在混煉膠(橡膠混煉膠)中加入四氟微粉(PTFE微粉),主要是為了賦予橡膠制品一系列優異的性能,特別是在降低摩擦系數、提高耐磨性、改善脫模性和表面性能方面效果顯著。其主要作用如下:
顯著降低摩擦系數:
這是添加四氟微粉最主要、最核心的目的。PTFE具有已知固體材料中最低的摩擦系數之一(對鋼的動摩擦系數可低至0.05-0.10)。
當PTFE微粉均勻分散在橡膠基體中,會在橡膠表面形成一層薄薄的PTFE轉移膜或在摩擦過程中暴露出來,極大地減少橡膠與其他接觸表面(金屬、塑料、其他橡膠等)之間的摩擦阻力。
應用場景:密封件(油封、O型圈、旋轉軸封等)、軸承襯墊、活塞環、滑軌、傳送帶、無潤滑或干摩擦環境下的運動部件。
大幅提高耐磨性:
低摩擦系數本身就意味著因摩擦導致的磨損減少。
PTFE本身具有極好的化學惰性和自潤滑性,能有效抵抗磨粒磨損和粘著磨損。
加入PTFE微粉后,橡膠制品的耐磨壽命通常能顯著延長。
應用場景:輪胎胎面膠(特定配方)、輸送帶覆蓋膠、鞋底、工業滾輪、刮片、經常承受摩擦的墊片等。
改善脫模性和表面性能:
PTFE微粉遷移到橡膠制品表面,能降低其表面能,使制品表面更光滑、不易粘附。
這極大地改善了橡膠制品(尤其是復雜形狀制品)在硫化成型后的脫模性能,減少廢品率,提高生產效率。
同時,也能賦予制品表面一定的疏水疏油性(防粘性)和更佳的光澤感。
提高耐化學腐蝕性:
PTFE幾乎不受所有強酸、強堿、強氧化劑和有機溶劑的侵蝕,是已知最耐化學腐蝕的材料之一。
將其加入橡膠基體,可以在一定程度上提升混煉膠及其制品的耐化學藥品性能,特別是對橡膠本身不太耐受的某些化學品。
提高耐溫性(一定程度):
PTFE具有極佳的耐高低溫性能(-200°C至+260°C長期使用)。
雖然橡膠基體本身的耐溫性起主導作用,但加入PTFE微粉可以略微提升復合材料的短期耐高溫峰值能力和長期熱穩定性(減少高溫下的粘性)。
降低壓縮永久變形(某些情況下):
在特定配方和應用中,PTFE微粉的加入可能有助于改善橡膠密封件在長期壓縮狀態下的回彈性能,降低壓縮永久變形率。
使用時需要注意的關鍵點:
分散性:PTFE微粉的分散均勻性至關重要。分散不良會導致性能不均、局部失效甚至物理缺陷。需要良好的混煉工藝(如使用密煉機、延長混煉時間、優化加料順序)或選擇經過表面處理、易于分散的改性PTFE微粉。
用量:添加量通常在5-15phr(每百份橡膠中的份數)范圍內比較常見,具體用量需根據目標性能、橡膠種類、成本等因素通過試驗確定。過量添加可能會對橡膠的強度、彈性、粘合性等產生負面影響。
粒徑:微粉的粒徑大小會影響分散效果、遷移到表面的能力以及最終制品的表面光潔度和摩擦性能。選擇合適的粒徑很重要。
對橡膠物理機械性能的影響:PTFE微粉是填料,雖然主要貢獻功能性,但通常也會導致橡膠的拉伸強度、扯斷伸長率等指標有一定程度的下降(尤其是在較高添加量時),撕裂強度也可能受影響。需要在功能性需求和基本力學性能之間取得平衡。
成本:PTFE微粉相對成本較高。
總結:
在混煉膠中添加四氟微粉(PTFE微粉),最核心的價值在于顯著降低制品的動態和靜態摩擦系數,并大幅提高耐磨性,同時帶來改善脫模性、提升表面性能、增強耐化學性等附加好處。它特別適用于那些需要低摩擦、高耐磨、易脫模或耐化學環境的橡膠制品,如各種高性能密封件、軸承、耐磨襯里、輸送帶等。成功應用的關鍵在于選擇合適的產品、控制好分散工藝和優化添加量。