PTFE模压成型工艺有哪些？ (1)主要设备 ①压机 PTFE模压成型的压机有液压机、油压机、简易的千斤顶等。压机要求压板平整，能平稳均匀地施压。压机的压力大小视产品的投影面积决定。压机须能调节压缩速度， 柱塞的移动速度应控制在5~10mm/min。在生产大型制件时，应用一台自动化升降台，以便装有大重量料的模板自动进入压机上。如果采用固定模会更好些。 ②模具良好、合理的模具是保证产品质量的重要条件。模具的结构、用材、工艺参数等是设计、制造模具的关键指标；制造模具还应考虑生产能力、操作安全、方便、制造成本和使用寿命等因素。模具的设计主要考虑制品收缩率和压缩比。收缩率是PTFE模压预成型品经 烧结冷却后，垂直于加压方向的尺寸缩小，在平行于压力方向上的尺寸增大。常温下模具成型腔尺寸与制品尺寸的差，对模具成型腔尺寸的比率视为制品的收缩率。其制品收缩率与塑料品种、树脂牌号、成型压力、制品形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、填充剂的有无多少 等有关。压缩比是PTFE树脂在压模模腔中的体积与压制成的预成型品的体积之比， 称为压缩比。PTFE的压缩比在4~5之间。它与树脂颗粒度、表观密度有关；因聚合工艺和后处理方法不同而不同，与树脂在模腔中所古体积有关。收缩率、压缩比均是模具设计的关键参数。 压制PTFE制品时， 一般采用固定式模具和移动式模具两种。根据制件的大小而定，即大型制品如板、毛坯、直径大于100mm的棒等大型制件均采用固定模具，固定在压机上，附有顶出装置；生产量大而广的小型制品一般采用移动式模具。 模压制品一般在150~700kgf/em²(1kgf/cm²=98.0665kPa) 压力下成型， 要求致密的制品在高压下与模具一起在350~400℃高温下烧结，因此模具材料要求比较高，应具有高的机械强度，在成型压力和温度下不变形；有较低的线膨胀系数，热处理时变形小，淬性良好；有良好的切削性能，易于机加工；经热处理或表面处理后获得高的硬度，耐磨性良好；具有十分良好的耐腐蚀性等。常用的45号钢材，主要应用于冷压模和生产数量小、外观要求低的氟制品热压模，也可作为型腔、型芯或顶杆之用。45号钢热处理淬火后硬度达40~50HRC。 为了防止模具生锈，表面镀硬铬，厚度为0.01~0.02mm。工作腔的表面应光洁。热压模的材料应选用铬、锰、钼的合金钢。 ③烧结炉理想的PTFE烧结炉采用电加热式， 能加温至425℃， 有自动的温控装置。大容积的炉内空气必须能循环流动，以确保各处的温度均匀不存在“热点”。炉内应在不同位置装有热电偶测温装置。通常在炉门区会泄漏热量，应有门封条和其他绝热材料防止散热。 在加热阶段只允许极少量的空气进入炉内，以驱除废气并直接排出炉外，在冷却阶段才通人一定量的新鲜空气。在烧结炉的炉门上方应装有抽风罩，烧结过程中产生的废气和烟雾从抽风罩排出。 对N2气下保护的烧结，应在升温前用N2反复置换炉内空气，直至空气全为N 2所置换， 以后每小时开启1min压力为0.2MPa的N 2， 使炉内压力处于正压状态，Nz下烧结的条件与在空气中烧结的条件相同。 把PTFE放置在烧结炉的转盘上时应有一定的间距， 以免熔融时产生25%体膨胀时相互熔接。 (2)模压树脂选用 用于模压成型的树脂主要是悬浮聚合成的PTFE树脂。其颗粒度一般在20~600pm，要求介电性能好的部件、不泄漏的隔膜、密封件、厚度小于2mm的板、薄膜毛坯、填充PTFE、孔隙分布均匀的小孔径多孔PTFE制品进行模压时， 选用平均粒径为25~50um的PTFE树脂； 采用自动模压的大批量小型制品应选用流动性好的树脂； 采用湿法混合工艺制备填充PTFE时， 应选用乳液聚合树脂；制品性能要求特别高，如电气性能、力学性能高的制品，应采用平均粒子细的原料。