特点是具有极低的表面张力，使其成为一种优秀的防粘附材料。
另外，PTFE具有极好的耐热性能，在高温下仍能保持稳定的
物理性能，因此被广泛应用于制造耐高温零件。
其次，聚四氟乙烯材料具有优异的机械性能，具有较高的拉伸强度和弹性模量，使其成为一种理想的密封材料。
PTFE密封件不仅具有优异的耐腐蚀性能，还能够
在广泛的温度范围内保持稳定的性能。
此外，PTFE材料还具有良好的电绝缘性能，因此被广泛应用于电子领域。
最后，随着科技的不断发展，聚四氟乙烯材料的应用领域将进一步扩大。
例如，PTFE薄膜可以用于制备高性能的柔性电子产品，PTFE纤维可以用于制备高性能
的复合材料，PTFE微粉可以用于制备高性能的涂料等。
未来，随着对材料性能要
求的不断提高，聚四氟乙烯材料将在更多领域发挥重要作用。
总的来说，聚四氟乙烯材料具有优异的化学稳定性和耐热性能，被广泛应用于
化工、机械、电子、医疗等领域。
随着科技的不断进步，聚四氟乙烯材料的应用领域将进一步扩大，为人类社会的发展做出更大的贡献。
医疗用的复合材料的膜ptfe-概述说明以及解释
医疗用的复合材料的膜ptfe-概述说明以及解释1.引言1.1 概述PTFE膜是一种常用的医疗用复合材料，具有良好的生物相容性和化学稳定性。
在医疗领域广泛应用于医疗器械、医用药瓶、医用导管等产品的制造中。
本文旨在介绍PTFE膜的制备方法、在医疗领域的应用以及其优势和特点。
通过深入了解PTFE膜的特性和应用，可以更好地推动医疗领域的发展，为患者提供更好的医疗服务。
1.2 文章结构：本文将首先介绍PTFE膜的制备方法，包括传统的压延法和新型的喷涂法等。
接着将重点探讨PTFE膜在医疗领域的应用，包括在医疗器械制造、医疗包装和医疗服装等方面的具体运用。
最后，将分析PTFE膜的优势和特点，包括其化学稳定性、生物相容性、耐磨性等方面的优势，并探讨其未来在医疗领域的发展前景。
通过对PTFE膜的制备方法、应用和优势的综合分析，旨在为读者全面了解PTFE膜在医疗领域的重要性和潜力。
1.3 目的本文旨在探讨医疗用复合材料膜PTFE的制备方法、在医疗领域的应用以及其优势和特点。
通过深入分析和探讨，旨在全面了解PTFE膜在医疗领域的重要性和作用，为医疗材料研究和应用提供参考和指导。
同时，希望通过本文的撰写，可以提高对医疗用复合材料膜PTFE的认识，促进该领域的持续发展和进步。
2.正文2.1 PTFE膜的制备方法PTFE（聚四氟乙烯）作为一种材料在医疗领域具有广泛的应用，其制备方法也非常关键。
通常来说，PTFE膜的制备方法包括浇铸法、挤出法、模压法和拉伸法等几种主要方式。
浇铸法是最常见的一种制备PTFE膜的方法。
在这种方法中，PTFE粉末经过混合、加热和熔融后，将其浇铸到平坦表面上，通过冷却和固化形成薄膜状的PTFE材料。
这种方法制备的PTFE膜具有较好的平整度和均匀性。
挤出法是将PTFE颗粒通过挤出机器挤压出薄膜状的PTFE材料。
这种方法相对于浇铸法来说，可以制备出更薄、更长的PTFE膜，并且具有更好的机械性能。
模压法则是将预先加热的PTFE粉末放入模具中，经过压力和温度的作用形成密实的PTFE膜。
