真空系统设计（聚四氟乙烯密封材料与密封结构）

3.3.1.3聚四氟乙烯密封材料与密封结构

聚四氟乙烯俗称塑料王，为四氟乙烯的聚合物，呈白色或灰白色。它是在高压下由三氯甲烷与氢氟酸聚合制成的四氟乙烯(粉末)，在370C时，将得到的四氟乙烯粉末装模、烧结，产生一种坚韧的、非热塑性和非多孔性的树脂。聚四氟乙烯虽然大多是结晶体，但却没有熔点。它的塑性随温度升高而增加，力学性能则急剧变坏，而且在高于327C时，转变为非流动无定形的胶状物。在温度高于400C时，聚四氟乙烯分解，放出有毒的挥发性氟化物气体。氟塑料的低温性能很好，温度低于- 80C时仍能保持韧性。在真空系统中，聚四氟乙烯可用作密封垫片、永久或移动的引人装置的密封、绝缘元件和低摩擦的运动元件等。聚四氟乙烯的应用温度范围为- 80 ~200C，在100 ~ 120C温度范围内可长时间工作，其最高工作温度可达到250C (只可短时工作)。

聚四氟乙烯的结构致密，具有优良的真空性能。它的渗透率以及在室温下的蒸气压和放气率都很低，比橡胶和其他塑料都好。其25C时的蒸气压为10-4Pa, 350C时为4x10 -3Pa。

聚四氟乙烯与其本身或与钢之间的摩擦系数很低，对钢的摩擦系数为0.02~0.1,可用作无油轴承材料，也可用于真空动密封。聚四氟乙烯作:为轴密封填料必须加润滑剂，以降低氟塑料对金属的摩擦系数，不加润滑剂时必须保证密封结构有良好的导热性(或用改性氟塑料)，以避免因摩擦过热而导致密封材料损坏。

聚四氟乙烯具有优良的电绝缘性能。它的电阻率极高，电介质损耗很低。由于聚四氟乙烯不吸附和不吸收水蒸气( 不吸水也不被水浸润)，因此即使在100%的相对湿度下，表面电阻率仍很高。这一特性及其抗飞弧性，使得聚四氟乙烯特别适用于各种需要绝缘的场合。

聚四氟乙烯的化学性质十分稳定，这一点优于任何其他的弹性塑料材料。它与所有已知的酸和碱( 包括三大强酸和氢氟酸)都不发生反应。聚四氟乙烯也不溶解于任何已知的溶剂(但能溶解于熔险的碱金属)。常温下聚四氟乙烯不可燃、无毒，只有当加热温度高于400C时，能放出有毒气体。由于聚四氟乙烯的性质不活泼，因此只能采用特殊的方法对它进行黏结。在黏结时应注意黏结剂的最高工作温度。

聚四氟乙烯能用普通的刀具进行高速切削加工。在聚四氟乙烯烧结成型时加人不同的添料(如石墨、玻璃纤维、铜粉等)，可得到改性聚四氟乙烯，主要是改善其力学性能和热学性能。聚四氟乙烯的弹性和压缩性不如橡胶，而且在高负荷时趋于流动，甚至破裂。当其加载高于3MPa时，可产生残余变形;当加载到20MPa左右时，会被压碎。因此聚四氟乙烯-般只用作带槽法兰的垫片材料，而且负荷不超过3.5MPa.在密封结构设计中，可以用橡胶或弹簧补偿器弥补聚四氟乙媚弹性较差的弱点。用氟塑料作胀圈的结构材才料时，不仅要依靠被密封的介质压力，而且还要依常密封村套的外部压紧力方能形成可靠的密封，所以在使用时要注意定期拧紧连接法兰的螺母，以保证法兰的密封性能。氟塑料用于静密封的结构形式如图3-38和图3.39所示。图3-39 ()中氟塑料厚度为0 3mm;图3-39 (c) 为图3-39 (b) 的放大图。