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| FEP的材質性能分析,FEP襯里閥門模壓工藝,FEP幾種成型工藝方法 |
| 點擊次數：4221 來源網站：http://www.51kqysj.com/ 發(fā)布時間：2016-08-22< |
進入二十一世紀以來，世界石化工業(yè)逐漸向中國轉移，中國已成為世界石化產品生產大國，原油加工能力和乙烯生產能力現(xiàn)居全世界第二位和第三位，而且還在進一步增大。然而由于石化工業(yè)中有些介質具有極強腐蝕性，一般的碳鋼閥門很快被腐蝕掉，即使是不銹鋼閥門，也會被腐蝕。后來人們發(fā)明了哈氏合金、蒙乃爾合金、20號合金，解決了石化特殊管道輸送難題，因為這些合金中含有大量Ni、Cr、Nb、Ti、Cu、Pt等貴重金屬，加上資源有限，影響了石油化工工業(yè)的發(fā)展。而FEP材質具有很強的抗腐蝕功能，因此廣泛應用于石油化工產業(yè)中。
FEP襯里閥門最大特點是過流面采用FEP蔽覆，以隔絕鋼鐵金屬與強腐蝕性介質的直接接觸。這樣既解決了FEP強度低，不能承受高壓力的問題，又解決了鋼鐵材料不耐腐蝕的問題，而且合理地利用了資源，符合國家節(jié)能降耗的產業(yè)政策，因而得到迅速的發(fā)展。在FEP襯里閥門的生產制造中，最重要的是選用合適的FEP原料和制訂合理的襯里工藝及模具設計，本文就此問題談談粗淺的看法。
一、FEP的材質性能分析
1．通常FEP是指四氟乙烯占83%，六氟丙烯占17%的完全氟化的聚合物，它是為克服PTFE成型加工困難而開發(fā)的一種改性新型FEP。
2．FEP是一種直鏈的高分子化合物，可視為PTFE中一部分與主鏈碳原子相連的氟原子被三氟甲基(-CF3)取代，分子排列混亂非常不規(guī)整，結晶速度緩慢，結晶度最多為40%～47%。它可看作是無規(guī)共聚物。熔體的粘度較低，可用一般熱塑性塑料的方法對其成型加工，從而克服了PTFE成型困難的缺點。但是FEP的分子中也都是由碳氟兩種元素以共價鍵結合而成，所以它的性能又與PTFE基本相同。
3．FEP外觀和手感類似聚乙烯，但相對密度大一倍多;性能與應用類似PTFE，使用溫度比PTFE低50℃;硬度及強度較PTFE高，是標準的熱塑性塑料。
4．FEP相對密度為2.14～2.17，結晶度隨熱處理溫度不同而有差異，若六氟丙烯占15%～16%的FEP，其熔融溫度為288℃，Tg為130℃，長期使用溫度為-88～250℃，脆化溫度-90℃，分解溫度>400℃。FEP的其他性能見表1。
表(1) FEP的性能表
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性能
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指數
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拉伸強度/MPa（斷裂、23℃）
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18.62～21.56
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斷裂伸長率（％）
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250～330
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彎曲彈性模量/MPa
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578.2～656.6
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洛氏硬度R
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25
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體積電阻率/Ω·cm
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1017～1018
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相對介電常數（60～106Hz）
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2.1
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介電強度/Kv·mm-1
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20～24
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介質損耗因數（106Hz）
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5×104
