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基础知识5-----(聚四氟乙烯)以及(聚四氟乙烯密封圈)

基础知识5-----(聚四氟乙烯)以及(聚四氟乙烯密封圈)

聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的,它本身对人没有 毒性,但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。
聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上,一般为数百万(聚合度在104数量级,而聚乙烯仅在103)。一般结晶度为90~95%,熔融温度为327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列,由于氟原子半径较氢稍大,所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个螺旋状的扭曲链,氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19℃时,形成13/6螺旋;在19℃发生相变,分子稍微解开,形成15/7螺旋。
虽然在全氟碳化合物中碳-碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJ/mol,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。所以在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率(%)每小时分别为1×10-4、4×10-3和9×10-2。可见,聚四氟乙烯可在 260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等,所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。
力学性能 它的摩擦系数极小,仅为聚乙烯的1/5,这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。
聚四氟乙烯在-196~260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能,全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。
耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,也几乎不溶于所有的溶剂,只在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,所以具有优异的耐候性。
电性能 聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低,而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。
耐辐射性能 聚四氟乙烯的耐辐射性能较差(104拉德),受高能辐射后引起降解,高分子的电性能和力学性能均明显下降。
聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2压力下进行,可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。
应用 聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙烯在原子能、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等。
化学性质
耐腐蚀性:能够承受除了熔融的碱金属,氟化介质以及高于300℃氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用。
绝缘性:不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018欧姆•厘米,介质损耗小,击穿电压高。
耐高低温性:对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度-190~260℃。
自润滑性:具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。
表面不粘性:已知的固体材料都不能粘附在表面上,是一种表面能最小的固体材料。
耐大气老化性,耐辐照性能和较低的渗透性:长期暴露于大气中,表面及性能保持不变。
不燃性:限氧指数在90以下。
物理性质
聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。
 
聚四氟乙烯密封圈
PTFE(聚四氟乙烯)复合材料是含有PTFE的两种或两种以上不同性质或不同相物质共混、共聚或组合在一起构成的性能比其组成材料优异的一类新型复合材料。通过材料复合,既发挥了PTFE的优异特性,又克服了PTFE的冷流蠕变和不耐磨等缺点,使其具有减摩、耐磨、自润滑、耐蚀、耐热、耐老化、耐压缩、抗蠕变、尺寸稳定和线膨胀系数低等优点,并提高了导热性和硬度,降低了成本。国内外已用这种新型复合材料制成特殊工况用的密封件,比如高压、高温、高速、高真空、易燃易爆、有毒、强腐蚀性介质等,这些密封件广泛用于石油化工、化肥、农药、航空、航天及核工业上,常用作往复轴向运动的密封,如活塞和活塞杆的密封。既可用于干摩擦无油润滑的场合,又可在条件允许的情况下实行油润滑。
    为增强PTFE复合材料密封件的弹性,必须与弹性体、压紧环、凸面座、凹面座、各种形式的金属弹簧进行结构组合,形成弹性致动密封。最常用的是金属弹簧致动,这是将螺旋形的平弹簧或圆金属丝弹簧置于密封圈内通过机械加工或模压制成的环形空间内,以保证密封件能产生高度的弹性和磨损自动补偿作用,从而形成优异的动密封。
2.1 J形和L形聚四氟乙烯密封圈
    J和L形密封圈常用PTFE添加石墨、玻璃纤维、青铜、二硫化钼和各种金属氧化物,以改善并增强PTFE的各种性能。其特点是摩擦力小,能承受干摩擦;唇口和轴表面的磨损率低;温度适用范围为-50~200℃;耐油耐蚀;密封性优良。例如用PTFE添加玻璃纤维等制作的L形密封圈用于液压和气动活塞上。若添加15%玻璃纤维,就可使热膨胀系数下降1/2。L形密封圈可作单向或双向运动的活塞密封。
    J形密封圈用作活塞杆的密封,一般是将其安装在壳体上作为固定式密封,用来密封往复运动轴。密封圈的底夹在壳体的凹槽中,由压盖支承。唇端总是朝向正压侧,唇的内径与轴相接触,以便利用自紧密封原理实现密封,唇可以沿轴表面自由运动。
2.2 U形密封圈
    以PTFE为基料再添加填料所制作的U形密封,可以安装在运动的活塞上,又可以作为固定密封安装在壳体上(图29.6-4)起密封作用,而不需要调整填料压盖。
    U形密封是平衡型密封,也就是在内径和外径上都密封,并配有支承环来保护密封(图29.6-4a),以防止在压力作用下被压扁或扭曲。U形圈装在密封槽中,压环和唇之间间隙1.6~3mm,即至少为唇缘厚度的25%,使唇部不得接触压环,以便系统流体自由进入,从而可以利用自紧原理进行密封。压环的垂直腹板上的横向孔可以保证U形开口内的压力平衡。图b所示是用一个橡胶O形圈来增加静态和动态的接触力,以改进初始密封效果。

