Інтэграцыя 20% наначасціц поліэфірэфіркетону (PEEK) у матрыцы PTFE ствараегібрыдны матэрыялякі перавызначае межы традыцыйных герметызацыйных рашэнняў. Ніжэй прыведзены тэхнічны аналіз яго ўласцівасцей, паляпшэнняў і прымянення:
Асноўныя характарыстыкі: сінергетычныя структурныя перавагі
| Маёмасць | 20% PEEK/PTFE | Чысты PTFE | Паляпшэнне |
|---|---|---|---|
| Трываласць на сціск | 35–42 МПа | 12–15 МПа | 200% ↑ |
| Ліміт PV | 3,0–3,5 МПа·м/с | 0,6–0,8 МПа·м/с | 400% ↑ |
| HDT пры 0,45 МПа | 260–300°C | 121°C | 120% ↑ |
| Хуткасць зносу | 5×10⁻⁷ мм³/Н·м | 2×10⁻⁶ мм³/Н·м | 75% ↓ |
| Паўзучасць пры сцісканні | <15% (100°C/24 гадзіны) | >50% | 70% ↓ |
Жорсткая аснова PEEK забяспечвае структурную падтрымку, а PTFE падтрымлівае самазмазку, ствараючы кампазіт «керамічная трываласць + фторпалімерная змазка».
Ключавыя паляпшэнні прадукцыйнасці
- Ліквідацыя халоднага патоку
- Нанавалакна PEEK (200-500 нм) утвараюць армуючыя сеткі ў межах зерняў PTFE.
- Дэфармацыя пры 10 МПа/150°C зніжаецца з 47% (чысты PTFE) да 11%.
- Трыбалагічны прарыў
- Захоўвае μ = 0,05–0,10 з у 8 разоў большым тэрмінам службы.
- Вытрымлівае 5000 гадзін пры сухім трэнні (5 МПа, 1 м/с) у параўнанні з 600 гадзінамі чыстага PTFE.
- Тэрмічная стабільнасць Пашырэнне
- Бесперапынная рабочая тэмпература: 310°C (у параўнанні з 260°C для PTFE).
- Тэрмін службы ўшчыльнення аўтамабільнага турбакампрэсара павялічваецца на 400% пры 300°C/15 000 абаротаў у хвіліну.
- Паляпшэнне хімічнай устойлівасці
Сярэдні 20% PEEK/PTFE Чысты PTFE Моцныя акісляльнікі ✓ (98% H₂SO₄) ✘ (Не працуе ў парах HNO₃) Арганічныя растваральнікі ✓ (Ацэтон/Ксілол) △ ацёк >25% Пара высокага ціску ✓ (230°C/4 МПа) ✘ (Паўзучасць пры 150°C)
Крытычныя адрозненні ад чыстага ПТФЭ
| Аспект | 20% PEEK/PTFE | Чысты PTFE |
|---|---|---|
| Мікраструктура | Узмоцнены нанавалакном Semi-IPN | Пласціністая крыштальная кладка |
| Рэжым збою | Раўнамерны знос (трансферная плёнка <1 мкм) | Калапс, выкліканы халодным патокам |
| Апрацоўка | Змяшальна-спякальна-ізастатычны прэс | Звычайнае сцісканне |
| (Шчыльнасць >2,16 г/см³) | (Шчыльнасць 2,1–2,2 г/см³) | |
| Абмежаванне хуткасці | 20 м/с (сухі) | <5 м/с |
Мэтавыя праграмы
- Сістэмы экстрэмальных тэмператур
- Паліўныя клапаны для самалётаў (тэрмацыклічная апрацоўка ад -54°C да 280°C).
- Біпалярныя пласціністыя ўшчыльненні PEMFC (110°C + электрахімічная карозія).
- Высокі ціск/без змазкі
- Звышкрытычныя кампрэсары CO₂ (31,1 МПа/100°C).
- Гідраўлічныя сервацыліндры (зваротна-паступальны рух 35 МПа).
- Агрэсіўныя хімічныя асяроддзі
Прамысловасць Прыкладанне Перавага Паўправаднік Герметыкі камеры плазменнага травлення Устойлівы да плазмы CF₄/O₂ Хімічная апрацоўка Ушчыльненні помпаў з канцэнтраванай H₂SO₄ Нулявое ўздуцце/без металу Медыцынскі Аўтаклавныя ратацыйныя злучэнні Устойлівасць да карозіі маркі 316L - Абсталяванне, адчувальнае да вагі
- Прывадныя агрэгаты для электрамабіляў (на 60% лягчэйшыя за металічныя ўшчыльняльнікі, k > 0,45 Вт/м·K).
Рэкамендацыі па выбары
- Рэкамендавана:
✓ Тэмпература >200°C без змазкі
✓ Моцныя кіслоты/акісляльнікі (напрыклад, HF/H₂SO₄)
✓ PV >1,5 МПа·м/с ратацыйныя ўшчыльненні - Пазбягайце:
✘ Крыягенная эксплуатацыя LH₂ (крыхучасць ПТФЭ захоўваецца)
✘ Прымяненне, арыентаванае на кошт (4–6× кошт матэрыялу PTFE)
Наступны рубежКампазіты з 30% PEEK/PTFE цяпер вытрымліваюць выпрабаванні пры тэмпературы 350°C/25 МПа на працягу 10 000 гадзін у помпах астуджальнай вадкасці ядзерных рэактараў, што ўстанаўлівае новыя стандарты для экстрэмальных ушчыльненняў.
Час публікацыі: 16 ліпеня 2025 г.