PTFE及POB填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究
（． １兰州石 化职业技 术学 院 机械工程系 ， 甘肃 兰州 ７ ０６ ；．兰州理工大学 机电工程学 院，甘肃 兰州 ７０ ５ ３０ ０ ２ ３００
３ ．兰州石化公 司 设备 维修 公司 ，甘肃 兰州 ７０ ６ ３００）
摘
要 ：利 用往 复式摩 擦 磨损 实验机 ， 对 Ｆ Ｅ及 Ｐ Ｂ填 充 胛 Ｆ Ｏ Ｅ复合 材 料在 不 同栽荷 、
维普资讯
第 ７卷 第 ２期 ２０ ０ ７年 ６月
兰 州石 化 职 业 技 术 学 院 学报
Ｊｕ ａ ｆＬ ｎ ｈ ｕＰ ｔ ｃ ｅ ｃｌＣ Ｕ ｇ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ｌ ａ ｚ ｏ ｅｒ ｈ ｍｉａ ｏ ｅ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ｏ Ｔ
不 同频 率 条件 下 的摩擦 磨损 性 能进行 了研 究。 结果 表 明 ， 加 Ｐ Ｂ降低 了 Ｆ 添 Ｏ Ｅ的 摩擦
系数 ， 高 了 Ｐ Ｆ 提 Ｔ Ｅ的耐磨 性 。
关键词 ： 聚四氟 乙烯； 聚苯酯； 摩擦磨损
中图分 类 号 ： Ｈ １ ． Ｔ １７ １ 文 献标 识码 ：Ａ
聚 四氟 乙烯 简 称 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ。Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ摩 擦 系 数 低 、 化
学及 高温 稳定 性 良好 。有 研究 表 明 ，Ｔ Ｅ的摩 擦 系 ＰＦ
笔者对 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ及 ２ ％Ｐ Ｂ填充 咖 ９ Ｏ
复合材料
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PTFE复合材料填料与性能文献类型：pdf 和txt 出版时间：1996作者：任杰[1] 黄岳元[2] 关键词：聚四氟乙烯复合材料填料期刊名称：有机氟工业.1996(1).-14-21 全文长度：11336个字文献来源： 第六图书馆机构：[1]西安石油学院[2]西北大学查看次数：121 分类号：TQ325.407 TQ050.45全文：PTFE复合材料填料与性能第六图书馆聚四氟乙烯复合材料填料有机氟工业任杰黄岳元[1]西安石油学院[2]西北大学1996第六图书馆二·１·４有机氟工业１ｇ９６年特种含氟药品的合成无疑是一条捷径，另外值得提上一笔的是，ＳＦ具有一定ＣｓＯ。
的氧化性，导致一些出乎意料的副产物的生会参考文献１Ａｐｅｍａ．ｐ］ｎＥＨ，Ｂａｉ．ＴｈｍｐｎＲＣ·ＪＡｍｅ．ｓｌＬＪｅｏ￣．ｒＣｈｍ．Ｓｅ１１１７）３４ｅｏ．０（９９３８成，者在使用ＣＳＦ对某些复杂结构的芳烃笔ｓＯ。
底物进行氟化时就曾深受其困扰，而，ｕａ然Ｚｐｎ等恰恰利用了ＣｓＯ。