图29.6-4  U形密封圈的安装
a)随活塞运动的U形密封图;b)带有O形圈的U形密封图
2.3 V形密封圈
    用PTFE添加玻璃粉、石墨或二硫化钼等可以制作V形圈。V形圈以多个圈成组安装,有一个凸面座和一个凹面座(图29.6-5)。这样可以提高密封效果和使用寿命。图c表示用波形弹簧增加自动接触力,从而起到预加载荷的作用并自动补偿V形圈的磨损。

图29.6-5 V形密封圈及部件
a)V形圈组件,b)凸面座和凹面座;c)带波形弹簧的V形圈和组件
    唇的截面内侧轮廓线为曲线,外侧轮廓线为直线,从而使得两个相邻环之间为点接触,以得到较高的挠性。唇的曲线使得套装在一起的密封圈形成单线接触,从而迫使各密封圈以最小的摩擦靠着相邻圈的45°斜边产生挠曲。
凹面座的作用是防止压力升高时密封圈变形,凸面座有助于唇自动起作用,并在承受压力时产生可靠的密封。
适宜的弹簧尺寸,应使密封圈圆周长度上的平均载荷为18~27N/cm。每套填料密封组件中V形圈的数量取3~5个。
2.4其他密封圈
    图29.6-6为碳氟密封是用PTFE添加石墨、二硫化钼等混合物制成。这种材料的耐磨性是纯PTFE的上百倍。运动寿命比硅橡胶密封长。适应温度范围-40~200℃,密封压力达70MPa。

图29.6-6  用于往复运动轴的碳氟密封
    该密封用于往复轴的密封。密封内装有圆形和V形截面的各种机械弹簧(可用不锈钢带),有敞开的也有PTFE复合材料包起来的。密封在安装时必须使弹簧受到压缩,从而可以在无压力时形成初始密封。因其具有自密封机理,故密封效能随着压力的增加而增强。密封嵌入时应使C形套的开口总是面对系统压力一侧,以形成自紧式密封。敞形式的弹簧材料应根据流体的腐蚀性来选材。当采用金属簧时,可用O形环弹性体来替代。
    环槽密封反PTFE复合材料制成各种各样的有小槽的垫板,并与其他弹性挤压型密封件组成组合环槽密封,见图29.6-7,PTFE复合材料垫板密封接触面,带有小锯齿槽。这些环向的小槽形成许多类似迷宫的单个隔室,使每一道槽都产生压力降,从而将总压力
最后编辑11 25 2006 1:35PM
创百年基业 是唐迅人的生存理念。 做中国优秀的密封供应商
 

多谢 你的密封知识。这些我以前都知道,就是不如你这么系统的总结,也没有你这么准确。
你那里能提供V形四氟密封圈与你图29.6-6的四氟 密封圈吗?
我能提供德国进口的,但是价格高
最后编辑11 27 2006 10:45AM
专业提供德国进口液压气动密封圈,种类齐全、大量现货
还能提供各种特殊非标的密封圈。电话:0411-87635753
 

有机会到我公司网站看一下,有很多种密封圈形式。均为德国进口的,其中的弹簧张力密封圈就是四氟密封,带金属弹簧的。我公司的网址是 www.sqseals.com

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最后编辑11 27 2006 3:27PM
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您把聚四氟乙烯分析的相当全面 不过就是少了一个聚四氟乙烯 中非常重要的成员 膨体聚四氟乙烯 
聚四氟乙烯(PTFE)作为密封材料替代原有橡胶、石棉、麻丝密封材料被广泛使用,慈溪市志岳塑料厂将聚四氟乙烯(PTFE)经拉伸制成一种强力多孔材料——膨体聚四氟乙烯(ZY Expanded PTFE sealing cord)。膨体聚四氟乙烯与众不同之处在于,它是将聚四氟乙烯膨化成为一种具有强韧而多孔性的新材料,它高度纤维化,这种新材料不但保持了膨体聚四氟乙烯本身独特卓越的性能--极佳的化学稳定性(不受一般化学品的影响);极低的摩擦系数:广阔的操作温度:不会老化;永久耐用,而且它多纤维结构使密封产品具有超乎想象的坚韧。更为重要的是它从根本上解决了其它类型的聚四氟乙烯密封材料的通病—蠕变和冷流。与纯聚四氟乙烯和填充聚四氟乙烯相比结果大为改善。
  膨体聚四氟乙烯密封带是一种新型密封产品,是国内新技术在密封领域的突破,它改变了静密封的传统使用方式,是一种全新概念的高品质实用性密封带,是具有广泛意义的全方位功能性密封产品。
  膨体聚四氟乙烯密封带,以其优异的性能,取代聚四氟乙烯密封带及其它密封材料的密封带,越来越受到各种类型密封行业的欢迎并得到广泛使用。它能有效的杜绝各类机械设备、油箱端盖、汽缸端盖、齿轮箱端盖、各种管道法兰、装置、储运容器、塔类、罐类、特别是非金属类等工业生产设施的泄漏,强化密封效能,是工业生产企业及相关行业解决气体、液体介质“跑、冒、滴、漏”,根治泄漏的有效工具。
  志岳牌膨体聚四氟乙烯接口密封垫片(ZY Expanded PTFE sealing cord)具有特殊的理化性能,具有如棉似锦般的柔韧性、高度可压缩性、优异的抗酸、碱耐腐蚀性、抗冷流耐蠕变性、不老化和很高的抗张强度,从形式上改变了传统的静密封使用方式,可随意组合,随工作情况环境变更成任何直径、任何截面积的垫片,无需提前加工。实际操作方便、宜行、快捷、随意性强。

