石墨增强聚四氟乙烯
石墨增强聚四氟乙烯
石墨(graphite) 性质
耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。
导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。
润滑性：优良的固体润滑剂
化学稳定性：有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料具有优良的摩擦磨损特性、压缩蠕变性，耐化学腐蚀性、耐高低温性及电性能，广泛用于航空及宇航、电子电气、化工、机械等行业制作各种零部件，如管、阀、接头、轴承、导轨、活塞环、叶片、密封圈等。
不同载荷下材料的磨损量及摩擦系数
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载荷/N |
PTFE |
5%石墨填充PTFE |
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|
磨损量/mg |
摩擦系数 |
磨损量/mg |
摩擦系数 |
|
|
50 |
32.0 |
0.145 |
15.1 |
0.090 |
|
70 |
35.4 |
0.126 |
17.3 |
0.090 |
|
90 |
45.2 |
0.118 |
26.8 |
0.095 |
|
110 |
62.5 |
0.116 |
31.2 |
0.107 |
|
130 |
71.5 |
0.111 |
7.8 |
0.080 |
|
150 |
80.7 |
0.101 |
12.7 |
0.090 |
|
170 |
失效 |
|
16.9 |
0.102 |
|
190 |
|
|
9.9 |
0.090 |
|
210 |
|
|
8.7 |
0.083 |
|
230 |
|
|
27.4 |
0.097 |
|
250 |
|
|
失效 |
|
|
注：PTFE对磨时间为5分钟，石墨填充PTFE为30分钟分钟. |
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不同润滑条件下材料的磨损量及摩擦系数
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润滑条件 |
PTFE |
5%石墨填充PTFE |
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|
磨损量/mg |
摩擦系数 |
磨损量/mg |
摩擦系数 |
|
|
干摩擦 |
122.3 |
0.089 |
26.5 |
0.114 |
|
油润滑 |
49.9 |
0.096 |
9.7 |
0.027 |
|
水润滑 |
29.0 |
0.124 |
57.0 |
0.050 |
|
SiC磨粒（180um） |
167.3 |
0.372 |
109.9 |
0.210 |
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注：载荷为140N；PTFE对磨时间为15分钟,5%石墨填充 PTFE为30分钟. |
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上表值得注意的是石墨填充PTFE在水润滑条件下磨损量较大，甚至比干摩擦下的磨损量都大得多，是水的流动性好，把吸附在摩擦面上的石墨冲洗掉了。
石墨填充PTFE的耐磨性比纯PTFE提高很多，其原因是一方面石墨起到了增强作用，它提高了PTFE的硬度和剪切强度，另一方面石墨起到了润滑剂的作用，吸附在对磨面上的石墨转移膜阻碍了磨损的进行。转移膜容易自修复，转移膜可以保持动态平衡，利于形成连续稳定的转移膜。
石墨具有可与金属媲美的导热性能，且能与多数聚合物有较好的相容性，同时也具有良好的耐腐蚀性，是增强PTFE符合材料导热性能的最佳选择。高含量的石墨填充PTFE，热导率达到1.2 W/(m*K),是纯PTFE的近6倍。
石墨可以和PTFE单独使用，也可以与玻璃纤维，炭黑，铜粉，碳纤维等等配合使用，石墨和适量硬质填料的协同作用对PTFE的改性效果比较理想，既降低了PTFE的磨损量，增大了表面硬度，又提高了耐冲击强度。对许多酸、碱、盐和有机合物和传热溶液，甚至高温溶液具有非常优异的耐蚀性能。非常适合于高速运动和使用蒸气的场合，但不适合于氧化介质，在强氧化性介质中使用该材料应慎重。