在混炼胶(橡胶混炼胶)中加入四氟微粉(PTFE微粉),主要是为了赋予橡胶制品一系列优异的性能,特别是在降低摩擦系数、提高耐磨性、改善脱模性和表面性能方面效果显著。其主要作用如下:
显著降低摩擦系数:
这是添加四氟微粉最主要、最核心的目的。PTFE具有已知固体材料中最低的摩擦系数之一(对钢的动摩擦系数可低至0.05-0.10)。
当PTFE微粉均匀分散在橡胶基体中,会在橡胶表面形成一层薄薄的PTFE转移膜或在摩擦过程中暴露出来,极大地减少橡胶与其他接触表面(金属、塑料、其他橡胶等)之间的摩擦阻力。
应用场景:密封件(油封、O型圈、旋转轴封等)、轴承衬垫、活塞环、滑轨、传送带、无润滑或干摩擦环境下的运动部件。
大幅提高耐磨性:
低摩擦系数本身就意味着因摩擦导致的磨损减少。
PTFE本身具有极好的化学惰性和自润滑性,能有效抵抗磨粒磨损和粘着磨损。
加入PTFE微粉后,橡胶制品的耐磨寿命通常能显著延长。
应用场景:轮胎胎面胶(特定配方)、输送带覆盖胶、鞋底、工业滚轮、刮片、经常承受摩擦的垫片等。
改善脱模性和表面性能:
PTFE微粉迁移到橡胶制品表面,能降低其表面能,使制品表面更光滑、不易粘附。
这极大地改善了橡胶制品(尤其是复杂形状制品)在硫化成型后的脱模性能,减少废品率,提高生产效率。
同时,也能赋予制品表面一定的疏水疏油性(防粘性)和更佳的光泽感。
提高耐化学腐蚀性:
PTFE几乎不受所有强酸、强碱、强氧化剂和有机溶剂的侵蚀,是已知最耐化学腐蚀的材料之一。
将其加入橡胶基体,可以在一定程度上提升混炼胶及其制品的耐化学药品性能,特别是对橡胶本身不太耐受的某些化学品。
提高耐温性(一定程度):
PTFE具有极佳的耐高低温性能(-200°C至+260°C长期使用)。
虽然橡胶基体本身的耐温性起主导作用,但加入PTFE微粉可以略微提升复合材料的短期耐高温峰值能力和长期热稳定性(减少高温下的粘性)。
降低压缩永久变形(某些情况下):
在特定配方和应用中,PTFE微粉的加入可能有助于改善橡胶密封件在长期压缩状态下的回弹性能,降低压缩永久变形率。
使用时需要注意的关键点:
分散性:PTFE微粉的分散均匀性至关重要。分散不良会导致性能不均、局部失效甚至物理缺陷。需要良好的混炼工艺(如使用密炼机、延长混炼时间、优化加料顺序)或选择经过表面处理、易于分散的改性PTFE微粉。
用量:添加量通常在5-15phr(每百份橡胶中的份数)范围内比较常见,具体用量需根据目标性能、橡胶种类、成本等因素通过试验确定。过量添加可能会对橡胶的强度、弹性、粘合性等产生负面影响。
粒径:微粉的粒径大小会影响分散效果、迁移到表面的能力以及最终制品的表面光洁度和摩擦性能。选择合适的粒径很重要。
对橡胶物理机械性能的影响:PTFE微粉是填料,虽然主要贡献功能性,但通常也会导致橡胶的拉伸强度、扯断伸长率等指标有一定程度的下降(尤其是在较高添加量时),撕裂强度也可能受影响。需要在功能性需求和基本力学性能之间取得平衡。
成本:PTFE微粉相对成本较高。
总结:
在混炼胶中添加四氟微粉(PTFE微粉),最核心的价值在于显著降低制品的动态和静态摩擦系数,并大幅提高耐磨性,同时带来改善脱模性、提升表面性能、增强耐化学性等附加好处。它特别适用于那些需要低摩擦、高耐磨、易脱模或耐化学环境的橡胶制品,如各种高性能密封件、轴承、耐磨衬里、输送带等。成功应用的关键在于选择合适的产品、控制好分散工艺和优化添加量。