  膨体聚四氟乙烯密封带,因其柔软、压缩比大,三维空间易成形,可镶嵌进微细裂纹和损伤处补裂堵漏,特别在耐酸、耐碱、防腐蚀及非金属设备、大口径容器的联接方面效果突出,能有效的保护脆性材料的装置联接.对于诸如玻璃、陶瓷,石墨、塑料等非金属装置,极具非凡作用。它可补偿和平衡因缺陷、机械加工,刚性变形、安装错位等形成的误差,平衡预紧力的不均匀,能有效的解决复杂条件下各种设施的泄漏问题。其次,膨胀聚四氟乙烯接口密封带垫片洁白纯净、无污染,符合国际FDA/USDA使用标准,是食品、饮料、酿酒、生物化工、制药等生产装置采用的唯一卫生级产品,可保护介质的高纯度和防污染。膨体聚四氟乙烯接口密封垫片的抗腐蚀性能特别适合在腐蚀介质量大的化工、石化、石油等生产装置中应用。
  国内众多氟材料生产厂商,采用膨体聚四氟乙烯技术,生产的膨体聚四氟乙烯密封带产品,其各项性能指标和理化指标与美国戈尔公司GORE•TEX密封带相比相差甚大,象样产品厂家甚少。但是GORE-TEX密封带与国内膨体聚四氟乙烯密封带相比尽管性能优异但由于其价格昂贵,众多使用单位难以广泛使用。
  慈溪市志岳塑料厂是专业生产膨体聚四氟乙烯密封带的厂商,用100%膨体聚四氟乙烯制成的志岳牌膨体四氟密封带(ZY Expanded PTFE sealing cord)是该公司的荣誉产品。志岳牌膨体四氟密封带(ZY Expanded PTFE sealing cord)除了具备膨体聚四氟乙烯的各种优异性能指标外,在拉伸发泡技术方面(如棉似锦般柔韧性)和抗冷流耐蠕变(压缩回弹率和四氟分子流动性)上更胜一筹。由于四氟分子的流动性,使其密封带更有效的镶嵌进微细裂纹和损伤处补裂堵漏。特别是密封面过宽,贴一条密封带不能满足要求时,可并列贴两条,以增加密封面;厚度不够时亦可叠加。在压紧时形成一个完整的密封圈,不会产生破裂而阻塞管道的现象,且实际操作非常方便,随意性强。其产品在国内各行业已被广泛应用,并己在亚洲、欧洲、澳洲、南美及美国市场被推广使用,而志岳牌膨体四氟密封带(ZY Expanded PTFE sealing cord)的价格仅是国际同类产品的四分之一,极具竞争力
最后编辑01 22 2007 7:13PM
专业制造膨体聚四氟乙烯系列产品
 

谢谢了,了解了。
最后编辑02 5 2007 9:03AM
__________________________________ +++++++++++有梦就会实现++++++++
 

据我所知,PTFE油封不适于往复运动,主要原因是其含油性不良.在法国曾经作过PTFE的气门油封实验,其漏油量控制教差.目前PTFE油封主要用于发动机曲前/曲后及凸轮轴的密封,其良好的耐高温性使目前新款发动机设计大多采用这种密封结构.
最后编辑02 13 2007 7:56PM
中国的密封件行业急待发展,需要大家共同的支持,通过交流,我可以学到知识,你也可以增长智慧.
 

