聚四氟乙烯薄膜_聚四氟乙烯薄膜的力学性能如何?
聚四氟乙烯薄膜的力学性能具有明显的 “各向异性” 和 “环境敏 感性”,整体表现为低温韧性优异、高温强度稳定,但常温下刚性和耐蠕变性较弱。
核心力学性能指标及特点
拉伸强度与断裂伸长率
拉伸强度:常温下(23℃)通常为 15-30MPa,低于多数工程塑料。但在 - 200℃低温下仍能保持较好强度,在 260℃高温下强度约为常温的 50%,表现出优异的高温力学稳定性。
断裂伸长率:常温下可达 100%-300%,具有良好的柔韧性,可进行折叠、弯曲等加工;定向拉伸后的薄膜(如定向膜),沿拉伸方向的伸长率会显著降低,强度则相应提高,呈现明显的各向异性。
硬度与刚性
邵氏硬度(D 型)一般在 50-65 之间,质地较软,用指甲或硬物易划出痕迹,常温下刚性较差,无法作为结构承重材料。
弹性模量较低(常温下约 0.4-0.8GPa),受力后易产生形变,因此在需要高刚性的场景中,常需与玻璃纤维、碳纤维等填料复合以增强。
耐蠕变性与疲劳性能
常温下耐蠕变性较差,在持续恒定载荷(尤其是高温环境)下,会缓慢发生塑性变形,长期使用可能导致密封失效或尺寸偏移,需通过限 制载荷或选择改性品种(如填充青铜粉、二硫化钼)改 善。
疲劳强度较低,反复弯曲或振动载荷下易出现裂纹,不适用于高频动态受力场景,更适合静态密封、绝缘等工况。
摩擦与磨损性能
摩擦系数极低,动摩擦系数(对钢)仅为 0.01-0.05,是已知固体材料中最 低的之一,具有优异的自润滑性,无需额外添加润滑剂。
耐磨性较差,磨损率较高(约为尼龙的 10-100 倍),在高载荷、高转速的摩擦场景中,需填充石墨、碳纤维等耐磨填料,否则易因磨损导致失效。
影响力学性能的关键因素
加工工艺:定向拉伸会使分子链沿拉伸方向排列,导致薄膜 “纵向”(拉伸方向)强度提高、伸长率降低,而 “横向” 性能相反;不定向膜的力学性能则相对均匀。
填充改性:纯 PTFE 薄膜力学性能有限,添加玻璃纤维、碳纤维可提升拉伸强度和耐蠕变性;添加青铜粉、二硫化钼可改 善耐磨性;添加石墨可兼顾润滑性与强度。
使用环境:温度升高会导致强度下降、蠕变加剧;长期接触油类、溶剂虽不影响化学稳定性,但可能轻微溶胀,间接降低力学性能。