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5．FEP是改性的PTFE，除使用溫度低于PTFE約50℃外，其他都保持了PTFE的優(yōu)良性能。它的最大優(yōu)點是成型加工性能好，可以進行壓模、擠出、注射成型等。
6．FEP有優(yōu)異的性能，但亦存在著加工時熱穩(wěn)定性差、制品易產生開裂等缺點。針對這些缺點，可通過分子結構均勻性的調整，相對分子質量分布的控制，樹脂的烘烤，水蒸汽處理，加入中性鹽、堿式鹽等，使羧基脫羧轉化穩(wěn)定的-CF2H的端基以及嚴格控制成型加工條件進行改性。亦可以玻璃粉、石墨、二氧化硅共混，制成各種填充制品。
二、FEP幾種成型工藝方法
1．FEP的成型加工工藝特性
（1）FEP在熔融狀態(tài)下的流變性接近非牛頓型，即隨著剪切速率γ的增加，表面粘度(ηα)下降。而且隨著相對分子質量下降，其溶體粘度也隨著變小。溶體流動中的γ超過一定極限，就會產生溶體破碎，使制品顯示粗糙的表面，故成型加工時應適當提高料溫，并加大流道和澆口的直徑。
（2）FEP的粘流溫度1MPa為265～278℃，成型加工溫度范圍窄，成型加工困難。
（3）FEP的熔體粘度較PTFE低，在343～393℃時的熔體粘度為103～104Pa·s，比相同熔融指數的聚乙烯高一些，可用擠出，注射等方法成型。
（4）FEP為半透明的聚合物，靜電吸著性很強。容易吸附灰塵和雜質，影響成型加工制品的性能。成型時應加入抗靜電劑。
（5）FEP導熱系數小，加工時應注意升溫速度�？紤]其成型加工溫度下的腐蝕作用，加工設備應選用鉻鋼或滲氮高合金鋼作為防腐層。
2．FEP的成型加工方法
（1）注射成型：機筒和噴嘴溫度為320～400℃，模具溫度為200～230℃，注射壓力為29.4～137.2MPa。
（2）模壓成型：模壓成型可制取各種板、棒、層壓板和填充制品。加熱FEP至290～370℃使其熔融，再冷至150～200℃，在7MPa的壓力下，使熔體充滿模具，壓實、脫模即得制品。
（3）擠出成型：擠出機的螺桿長徑比大于15，壓縮比為3：1，�？跍囟�315～400℃，壓力視制品而異，一般為0.98～17.64MPa。擠出制品的淬火溫度為10～20℃
（4）涂覆FEP濃縮水分散液：在FEP的分散液中，加入濃縮劑聚氧乙烯辛烷基酚醚，可用噴涂、刷涂、沸騰浸涂、火焰噴涂等方法，進行涂層施工，再加熱塑化。近年來，也開發(fā)了FEP的粉末流動床和靜電噴涂加工新技術。
三、FEP襯里閥門模壓工藝介紹
1．模壓是FEP襯里閥門制作工藝方法之一(如圖1)，也是FEP襯里閥門種類中最常用的方法，適合于多品種小批量的生產方式。它是將一定量的FEP(粉狀、粒狀、纖維狀、片狀和碎屑狀等)放入成型的模腔中，然后閉合，放在加熱爐內加熱到一定溫度，并在壓力作用下熔融流動，緩慢充滿整個型腔而取得型腔所賦予的形狀。隨著在模具內塑化、混合和分散，熔體逐漸失去流動性變成不熔的體型結構而成為固體，經冷卻到一定溫度打開模具，而成為成品，從而完成模壓過程。如圖2襯里工藝流程圖。FEP襯里層的質量主要取決于FEP原料質量、襯里模壓工藝和模具的設計。
2．FEP襯里閥門在襯里前的處理很重要，襯FEP之前，應將受襯面毛刺、油污清除干凈、修磨平整，盡可能使受襯面達到GB8923中規(guī)定的St2級，還可以采用機械加工的方法，將受襯面加工出T形槽和螺紋溝槽增加襯里層與基體的結合強度，防止襯里層脫殼。將襯里面內部轉角處的棱角銳邊倒鈍，內圓角R>2mm，外圓角R>3mm，減少應力防止襯里層被銳角刺破�？傊�，應盡量達到襯里工藝規(guī)定的要求。
3．FEP襯里閥門成型質量包括襯塑層的內在質量和外在質量。內在質量包括襯塑層的物理和化學性質及其均勻性;它不僅要求FEP塑料(F46)具有相應的物理和化學性能。在模壓過程中，還要注意塑化的溫度和壓力，正確掌握模壓工藝。外在質量包括襯塑層的規(guī)整、尺寸、外觀和色澤等。襯塑層的外表面質量主要取決于模具的設計和FEP在模具內的塑化、混合和分散的能力。塑化效果的好壞與模具結構以及工藝配方、原料質量和加工工藝條件的控制有直接的關系。解決上述相關問題是提高塑化效果的關鍵，各項工作(包括原料、模具、工藝等)都應圍繞提高FEP塑化效果來進行。
4．FEP塑化成型對溫度和壓力的要求非常嚴格，掌握FEP的塑化時間非常重要。塑化時間太短，FEP未成型就已分解交聯(lián);若塑化時間太長，則生產效率低，需要很長時間才能固化脫模，生產周期長。在生產中，控制塑化時間的關鍵因素就是溫度和壓力。若不能控制好塑化溫度和壓力，則很可能產生諸如襯里層表面硬度低、表面光亮度不足;襯塑尺寸控制困難;熔接痕難以消除;襯塑層沿FEP流動方向有“魚鱗”樣凸凹不平的有規(guī)則的波紋，或表面箭頭狀波紋等問題。值得一提的是在加壓過程中放氣次數、放氣時間、間隔時間都對襯塑層的外觀質量有直接影響，在生產中予以標準化嚴格控制，并做好生產記錄。工藝人員可以在生產前對FEP擬訂其塑化曲線，掌握其塑化時間，然后在實踐中根據實際情況進行工藝調整。因每種產品的FEP配方、原材料質量、產品質量要求各異，其溫度、壓力，放氣等工藝控制也不盡相同，根據具體情況決定，從而制訂出符合本企業(yè)的模壓工藝規(guī)程。
四、結語
本文介紹了FEP的基本性能和模壓成型方法，總結了FEP襯里閥門在模壓成型過程中容易出現(xiàn)的幾種情況，提出了相應的解決方案。 |
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