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不粘锅涂层聚四氟乙烯隐藏神秘功能,竟然还能帮助转体桥“华丽转身”

 柒国联军 2021-10-04

近期,聚四氟乙烯(PTFE)价格暴涨,月涨幅近50%,从而引起了大家的广泛关注。那么PTFE是什么?它到底有什么用途呢?想必大众的第一反应就是——不粘锅涂层。

不粘锅涂层聚四氟乙烯隐藏神秘功能,竟然还能帮助转体桥“华丽转身”

其实除了不粘锅涂层以外,PTFE用途十分广泛,在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等。可以说PTFE在国民经济发展过程中有着不可替代的作用。

1、防腐蚀性能的应用

由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊人。而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。

制造耐腐蚀要求高,使用温度高于100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。

2、低摩擦性能在载荷方面的应用

由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑,比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污,这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑(直接承受载荷)的最理想材料。这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的。其具体用途包括用于化工设备、造纸机械、农业机械的轴承,用作活塞环、机床导轨、导向环;在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块,以及用作桥梁支座和架桥转体等。

3、在电子电气方面的应用

PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;利用氟塑料薄膜对氧气透过性大,而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性,可制造氧气传感器;利用氟塑料在高温、高压下发生极向电荷偏离现象的特性,可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等;利用其低折射率的特性,可制造光导纤维。

4、在医疗医药方面的应用

膨体PTFE材料是纯惰性的,具有非常强的生物适应性,不会引起机体的排斥,对人体无生理副作用,可用任何方法消毒,且具有多微孔结构,从而可用于多种康复解决方案,包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。

5、防粘性能的应

PTFE材料具有固体材料中极小的表面张力,不粘附任何物质,同时还具有耐高低温优良的特性,从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。其防粘工艺主要包括两种:把PTFE部件或薄片安装在基体上,以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。

然而,PTFE还有另外一个鲜为人知的用途,默默助力着国家轨道交通的发展!那是什么呢?下面一起来看一看!

不粘锅涂层聚四氟乙烯隐藏神秘功能,竟然还能帮助转体桥“华丽转身”

8月23日,经过40度顺时针旋转,总重量达3.8万吨的高铁不平衡转体斜拉桥——福厦高铁太城溪特大桥顺利实现合龙。

为保障沈海高速正常通行,同时受地理条件制约,大桥设计为不平衡转体斜拉桥。其中,转体部分全长221.3米,总重量达3.8万吨,是目前国内吨位最大的高铁不平衡转体斜拉桥。同时,大桥索塔两侧梁体设计长度不同,一侧长95.5米,另一侧长125.7米,两侧桥梁悬臂重量相差近600吨,因此施工难度极大。

如此吨位的庞然大物,是如何在空中完成“华丽转身”的呢?

离不开一种高性能的含氟聚合物——聚四氟乙烯滑片。首先要从转体桥的施工原理简单说起。

转体桥

不粘锅涂层聚四氟乙烯隐藏神秘功能,竟然还能帮助转体桥“华丽转身”

转体桥即采用转体法施工的桥梁,主要应用于上跨峡谷、河流、铁路、高速公路等不能做支撑的情况,其转体系统由下转盘、上转盘、球铰、牵引系统等组成,转体过程一般通过千斤顶对拉牵引索,形成旋转力偶而实现转体。

转体的基本原理是在转体上下结构间设置耐高压、摩擦系数小的球铰滑动层,球铰由上球铰、改性四氟乙烯滑片和下球铰组成,上下球铰分别位于上下转盘内,转体时起动连续千斤顶,牵引埋设在上转盘的牵引索,克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩,使桥体转动到位,达到跨越障碍的目的。简单来说,其原理类似于石磨盘,其底座不动,上部绕着磨心旋转。所以牵引转动过程中需克服球铰之间的摩擦力,如何减小摩擦阻力是转体施工的关键技术问题。

聚四氟乙烯滑块

聚四氟乙烯滑块是由聚四氟乙烯树脂,经模压成坯,烧结、定型、压眼而成,具有优异的自润滑性,动、静摩擦系数是塑料中最低的,且具有耐磨、耐压等特性,常用于公路桥梁和铁路桥梁减摩、减震部件,是盆式橡胶支座和球形支座的重要组成部分。

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聚四氟乙烯滑块的安装:球铰混凝土浇注完成后,将下球铰顶面清理干净,保证球铰表面及安装聚四氟乙烯滑动片的孔内不得有任何杂物,并将球面吹干。将转动中心轴的钢棒涂抹黄油插入下转盘预埋套管中,然后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片安装,保证聚四氟乙烯滑动片的编号与镶嵌孔一一对应。

为进一步降低转体摩阻力,聚四氟乙烯滑动片安装完成后,上下球铰和中心轴上都涂有聚四氟乙烯粉黄油润滑介质,能够最大限度减少摩擦,做到“四两拨千斤”。此外,转轴有四氟管,可减少转体过程中产生的摩擦力。

据了解,此前一座重高75米、跨径长196米、重达1.45万吨的转体大桥,其上下球铰间装了966个聚四氟乙烯滑片,球铰转动时的摩擦系数仅为0.04,在现实生活中相当于'无摩擦状态’。

小小聚四氟乙烯滑块,居然能使万吨重的桥梁转动自如!是不是很神奇呢?近年来,随着轨道交通的快速发展,该类产品应用得到高速扩张。

文章来源: 氟化工,卓昌

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