Jiangsu Aokai New Materials, ein professioneller Hersteller von PTFE-Hochtemperaturgewebe, erläutert die Entwicklung der PTFE-Kristallstruktur während des Sinterprozesses von PTFE-Hochtemperaturgewebe.
I. Zerstörung der ursprünglichen Kristallstruktur
1. PTFE-Kristallmorphologie vor dem Sintern
Vor dem Sintern liegt PTFE als dispergierte Emulsionspartikel vor, die am Glasfasergewebe befestigt sind. Jedes Partikel enthält hochkristalline, gefaltete Kettenlamellen mit winzigen, sauber angeordneten Mikrokristallen.
2. Strukturumwandlung beim Erhitzen zum Sintern
Sobald die Temperatur über den Schmelzpunkt (~327 °C) steigt, schmelzen alle Kristalle vollständig. Gefaltete Molekülketten entfalten und entwirren sich und verwandeln sich in eine amorphe Schmelze. Die ursprünglichen Partikelgrenzen verschwinden, wenn die Partikel zu einer kontinuierlichen geschmolzenen Phase verschmelzen und die ursprüngliche körnige Kristallstruktur vollständig zerstört wird.
II. Rekristallisation beim Abkühlen
1. Bildung sphärolithischer Strukturen
Beim Abkühlen aus dem geschmolzenen Zustand rekristallisiert PTFE schnell und bildet Sphärolithe, die aus radial ausgerichteten gefalteten Kettenlamellen bestehen, die sich von zentralen Keimbildungsstellen nach außen erstrecken. Diese sich gegenseitig durchdringenden Sphärolithe bilden eine kontinuierliche kristalline Matrix und ersetzen die ursprüngliche gepackte Partikelstruktur.
2. Variation der endgültigen Kristallinität
PTFE verfügt über starre, sehr regelmäßige Molekülketten, die selbst bei relativ schneller Abkühlung extrem schnelle Kristallisationsraten liefern. Die endgültige Kristallinität liegt im Allgemeinen zwischen 50 und 70 % und ist damit geringfügig niedriger als die der ursprünglichen Emulsionspartikel.
III. Entwicklung kristalliner Parameter und Kristallformen
1. Beibehaltung einer stabilen Kristallphase
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur behält PTFE ein stabiles hexagonales Kristallsystem (hexagonale Phase bei Raumtemperatur) bei, das mit seiner Kristallform vor dem Sintern identisch ist. Alle strukturellen Veränderungen treten in der Kristallgröße, Perfektion und Morphologie auf und nicht in der endgültigen Kristallphase.
2. Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf die Kristallperfektion
· Langsames Abkühlen führt zu höherer Kristallinität, größeren Sphärolithen und dickeren, besser definierten Lamellen, was zu Produkten mit erhöhter Härte und Dichte führt.
· Schnelles Abschrecken führt zu einer relativ geringeren Kristallinität, feineren, weniger perfekten Sphärolithen und einer verbesserten Flexibilität und Halbtransparenz des fertigen Materials. Langsames Abkühlen ist bei PTFE-Hochtemperaturtüchern Standard, um die Anforderungen an die mechanische Festigkeit zu erfüllen.
IV. Grenzflächenkristallisationseffekt auf Glasfaser und allgemeine Bedeutung
1. Transkristallisationsphänomen
Wenn die PTFE-Schmelze auf Glasfaseroberflächen abkühlt, lösen dichte Keimbildungsstellen auf der Faseroberfläche eine Umkristallisation aus: Eine säulenförmige Kristallschicht wächst senkrecht zur Faserachse und unterscheidet sich deutlich von der Sphärolithmorphologie innerhalb der Massenbeschichtung.
2. Gradientenstruktur von der Faserschnittstelle bis zur Beschichtungsmasse
Unter dem Einfluss von Glasfaser bildet die PTFE-Kristallstruktur einen Gradientenübergang: Eine an Fasern angrenzende transkristalline Schicht verschiebt sich allmählich zu sphärolithischen Strukturen in der inneren Beschichtungsmatrix.
3. Entscheidender Einfluss des Strukturwandels auf die Leistung von PTFE-Geweben
Durch das Sintern werden körnige PTFE-Kristalle mit gefalteten Ketten umgewandelt: Sie unterliegen einem Schmelz- und Strukturabbau und kristallisieren dann zu kontinuierlichen, dichten Sphärolithen (mit transkristallinen Grenzflächenschichten) um. Dadurch werden lose gepackte Pulverpartikel in einen intakten, kontinuierlichen Film umgewandelt. Dies ist die entscheidende Voraussetzung dafür, dass die Beschichtung eine umfassende Leistung erbringt, einschließlich Hitzebeständigkeit, geringer Reibung, Antihafteigenschaften und chemischer Korrosionsbeständigkeit.
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