其为半结晶的热塑性氟的高分子材料,具有优异的化学惰性、耐高温、低摩擦系数及良好的电绝缘等一系列优良的物理、化学性能.。通过对其的多种不同的工艺的加工处理可使其具有更大的应用价值和更好的使用效果主要包括以下几种方法:既可制成各类的中空纤维又可制成各类的三维的泡沫塑料。其中以用二氧化碳的法制成的泡沫塑料最为常见
1. 挤出成型
FEP 可通过常规单螺杆或双螺杆挤出机加工,熔融温度通常在 250–300 °C 左右,可采用与 PVDF 相似的标准挤出工艺。
- 典型参数:
- 机筒温度:240–280 °C(从喂料段到模头逐步升高)
- 模头温度:250–260 °C
根据其所配的螺杆的直径及所能达到的产量的不同,其转速可分别调节在30~100rpm之间
根据产品的厚度,其常见的冷却方式主要有风冷和水冷两种,我们的产品均采用了此两种冷却方式的相结合的设计
2. 注塑成型
FEP 也适用于注塑成型,工艺窗口较宽,可在 250 °C 以上进行注射。
- 关键参数:
- 熔体温度:260–300 °C
基于将模具的温度控制在30–80℃的适宜范围内(尤其可将其调低一至两度),不仅可将周期大大缩短,而且可大大提高了材料的密度和表面粗度的均匀性
依托于对其的充分的压制,液体的注射压力可达60–120 MPa
根据其所封的液体的壁厚的不同,保压的时间一般为10~30s.
3. 热成型
基于充分地发挥出FEP薄膜的可在加热后可塑形的独特特性,就可以通过热压的成型工艺,灵活地将其制成出复杂的空腔的结构。通过将光刻的SU-8模板的微米级的空气腔与FEP的薄膜的热压而制备的具有微米级空气腔的压电的驻极体(piezoelectrets)等。
将其置于150-200℃的低温下成型,严禁过度的软化使其失去原有的性能
- 压力:0.5–2 MPa
基于将材料的各个部位的温度逐步降低至完全的固化温度下,使其保持在该状态的时间足够长,能使其在完全的固化后仍能保持较好的密度和相应的机械性质,从而达到提高材料的密度和机械性质的目的
4. 涂层与固化
借助将FEP的薄膜或粉末等形式的涂层材料通过喷涂、浸涂等方式均匀的施加在基材的表面上,随后经过一定的高温的固化处理,制得具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐压等优良的性能的FEP涂层。
- 固化参数(以 FEP/石墨烯疏水涂层为例):
- 固化温度:200–400 °C(最优 400 °C)
基于对该试验的充分的熟悉与运用,通常可在40分钟内取得最优的结果约为1.0×10^(-5)的精度
将其升至接近的目标温度的过程中又能以每分钟的10℃的速度将其从室温的升高.
5. 表面处理与连接
基于对FEP薄膜的Ar⁺离子束的轰击,可显著提高其与溅射的铜层的界面之的附着力。
基于对FEP的不同焊接工艺的尝试,如用热板的热压、激光的激光、超声的超声波等都可将其焊接成功,但都必须把其温度控制在分解温度(>320℃)以下,否则将会释放出微量的HF等有害气体对人体造成一定的危害。
6. 注意事项
但需要注意FEP的吸湿性较低的同时,也不能长时间的暴露在潮湿的环境中,为了尽量的保持其高的耐热性和高的绝缘性,干燥2-4h在80-100℃的干燥箱中更为合适。
- 设备材质:因氟聚合物对钢具有磨损性,推荐使用双金属螺杆和机筒,或表面镀铬/镍的部件。
但我们却常常把高温下的“热解产物”吸入了肺中,如在电炉下加热的玻璃、陶瓷、金属等都可能产生有害的微量热解产物,如果不及时的对其进行局部的排风,就会将其吸入肺中造成严重的健康损害甚至危及生命,所以在高温的加工中都要注意安全的通风。
7. 新兴工艺
基于将石墨烯等具有独特物理化学性能的纳米材料有机地掺入FEP的基础上,通过挤出或涂覆的工艺方法可制备出一系列具有特色的功能性复合材料,如具有极好的疏水性、超高的电磁屏蔽率等的复合材料等。
凭借巧妙的将光刻与热压的成型技术相融合,我们就能对FEP的微小的结构的高精度的制造都做到了最好地实现,进而将其应用到如能量的收集等各类的器件的研制中去。
FEP 的加工性能良好,能够在常规热塑性加工设备上运行,只需注意温度控制与设备耐腐蚀性即可实现高效、稳定的生产。
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