的这种氧化性．现了一ＳＦ发种新的氧化氟化法：ｏＨ／０１８）６９２ＳａｂｒＳ，ＺｐｎＭ，ＪＯｒ．Ｃｈｍ．５＜９５３０．ｔｖｅｕａ．ｇｅ．３ｔｖｏｒＳ，ＺｐｎＭ．７ＦｕｒＳａＩｅｕａｌｏ．Ｃｈｍ．１１８）９ｅ９１５７７（４ｔｖｅ．ＳａｂｒＳ．ＫｏｉＩＺｕａ．７，Ｆｌｏ．Ｃｈｍ．５ｓｒ：ｐｎＭｕｖｅ４（９１２８１９）６Ａｃ—ＣＨ—Ｃｓ吐Ｆ—ＳＡｒＦ—莰（ｒ、１前言ＰＥ聚四氟乙烯）有“料王”称，ＴＦ（虽塑之有优良的润滑性能，有耐高低温和出色的化学稳具轰甜寺（北大学）西，辑、。
７ＰＦ－Ｅ复合材料填料与性能Ｔ、查．．一—（安石油学院）西———ｆ。
ｊ堑——‟－—ｕ＇——～—垂—、Ｊ性、吸附性、化性、点等方面与常规材料相比催熔显示出许多特异性能，在应用价值极大可以潜设想，把粒径１１１ｍ的金属超细粉体若～０，０ｎ定性等优点，仍存在冷流变形大．磨性能差但耐等缺点只有改性，过材料复合的方法，满足通来工业部门某些领域对ＰＦ复合材料的特异性ＴＥ能要求。
如果配方和制造方法正确，ＴＦ复合ＰＥ这是单用ＰＥ、属、机物和有机物所不能ＴＦ金无得到的，是其他复合材料所不能替代的，工也在程应用中占有重要地位。
用作ＰＥ填料，会使复合材料的生产工艺ＴＦ将及综合性能大为改善和提高。
２１铜粉．铜是富有韧性的金属，性好，有良好的塑具性好，良好的耐蚀性，大气、水、水中有有在海淡很好的耐蚀性。
ＴＦ中填充铜粉可改善其机械ＰＥ性能和提高耐磨性，高抗蠕变性、压强度、提抗硬材料可以具有许多优良的综合性能和多种用途，延展性，易加工，良好的机械性能，容有导热导电目前市场上，ＴＥ复合时填料品种很多，度及尺寸稳定性ＰＦ已被研究过的填料有２０余种，能满足使用要０但在铜粉中填充石墨和ＰＥ或填充ＭｏｚＴＦＳ求的只不过３ｏ余种．致可归纳为金属填料、大无和ＰＥ可以制成以铜为基体的铜基自润滑复ＴＦ机物填料及有机物填料三大类现予以介绍。
２金属填料及性能金属填料包括铜粉及其合金、粉、粉、铅铝锑粉、粉、粉、粉、粉、粉、粉等。
可采钼镍锡铁钨银也用金属纤维、金属纤维等。
这需要不同的填充镀舍材料。
铜粉含量达６时．限Ｐ０极Ｖ值高于其他一般材料２２铝粉．铝和铜一样本身有极好韧性，高的可塑有性，热导电性好，密度，蚀性好，大气、导低抗在水方法。
其中铜、、铝铅等属于常用的金属填料，青铜粉的使用为最多。
属填充不适用于电气和化金而近年来，细粉体高科技的发展为金属超细粉超体开拓了前途无量的应用领域。
超细粉体在磁和一部分腐蚀介质中的耐蚀性高。
ＴＥ中填充ＰＦ铝粉可提高机械性能，提高耐磨性。
并铅相对密度大，可塑性高，度硬度小，膨强线胀系数大，热性低，导电阻率高。
有很好的润滑铅学领域。
所用金属粉末的粒径多在１ｖ以上２３铅粉０ｍ．第六图书馆第１期有机氟工业·１５·能力，高的耐蚀性能，抵抗空气氧化和酸类２（）模量碳纤维转移膜的抗磨性和膜预有能５ｗｔ高随着膜预制时间的增长抗磨性下腐蚀。
对硫酸有极好的耐蚀性，当硫酸的浓度高制时问的关系。
这达７～８、度升至５Ｃ时，００温０铅仍有极好的降，是随着预制时问的延长膜和基材的粘结力向ＴＦ０限耐蚀性。
磷酸、对亚硫酸、酸、数有机酸、铬多中性减弱有关。
ＰＥ中加入１的铅，制了曲溶液、气、大淡水、海水和蒸馏水等均有良好的耐线的下降（线２，是铅促进了层状固体在向曲）这蚀性。
