F4粉体低温混合装置设计文献综述

 2021-11-08 22:03:32

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文献综述

聚四氟乙烯(PTFE)是工程材料的一个重要品种。PTFE产量虽然不算太大,但应用面非常广泛。它具有优异的高低温性能和化学稳定性,极好的电绝缘性、非粘附性、耐候性、不燃性和良好的润滑性。由于其独特的性能,目前已经被广泛的应用于航空航天、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺等工业部门,并日益深入到我们的日常生活当中,成为现代科学技术、军工和民用中解决许多关键技术和提高生产技术水平不可或缺的材料。

尽管PTFE具有许多优异的物理化学性能,但也存在一些缺陷,如机械性能较差、线膨胀系数较大、耐蠕变性差、易冷流、特别是抗磨损性能低、粘连性差等,这些缺陷在一定程度上限制了它的广泛应用。通过采用添加各种不同的填充剂包括无机物和有机聚合物等对PTFE进行填充改性已经被证明是最有效的途径之一。

PTFE改性材料的研究与生产,美国、英国、俄罗斯和法国等国家已经取得了相当的成功,而在我国,填充物改性PTFE材料的研制和生产还处于起步阶段,虽然已经有了一些产品,但在性能上远远落后于国外同类产品,而且设备成产效率较低,成本略高。新材料发展的落后一直是制约我国多个领域发展的瓶颈,如果我们在改性材料的研制方面不能缩小与发达国家的差距,势必会加大我国与发达国家在多个高科技领域的差距。

目前,PTFE的改性主要采用复合的方法。复合改性的方法主要有:表面改性、填充改性和共混改性等。填充改性是在PTFE中加入填充剂,从而改善和克服纯PTFE的缺陷,在保持其原有优点基础上,利用复合效应,改善其综合性能。填充剂可以使PTFE的耐磨耗性提高1000倍左右,耐蠕变性提高115-415倍,弯曲弹性模量增加2-3倍,硬度增加10%-30%,导热率最高增加2倍,线膨胀系数减少约1/2。

填充PTFE的性能与填充剂的性能、含量及工艺有密切的关系,一般选择填充剂的基本原则为:(1)能经受PTFE的烧结温度;(2)能改善PTFE的耐磨性、机械强度或提高导热性、降低线膨胀系数等;(3)在使用时不会与其他接触的金属或流体发生作用。目前常用的填充剂可分为三大类:无机材料、金属材料和有机材料。

常用的无机填充剂主要由玻璃纤维、石墨、二硫化钼、碳纤维等。如石墨可以单独使用,也可以与玻璃纤维或炭黑配合使用。石墨填充的PTFE具有优良的耐化学药品性、压缩蠕变性和较佳的导热性。金属填充材料方面,主要采用铁、铜、铅、钼、钨、银等金属及其氧化物。如铜粉填充的PTFE可提高制品的抗蠕变性、抗压强度、硬度及尺寸稳定性,但耐腐蚀性能与介电性能有所下降。有机填充材料方面,主要是有机纤维和高分子聚合物。有机材料的填入可使PTFE的耐热性、抗蠕变性、抗压能力、压缩、弯曲和耐磨性得到改善。

填充PTFE的性能虽然与填充剂的种类及填充量有关,但是混合物的混合度(均匀度),对产成品的品质起着至关重要的作用,如何使聚四氟乙烯粉体与填充剂混合均匀,混合设备的选择就显得尤为重要了。

选型工作一般包三个方面:(1)操作方式的选定。处理量小、混合比大、品种变更多时,采用间歇式;处理量大、混合比大、品种变换少时,可采用半连续操作,若流动性好、进出料容易计量控制,也可以采用连续操作。(2)混合机型式的选定。粉体中添加液体的混合及具有凝聚性的物料的混合,采用机械搅拌型混合机;当考虑混合机与供出料及前后计量装置连接时,采用容器固定型比采用容器回转型有利。(3)机种的选定。选定机种时要考虑混合机的混合性能与混合目的一致,出料容易,机内残留量少,能耗低,维修方便。

目前搅拌装置的类型也是可以分为三种:(1)按操作方式可以分为间歇式和连续式,连续式操作对生产的自动化具有深远的意义,但是它有显著的缺点就是参与混合的物料组分不宜过多,微量组分物料的加料,不易计量精确,对工艺过程的变化,适应性较差,设备价格高,维修不便等。(2)按设备运转形式来分为回转容器式和固定容器式,回转容器式设备几乎全部为间歇操作,装料较小,当材料流动性叫好且其他物理性质差异不大时可以得到非常良好的均匀度;固定容器式设备在搅拌桨叶强制作用下使物料循环对流和剪切位移而打到均匀混合,其效率较高。(3)按工作原理可以分为重力式和强制式,重力式是物料在绕水平轴转动的容器内,主要受重力作用而产生复杂运动而相互混合,强制式是物料在旋转桨叶的强力推动下产生复杂运动而强行混合。

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