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1、氟塑料衬里产品的种类、性能与应用2005年第4期有机氟工业OrganoFluorineIndustry?37?氟塑料衬里产品的种类,性能与应用陈国龙蔡勇李国林何胜伟(温州赵氟隆有限公司)摘要:论述了氟塑料特别是w及其衬里产品的种类,性能,加工工艺以及在化工,电子电器方面的应用情况.关键词:氟塑料;衬里;姗l前言氟塑料是一种重要的特种工程塑料,自1934年德国化学家F.Schoffer和0.Schoffer聚合成功聚三氟氯乙烯,1938年美国化学家R.J.Plunkett合成出聚四氟乙烯以来,氟塑料的生产研制,加工应用已经得到了很大的发展.氟塑料家族以PTFE应用最广泛,国内前几年PrFE的产品
2、占氟塑料总产量的90%.这几年以来,由于PTFE加工难度大,聚偏氟乙烯(PVDF)发展速度很快.在国外,PTFE的产量已下降到氟塑料总产量的60%,PVDF已排在第二位.但目前PI仍占据”霸主”地位.PTFE塑料具有优异的耐高,低温性长期使用温度为一100oC一+250,优异的耐腐蚀性能耐各种酸,碱,盐和有机溶剂,强氧化剂等.由于PTFE材料价格昂贵,强度低于钢铁,故一般将其做成衬里,外靠金属壳体保护与增强,构成一个整体.这样,衬里层既可耐蚀,耐高低温,外壳又能耐压,有足够的强度和刚度,可以降低整体成本.PTFE衬里防腐产品除了在化工,石化,炼油,制药,冶金等领域已得到广泛的应用外,在电子电器
3、方面也经常使用.目前,这些产品有衬里管道,管配件,塔,釜,容器,泵和阀等.2塑料的种类氟塑料是一种含有氟元素的塑料,根据其分子结构排列,一般可分为以下几种,见表l.表1氟塑料种类中文名称简称聚四氟乙烯可熔性聚四氟乙烯聚全氟乙丙烯乙烯一四氟乙烯共聚物聚三氟氯乙烯乙烯一三氟氯乙烯共聚物聚偏氟乙烯聚氟乙烯3氟塑料衬里产品的种类trrFE衬里防腐产品的种类见表2.表2PTFE衬里防腐产品种类种类规格系列塔,釜,罐,槽等大型设备,反应器,换热器等特殊设备3003000系列譬o,等径三通,异径三通,DN2o一3000系列等径四通,异径四通,同心异径管,偏心异径管等).补偿器(普通膨胀节,大径膨胀节,金属增
4、强膨胀节,橡胶增强膨胀节等)DN203000系列波纹软管(普通式,铠装式,钢丝编织外包橡胶式)DN20200垫圈(中国标准,美,日,法,德等各国标准),垫片DN203000离心泵80FF460,65FF450,50FF432,4OFF432喷射泵(文丘里)内衬F4或整体式阀门(球阀,截止阀,隔膜阀,放料阀,止回阀,蝶阀,闸阀,直角阀,直流阀)勰.苎板法兰,各种通气管,搅拌浆,视镜,温度计可按用户要求加工插管,栅板,分布器,填料等)一一眦一一一一一m?38?有机氟工业OrganoFluorineIndustry2005年第4期PVDF防腐产品一般制成全塑件,其规格尺寸同上表相仿.但制造大型设备直
5、径可达到10m,且可以制成泡罩,结构复杂的填料等异型件.4氟塑料衬里产品的性能1,耐腐蚀性能PTFE衬里防腐产品的耐腐蚀性能,除熔融金属锂,钾,钠,三氟化氯,高温下的二氟化氧,高流速的液氟外,它可以耐各种种类,任意浓度的酸,碱,盐,强氧化剂,有机溶剂,包括浓硝酸和王水.2,物理性能这里介绍金属网PTFE管的物理性能.普通PTFE衬里产品由于PTFE的热膨胀系数(0.000080-0.000150/度)比钢外壳热膨胀系数(0.000011/度)大1O倍左右,在使用过程中,介质温度升高或下降,导致内衬热胀冷缩量比钢外壳大1O倍左右,即PTFE衬里经常处在拉伸和松弛状态,翻边部位易发生应力集中现象而
6、造成内衬拉裂损坏.普通PTFE产品由于内衬与外壳中存在界面,当压力为负压时,内衬易吸瘪.普通产品由于PTFE内衬强度比钢铁外壳差,PTFE材料易发生蠕变.金属网PT.FE衬里产品则有效地解决了上述缺陷.(1)热性能对比试验取金属网PTFE管和普通PTFE管两组试样,原始直径为50mm,长度为1000mm,放在烧结箱内加热,从常温(25)缓慢升至250oC并保温一段时间,又快速冷却到常温,升温冷却循环5次,记录其每一阶段长度和直径变化值,再取其算术平均值,PTFE管长度和直径变化如表3.表3冷却时最低值(nlln)999.8979.7加热时最大值(nlln)1002.61012.0平均变化率(%