但不耐硝酸腐蚀，盐酸中也不稳定。
在实践证明，其对于ＰＥ，能提高其耐尤ＴＦ铅磨性，善尺寸稳定性。
利用ＰＥ复合材料制改ＴＦ造减摩耐磨自润滑零件时，充适量铅是很有必填要的当摩擦表面闪光温度超过３０Ｃ时，ＴＦ０ＰＥ＾硬一些的金属一方转移时的牯着作用。
Ｉ龆１隶始龄摩一黼ＰＦＴＥ吸收量（容积）；６Ｐｂ４；－Ｐｂ６０一０７－与铅之问发生一种放热的化学反应，ＰＥ使ＴＦ与对磨金属表面形成化学键膜，固地吸附在对牢磨件的表面。
铅是一种很好的固体润滑剂，随含铅量的增加，料的干摩擦性能得到更大改善（１，材图摩擦过程中无烧结现象。
向ＰＥ中加入铅，ＴＦ当复合材料用作减摩耐磨零件时，利于对金属表面形成转移膜，有并能长期维持，移膜的存在有利于减摩和提高耐转磨性。
图２２［］曲线１为复合材料ＰＥ／ｂ中ｒＴＦ圈１ＰＦＥ和铅畈收■与摩擦温度关系Ｔ１一Ｐｂｌ；Ｐｂ２｝Ｐｂ０＋Ｍｏ￣０２０３２Ｓ１．４Ｐｂ３；Ｐｂ０＋Ｍｏ１Ｏ５３ｌ２Ｎ０厘营蝼罄地球１Ｎ膜形成的时间（）ｈ（ａ）（）ｂ圈２钢环转移膜上滑动的低碳钢试柱的磨损（）ａ试验方案（）移膜持续时间对合成物排除以前膜形成的时间ｂ转１ＴＥ／５高模量碳纤维；２ＰＦ２高模量碳纤维／ＯＰｂ一ＰＦ２ＴＥ／５１２４青铜粉．青铜有高的诫性和良好的可切削性，热导加，在大气和淡水中具有良好的耐蚀性。
在锡青铜中，主要成分有锌、和锡，且其铅而这性好，使ＰＦ可ＴＥ复合材料的刚性和Ｐ值增除铜外，三种成分的含量都较高。
如锡青铜Ｖ第六图书馆有机氟工业１ｇ９６年ＱＳ４４４ＱＳ４４２５等，中锡的含量滑动而表现出低摩擦。
ｎ——、ｎ——．其４、的含量４、的含量分别是４和２锌铅．２化学上非常稳定。
几乎不受所有有机溶．５。
合材料在烧结过程中，与锡形成一定量剂、蚀性化学药品的浸蚀，具有不受很多熔复铜腐还的ａ固溶体，有强度高、具耐磨性好、擦系数稳融金属或熔融玻璃浸润的特点，ＰＥ混合摩与ＴＦ若定的优点铅和锌又是减摩性能良好的金属固时不失掉特性但是它的原子较小，受热则向而体润滑剂。
另外，促使ＰＥ的降解产物与铜金属中扩散，成金属碳化物铜ＴＦ形产生化学反应，成ＣＦ在摩擦过程中，擦表生ｕ摩３无毒价廉。
它是非常稳定的物质，妨害．不与氮ＰＥ相比价格便宜面上形成定向层又可与ＰＥ复合材料本体青健康。
二硫化钼、化硼、ＴＦＴＦ／～／Ｏ因铜生成化学键，和青铜对对偶材料上形成转移１２１ｌ，而便于工业上应用铅膜起着很大的作用，而使填充青铜粉的ＰＥ从ＴＦ复合材料耐磨性大大提高４耐高温。
适于高温润滑，作耐火材料和．可脱模剂在常温下它是比较脆而弱的材料，可是ＰＥ中青铜粉的加入量与磨损量的关系比起金属来，温强度并不降低。
常压下不熔ＴＦ高见图３］青铜的相对密度大，以质量法（）（５０以上升华）不烧结口若ｗｔ３０℃，表示，加入量６～７（）最好；量按则００ｗｔ为含５热和电的良导体。
可以与金属相比的优．是４倍体积法（１表示，加入量２（１为好应良热导体，Ｖｏ）则０Ｖｏ）电阻比金属大热传导度比钢材好３予说明的是纯ＰＦＴＥ磨耗系数为１０５０×１。
０～６热膨胀系数非常小，为钢的１６．约／。
７质量约为钢的１４／．／～１５三Ｘ石墨有极性石墨、油性石墨和球石墨之亲分ＰＥ中填充极性石墨和球石墨的效果较ＴＦ轻耀逝好，能明显地改善其耐化学药品性和压缩蠕变既性，以及尺寸稳定性，可以提高极限Ｐ值、又Ｖ减摩耐磨性、气密性和导热性。