一般控制在颗粒直径为100~300pm的粉末。 (3)模压成型工艺 ①树脂的预处理：结晶转变和温度调整PTFE是具有螺旋构象的结晶高聚物，低于19℃时，螺旋排列成三斜晶系，在19~30℃之间，螺旋排列成六方晶系，高于30℃时， 链的螺旋解开， 变成了无规则的缠绕。PTFE存在两种结晶转变，即在19℃时的晶形转变和30℃时的结晶松弛。这种特点对模压成型的成败起着决定性作用。如果在转变点以下进行成型加工，当温度发生10℃上下的变化时，则预成型制品将会产生1%的体积变化，往往会引起烧结时制品开裂报废。另外，树脂在加工前的温度直接影响制品的密度，尤其成型压力确定后，原料树脂的温度对成型制品的密度影响很大。据上述原因，原料树脂的温度应在成型前加以调整。调整的方法是将备用的树脂装人容器中，置于23~25℃的环境下，放置24~48h。预成型时也控制在此温度下进行。 ②树脂过筛PTFE是纤维状的高聚物， 在贮藏和运输中易结团。同时PTFE粉末的流动性差，加料时不易分布均匀，所以在使用前要用10~20目筛进行过筛。在过筛过程中严禁杂质引人，以防影响产品性能。因此，操作人员要严格执行清洁制度，按操作规程进行工作。 ③预成型预成型工艺有一般模压成型和自动模压成型两种。 a.一般模压成型分加料、压制、脱模三个步骤完成。加料按制件的大小，称取已准备好的原料，加入清理好的模腔中，用金属刮板把模腔中的树脂铺平，使树脂均匀地分布在模腔里。加料应注意一是清理过的模具在预成型前还需上脱模剂，脱模剂由无水乙醇1份与苯酚1份配制而成，也有采用有机硅类脱模剂。二是当加料以多次加料方式时，每次加完料后稍加压使料得到压缩， 以便后一次加料， 其压力应在30kgf/cm²以下。过大的压力会形成加料间的层面，往往引起制品的裂纹；三是加料环境要清洁，加料要快，以免空气中的灰尘进入制品中，尤其对电气性能要求极高的制品更应注意。 压制加料完后，合上模，然后缓慢施压，不允许冲击式加压，厚壁制品特别要注意， 在升压过程中要泄压2~4次， 阳模下降的速度以30~50mm/min为宜，临近终压时每分钟几毫米的速度升压为宜。在升压到规定压力的三分之二时，除去垫块， 使预成型品两面挤压。压力 打足后， 保压10min左右， 保证压力传递均匀。一般模压的预成型压力为14.71~29.4MPa。有足够的保压时间， 然后缓缓松压，将预成型品从模腔中取出。 预成型压力应随树脂的颗粒大小而异，细的粉末压力较低就可获得孔隙率低的制品；预成型压力与温度有关，温度适当高些，粉末变得柔软些，压力可以适当低些，也可以得到孔隙率低的制品；要成型大面积制件，无大吨位压机时，将粉末加热到100℃左右，则预成型压力可降低一半。在预成型过程中，加压和泄压都应缓慢进行， 不允许冲击。特殊的制品保压时间可在30min以上。如高度为600mm的大毛坯保压应在30min以上， 保压不足， 将会使制品烧结后在与压力垂直方向的直径收缩不一致，外形出现两端大、中间小的现象。 脱模泄压后，小心将预成型制品从模腔中取出，修饰后刻上批号，送去烧结，其中不允许受大的震动和突受外力冲击，因为毛坯没有强度，易受损，烧结后会引起裂纹而报废。 b.自动模压成型量大面广的小型制品采用一般模压成型费时费工，十分不经济。随着流动性好的树脂的面市，相应的自动模压成型问世，带来了良好的经济效益。自动模压成型原理：将定量的树脂粉末自动加人模腔里，原固定在压机上方横梁上的阳模自行下降进人模套对粉末施压，然后下部的底模升起，这时粉末被“双向压缩”。达到预定压力后，保压一定时间，开始脱模。