7、)0.33.249.4J449.570.347.7448.502.0金属外壳长度和直径变化如表4.表4由以上两表可以看出,金属网PTFE管的热胀冷缩变化率基本上与钢外壳相一致,而普通PTFE管比钢外壳大1O倍左右.(2)拉伸强度对比试验取金属网PTFE和普通PTFE两组试样,试样尺寸根据”塑料拉伸试验方法”(GB104079)制作,在拉伸试验机上测其拉伸强度,所整理出的数据如表5.表5由上表可以看出,金属网PTFE拉伸强度比普通PTFE提高5O%左右.5氟塑料衬里产品的加工工艺有关内衬PTFE衬里管道具体加工工艺如下:PTFE棒料制备一PTFE薄带车削一模具设计,加工,装配一P1FE缠绕成型一
8、PTFE内衬烧结成型一FE内衬脱模定型一PIFE内衬质量测试检验一钢材与法兰焊接成型及质量检验一P1FE管道装配及翻边整型一钢衬PTFE管道质量检验.FEP衬里阀门已有截止阀,球阀,蝶阀,止回阀,隔膜阀,旋塞阀,角阀,直流阀等系列产品.其成型工艺如下:阀体阀座铸钢件制备,加工蟆具设计,加工和装配FEP树脂选料,加料一加热塑化一压制,冷却淬火脱模一FEP制品修整一部件质量测试检验一成品装配一成品质量检验.电子电器制造行业广泛使用双套管CPVC+PVDF,其施工要求是:(1)内管采用PVDF热熔对接焊,外管CPVC,UPVC采用承插粘接和热风焊,根据工程实际情况,其内外管尺寸,材质搭配情况如表6.
9、2005年第4期陈国龙等?氟塑料衬里产品的种类,性能与应用?39?(2)内管PVDF施工方法:采用PVDF热熔对接焊,熔接面对接前管口要求平整,对口齐平,不得有错口及防止未焊透,热熔面对接前应确保管口清洁,无杂物,工作环境要求相对清洁.(3)外管施工方法:采用CPVC/UPVC直管+UPVC管件,外管内侧设置支承板,以隔离支承内管.(4)现场安装要求:材料使用前,必须严格进行外观检查,确保合格品的使用;现场管线安装前必须先行放线,定出管道位置,并安装部分紧固支承件,根据现场及图纸尺寸进行管段,管件下料,确保管线安装平直;安装顺序尽可能沿管线延伸方向安装,避免死口的强行蹬对.(5)试压验收:内压
10、:采用气压2kg/cm,保压4h;如一次试压失败,确保无大面积渗漏情况下,采用满水试验,通过CPVC观察已包住在内的直管焊口有无渗漏,则将外管剖开进行修补,如肉眼观察不出明显渗漏,且满水水位保持12h不降,视为通过;内管试压通过后,将剩余外露管件包装UPVC管件,外管焊口,接口做外观检查,不做试漏试压试验.6在化工,电子电器方面的应用氟塑料衬里产品在电子电器方面有着广泛的应用,张江高科技园区里面许多制造电子电器尤其半导体公司的机台管道,以及容器储罐广泛采用这些产品.在电缆方面也广泛采用氟塑料.由于金属网聚四氟乙烯具有很多的优点,在化工领域已经广泛应用.在氟塑料家族里的ETFE是最强韧的氟塑料,
11、在保持了聚四氟乙烯良好的耐热,耐化学性能和电绝缘性能的同时,它的耐辐射和机械性能有很大程度的改善,拉伸强度可达到50MPa,接近聚四氟乙烯的2倍.更主要的是其加工性能得以大大提高,特别是它和金属表面的附着力表现突出,使氟塑料和钢壳的紧衬工艺真正得以实现,即氟塑料F40旋转内衬生产工艺,ETFE旋转加工产品有很好的市场前景.ETFE还应用在电子电器制造行业中风管喷涂.聚偏氟乙烯是一种结晶型的高聚物,熔点较低;机械强度高,耐磨,耐切割,耐高温,耐腐蚀,电性能良好(特点是介电常数高).还具有优异的耐候性,抗紫外线,抗辐射性能和加工性能;同时,具有加工温度低,熔融流动好,可做成管,板,棒,薄膜和纤维和全塑阀门.聚全氟乙丙烯具有优良的耐腐蚀性介质,其衬里阀门是为石油,化工,染化,农药等行业中各种强腐蚀介质的启闭控制而研制的.聚全氟乙丙烯衬里阀门,壳体铸件采用熔模精铸,外观光洁,强度提高.与腐蚀介质接触处采用衬里或外包和外表金属的多种结合,故产品在各种酸,碱,盐类强腐蚀性介质中能完好工作.
