衬聚四氟乙烯衬里的工艺

一、概述

1. 聚四氟乙烯（PTFE、F4）俗称“塑料王”，是目前世界上zui耐腐蚀的材料。用它作衬里的设备，能抵挡所有强酸、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的腐蚀（除熔融金属、三氟化氯和元素氟之外），并能在80—220℃与负压的苛刻条件下正常使用。故而在防腐蚀容器的设计中，PTFE是作为设备衬里的材料。由它作耐腐蚀衬里的各类容器、管件、管道、阀门、泵已广泛应用在石油、化工、冶金、热电、环保等行业。

2. PTFE是乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后生成的聚合物。在PTFE分子中，除存在大量高键能的碳链外，还有氟原子所形成的屏蔽效应。因而，使有机氟聚合物具有一系列优异的性能，如自润滑及低摩擦性能、不粘性、憎油憎水性、耐化学品性、耐热性、高价电性和耐候性能等。但是，PTFE也存在着某些缺点，如熔点高（327℃）、熔融粘性大（在380℃时,熔融粘度高达1010Pa·s，而一般热塑性塑料仅为102~103Pa·s），以及不溶于一般有机溶剂中等，导致了加工性能差，从而限制了它的应用。由于PTFE具有上述优异的耐腐蚀特性，而又存在熔融粘度高（比普通热塑性塑料要高一百多万倍）、流动性差的缺陷，导致它的加工难度很大。

PTFE的衬里方法可划分为粉体衬里和板材衬里两大类型。以下着重介绍PTFE粉体的衬里方法：

A、挤（推）压法

这是目前利用PTFE粉体生产PTFE管道的主要方法之一。此法是利用挤压机的柱塞连续将粉体通过模具挤出并同时加热进行烧结，冷却后即成

PTFE管道。这种制品具有内外表面光滑、洁净、均匀、自动化程度高等优点，宜作大批量生产，但仅能加工Φ300mm以下的PTFE直管。

B、模压法（类等压法）

模压法又称液压法，橡皮形成法。它是将PTFE粉体均匀地加入橡皮袋与钢制零件（管道、弯头、三通等管件）的内壁之间。再向橡皮袋中注入液体（水）。增压后的水扩张橡皮袋，迫使PTFE粉体向钢制零件内壁压实。卸压后并抽除橡皮袋中的水，去除橡皮袋，PTFE粉体将均匀地粘附在零件的内壁。衬有PTFE粉体的钢制零件经烧结后，即成PTFE衬里制品。

这是目前国内常用的PTFE粉体衬里法，它可衬里管道，管件，以及体积较大的套筒、贮槽、半球壳体等形状复杂的防腐制品。采用等压法具有以下诸多优点：

a、无需钢模。衬里的钢制零件就是衬PTFE粉体的钢模；

b、PTFE可一次烧结成型；

c、橡皮袋制作方便，制作周期短，成本低；

d、PTFE受压均匀，能充分发挥PTFE的物理、化学性能。

目前，国内的生产厂家均采用这种生产工艺。作为PTFE粉体的钢模（承压的钢制件），由于承压强度低，所以国内众多厂家对于DN100mm以下的衬里零件，水压仅为15Mpa；对于大于DN100mm的零件，更有甚者，水压则降至4Mpa。由于衬里的水压低，制品出现如衬里烧结收缩率大、开裂，渗漏等诸多缺陷。

上述方法仅采用1台高压泵即可生产，但这绝非是真正的“等压法”。有鉴于此，国内的厂家把低压的粉体衬里方法称之谓“模压法”、“粉压法”、“内压法”或“液压法”。我们称为“类等压法”。

等压法
本厂采用的等压法，是将工件（钢制的管道、弯头、三通等零件）、橡胶袋、撑管、PTFE粉体、端盖，密封安装后，置于一个能承压30Mpa的封闭式高压釜内。将水压增加至30Mpa，橡胶袋扩张，将PTFE粉体紧密地压实在工件的内壁。由于工件在釜内的内、外壁均受到30Mpa的水压，内外受力相等且相互抵消，工件承力不大，不被破坏，故称等压法。
等压法是目前上常用的工艺在国内PTFE粉体衬里方法的一大创新工艺。对保证大口径F4管道和较大型复杂的钢制零件衬里制品质量，以及提高我国PTFE制品的技术水平，达到*衬里技术。
二、国内外现状和发展趋势
1.采用等压法的PTFE粉体衬里的技术，在工业发达的欧美国家、日本等国是一种广为应用的工艺。因为他们具备承压（≥30Mpa）的高压釜的工艺装备，凡大型复杂的衬PTFE粉体容器都采用此法制作。
2. 在国内由于缺少静压的高压釜，只能采用高压水泵进行“模压法”的衬PTFE粉体工艺，一般压力在≤15Mpa。因压力不够大，PTFE粉体在钢件内壁压不严实，致使烧结后，衬里收缩率高，常出现衬里开裂、起泡、渗漏等诸多缺陷。
3. 等压法的采用，能胜任生产大直径的厚壁直管和较大型复杂容器的PTFE衬里。若水压大于30Mpa，达到60Mpa的高压釜在国内研制成功，其衬里制品的质量更佳。这是衬PTFE粉体技术*的技术装备，也是国内衬PTFE粉体防腐设备急需的工艺装备，国内只有少数科研机构拥有小口径的设备，我厂拥有国内*投入生产的大口径高压力的等压釡。
三、工艺简介
低压衬PTFE粉料的模压法，已是*的PTFE衬里工艺。等压法只是采用高压釜的工艺装备进行粉料的衬里。其技术路线如下：
钢制设备（管道、管件、塔节、复杂形状的设备）→除油、除锈（内表面）→放入橡胶袋（按钢件内壁预制作）→插入撑管→加入PTFE粉料（按衬里厚度和压缩比计算准确的份量）→置密封胶→放入加料圈、端盖→螺栓固紧→放入高压釜内（已注入清水）→加压至30Mpa（保压10秒）→卸压→取出钢件→拆除螺栓、端盖、加料圈→去掉橡胶袋、撑管→干燥→烧结。