充量一般为１填５～３（）０ｗｔ填充葺（ｔ）ｗ３２二硫化钼（Ｓ）．Ｍｏ２圈３青铜填充量与磨１员量关系二硫化钼在许多方面与石墨相似，具有层它状结构，手指轻摸即沾有黑色。
它是近年来在用３无机物填料及性能无机物填料包括石墨、化石墨；、、氟镉锫钻工业上得到广泛应用的新型润滑剂材料硫化二等金属氧化物；、、等金属硫化物；石粉、钼是从辉钼矿中精选，经化学和机械处理而制铁钼钨滑并玻璃粉、棉粉、英粉、瓷粉、母粉、化得的一种呈黑灰色的固体粉末。
其优点：石石陶云氮硼、氧化硅、酸钠、瓷纤维、纤维（）二硅陶碳ｃＦ、ＣＦＧ、Ｆ等用得较多３１石墨．１具有低的摩擦系数和良好的润滑性能．摩所决定的。
于层间结合力很弱，受外力时，由当很玻璃纤维（ＧＦ）等其中石墨、硫化钼、化硅、擦系数００良好的润滑作用是由其层状结构二氮．４容易沿分子层断裂而产生滑动面，多的滑动众石墨有时也称“铅”，碳的同位素体，黑为黑面，使原来相对滑动的两表面的直接摩擦转化就色，般有光泽，常柔软，富有润滑性的层状为二硫化钼自身的分子层间相对滑动，而降低一非是从结构矿物。
有如下优点：摩擦系数，减少磨损。
外，硫化钼的对磨面若此二１具有良好的自润滑性。
．因其结构为层状结是钢铁，它的原子也可在钢铁表面形成一层硫则构ｔ间弱的结合力使之容易剪切，原子问的化铁以化学键结合，非常牢固地吸附在摩擦表层因能第六图书馆第１期有机氟工业·１７·因６℃面，因而增强了润滑膜强度同时对摩擦表面起制件易出现裂缝；此要求在３０的烧结温度下，空气介质中烧结，在３０的烧结温度在或８℃到了保护作用，免外界腐蚀介质侵蚀。
避在…２具有良好的热稳定性。
点高于１８℃。
下，氮气介质中烧结．熔４２它在大气中１０～４。
的温度范围内，保３３氮化硼℃８。
℃均．持良好的润滑性能一般作为工业使用的氮化硼属六方品系结３具有好的化学稳定性。
它的抗腐蚀性很晶结构，白色或淡黄白色粉末，构与石墨相．为结故自之强，除硝酸、水、腾盐酸、硫酸外，般的酸似，又有“石墨”称。
在物性上也有很多地王沸浓一但因对其不起作用。
冷水和沸水中均不溶解在油方与石墨类似，与石墨又有不同，为没有金在酸、精、酒乙醚中均能保持高的化学稳定性。
４抗压性能强。
它呈层状结构，原子与钼．硫属结合性。
有如下优点；１＿良好的耐热性，稳定性好熔点为热００热热原子结合牢固，它的抗压性能较其他润滑材料３０℃，导率与不锈钢相当，膨胀系数小。
故２良好的绝缘性能，理想的高温绝缘材料．是为好。
到００５抗辐射性能强。
线的辐射不会破坏其润和散热材料，２０℃仍然是绝缘体。
．射３有自润滑性，．比石墨和二硫化钼具有更高滑性能。
在ｏ℃ＰＥ中添加二硫化钼能明显改善摩擦磨的耐温性和抗负荷性，５０以上不能使用石ＴＦ墨和二硫化钼，氮化硼仍能呈现出良好的自润但损性能，善尺寸稳定性，加其表面硬度，止改增防是ＰＦＴＥ磨损。
在烧结钢金属ＰＦＴＥ复合材料…滑性，很好的固体润滑剂和耐磨材料时，渗透ＰＥ乳液中添加二硫化钼，二硫在ＴＦ当４有良好的化学稳定性，能抵抗大部分熔融碱酸化钼的含量在６（）ｗｔ的范围内，擦系数和磨金属、、和有机溶剂侵蚀。