先由阳模升起，底模继续上升，将预成型品顶出模腔。整个过程自动控制，周期性地进行。自动模压所用的树脂一定要有良好的流动性。自动模压的成型周期一般为10~15s， 保压时间为几秒钟， 预成型压力稍高为500~700kgf/cm²， 稍高的压力有助于制品的孔隙率降低。自动模压应在25℃左右的恒温室进行。温度、压力、保压时间是自动模压制品质量保证的主要因素。 ④烧结工艺将预成型制品加热到PTFE晶体熔点327℃以上， 保持适当时间，使聚合物分子结晶逐渐变为无定形，分散的单个树脂颗粒互相扩散熔融粘接成为一个连续的整体。制品从乳白色变为透明的胶体物。最后冷却，使高聚物分子从无定形逐渐转变为结晶。在冷却过程中，改变冷却方式可以得到结晶度不同的制品。烧结工艺是整个工艺中最重要的环节。所有预成型制品均要经过烧结工艺，才使制品有强度、有使用价值。 烧结有连续烧结，适用于推压成型、挤压成型的管、棒制品；有间歇烧结，适用于模压成型、液压成型制品。烧结用载热介质有气体、液体、固体三种方式。气体载热烧结，一般采用空气或惰性气体(氮气)进行烧结。气体载热可使烧结炉内温度均匀，制品可均匀受热，保证烧结效果。液体载热烧结，将产品置于载热液体中进行烧结。载热液体在加热整个烧结过程中呈透明态，以便操作者观察产品的烧结质量。常用的液体为硝酸盐与亚硝酸盐的混合物。例如NaNO， 7份， NaNO z 40 份， KNO， 53份的混合物， 使用温度150~550℃之间不分解。必须注意， 这些物质腐蚀性很强，易燃、易爆；冷却后成固体，吸水性强，由于这种物质密度大于聚合物。因此要采用夹具固定在液体中，产品取出温度在液体高温下进行。固体载热烧结，一般采用滑石粉、石英粉和氧化铝粉末等矿物粉。固体载热体要求粒度细、硬度低、导热率高、密度小以及在烧结过程中不受高温影响的物质。固体载热体应进行预处理，需在400℃处理0.5~lh，清除水分、杂质。固体细度均匀控制在30~40目之间。产品放置在固体中央，使产品各方面均匀受热。烧结周期较短。整个过程无法看见产品的透明情况，只能根据产品体积增大影响矿物粉胀裂程度来判定。 模压成型的PTFE烧结采用间接烧结的方式， 一般分为升温、烧结(保温)和冷却三个阶段。 a.升温升温速度根据制品大小可分三种形式：小型制品以100~120℃/h升温；中型制品以60~70℃/h升温；大型制品以10~20℃/h升温。另一种升温方式为分阶段升温，保温逐渐升至380℃左右。具体取决制品的大小、形状、原材料牌号等因素综合分析后确定。 b.保温保温和烧结温度都是保证产品质量的关键数据，操作人员必须认真、严格控制操作。悬浮聚合树脂的烧结温度为370~380℃；平均粒径为150~250um的悬浮聚合物制品，其烧结温度为(375±5)℃；平均粒径为25~50pm的悬浮聚合物制品的烧结温度为(375±59) ℃； 分散PTFE的烧结温度为360~370℃。保温时间由预成型品大小和所选用树脂粒径大小而定。一般大型制品的保温时间为5~10h， 小型制品如垫片的保温时间仅为1h。细粒径PTFE树脂预成型品的保温时间与粗粒子预成型品的保温时间也有差异。 c.冷却降温大型制品及薄膜毛坯应缓慢降温，以12~24℃/h降温为宜，应在结晶速度最快的温度范围内保温一段时间，保证预成型品的内外温度趋于平衡。中型制品的降温速度为30~40℃/h；小型预成型品的降温速度为60~70℃/h。由于降温速度不同，其产品的结晶度不同，则产品的性能也有差异，也类似于淬火、不淬火区分。 以上关于PTFE模压成型工艺有哪些？内容为上海春毅新材料原创，请勿转载！
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