PTFE油封基础知识:
1929年Walther Simmer发明了橡胶骨架油封。近百年来人们一直沿用橡胶材质,使用比较广泛的是丁腈橡胶与氟橡胶材料,前者成本低廉,但耐温与密封性能较差,泄漏情况比较严重;后者的耐温性与密封性有明显改善,但成本较高,且仍具备普通橡胶材料的某些不良共性:如耐磨性能差、使用寿命短、对轴的偏心反应特别敏感等,泄漏现象仍比较普遍。
    八十年代初,美国Mather与National等公司相继研制成功用填充聚四氟乙烯(PTFE)油封代替唇形橡胶油封,成功解决了橡胶骨架油封漏水、漏油问题。
一材质优点: 聚四氟乙烯(PTFE)又名特氟隆或塑料王,是四氟乙烯单体的共聚物,它具有下列优点:
(1)化学稳定性:几乎所有的化学抗性,强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用。
(2)热稳定性:裂解温度在400℃以上。因此,它能够在-200℃~300℃温度范围内正常工作。(3)减摩性:PTFE材料磨擦系数极低,仅0.02,是橡胶的1/40
(4)自润滑性:PTFE材料表面具有突出的自润滑性,几乎所有粘性物质均不能粘附到它的表面上去。
二填充改性: 但是纯PTFE不耐磨,要使它具有实用性,必需对它填充改性处理。我们采用二种方法:一种是无机物填充改性,在PTFE里加入玻璃纤维、碳素纤维、石墨、二硫化钼等。另一种是有机物填充改性,在PTFE里加入聚苯脂、聚苯硫醚等(适用于净水、食品,药品密封)。通过填充改性使PTFE耐磨性能提高了2000倍,又增加了钢性、导热性,使油封达到高寿命要求。
三密封原理: PTFE油封唇口在加工时被拉成喇叭状,由于PTFE经拉制后具有记忆收缩能力,在工作中产生的摩擦热使唇口会不断收缩,所以不需要弹簧的帮助,它会紧紧抱在轴上,不让它与轴表面有间隙存在,又能补偿磨损。
四产品优点:聚四氟乙烯(PTFE)油封与橡胶油封比较有以下优点:
1、橡胶油封采用弹簧压紧的尖唇口,与轴接触面宽仅为0.3—0.5mm,PTFE油封采用无弹簧的宽唇动力结构,与轴接触面宽为5—7mm,这样可以保持一个足够的油膜,而且对轴的偏心不敏感,在径向跳动0.4mm工况下仍可正常工作。
2、PTFE油封内壁刻有与轴转向相反的螺纹槽,当轴旋转时会产生一个向内推力,阻止流体外流。这个推力很高,致使能封住1.0MPa(单唇),3MPa(双唇)流体的压力,橡胶油封仅为0.03MPa
3、PTFE油封极佳的抗磨擦性,特别适用于无油或少油状态工作,即使长期停机后再度启用,也能立即拥有低磨擦特性。
4、PTFE油封特别适用于高速旋转应用,速度可达30m/s
5、PTFE油封可做到无泄漏。。
五产品应用:PTFE油封主要应用在空压机、发动机、齿轮箱、马达、泵、空调、搅拌机、自动化精密机械、机器人、化学处理设备、制药和食品加工设备等等,特别适用于传统橡胶油封无法满足的应用。
六安装要求:PTFE油封安装及安装部位的设计可参照NOK油封VAJ型或Simmerring油封B2PT型。或致电0510-82668066
七结论:PTFE油封是一种技术含量较高的产品,是今后油封发展的方向!
最后编辑03 1 2007 5:46PM
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客户需要内径1米以上特大规格的“O”型圈怎么办?开模具生产?一副模具往往都在千元以上,而客户有时只要几根。那只能用“O”型条粘接,但这种工艺生产的“O”型圈拉伸强度不够,而且不宜高温使用(常用胶粘剂温度普遍在-30℃—120℃之间)。我厂采用特殊工艺模压生产特大规格“O”型圈,拉伸强度高,使用温度-50℃—300℃。丁腈胶,硅胶、氟胶、三元乙丙等材质均可生产。规格如下:
线径:1.9mm、2.4mm、2.62mm、2.65mm、3.1mm、3.53mm、3.55mm、4mm、5mm、5.33mm、5.7mm、6mm、6.99mm、7mm、8mm、8.6mm、10mm、15mm、16mm、18mm、20mm、25mm、30mm等等
内径:2毫米---5米
最后编辑08 22 2007 10:08AM
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大虾,您好!
看到你对密封这么精通的知识,很崇拜你。
你能告诉我什么是“兰精动密封”吗?
兰精公司是奥地利一家著名企业,以生产粘胶纤维而闻名世界,在他们的设备中使用了一中密封形式,业内人士称之为“兰精动密封”,我想知道什么是兰精动密封,这种密封有什么独到之处,密封材料有何不同,使用地点有什么要求,最适合使用的工况等讯息,答复为盼[em13]
最后编辑05 10 2007 3:06PM
 
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