CN112549485B - 聚四氟乙烯多腔挤出管及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于聚四氟乙烯管材加工制造技术领域，具体涉及一种聚四氟乙烯多腔挤出管及其加工方法。所述PTFE多腔挤出管包含2个或2个以上的腔道，各个腔道之间是相互独立的。所述PTFE多腔挤出管通过多芯针模来成型。所述PTFE多腔挤出管通过固定装置来提高PTFE多腔挤出管的尺寸稳定性及重复性。本发明设计合理，将单腔道的PTFE挤出管变成多腔道的，所需PTFE挤出管一次成型，避免了多次加工，大大提高了其实用性和适用性。

Description

聚四氟乙烯多腔挤出管及其加工方法

技术领域

本发明属于聚四氟乙烯管材加工制造技术领域，具体涉及一种聚四氟乙烯多腔挤出管及其加工方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)，俗称“塑料王”，是一种具有特殊性能的高分子材料，在新型材料中占据极其重要的地位。PTFE具有极好的耐化学试剂腐蚀性、极低的表面摩擦系数、耐高温、良好的介电性能和电绝缘性等优异性能，广泛应用于航天航空、电子、冶金、医学、半导体等领域。

PTFE挤出管可以广泛应用于传输腐蚀性的液体或气体，例如航空航天工业中液压流体及燃油的输送；汽车工业的高压空气、燃油及液压的传输；医药工业高纯度流体的输送等。现有的流体输送或散热领域使用的挤出管是单腔的，无法满足流体输送的要求，并且很多场所需要尽量减少管体的使用量，以达到减少体积、优化结构、便于安装等目的。然而在实际应用中，采用多根管道进行运输或者固定不仅会增加成本，而且还会占用较大的空间，故而实用性和适用性受到限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种聚四氟乙烯多腔挤出管及其加工方法，将单腔道的PTFE挤出管变成多腔道的，结构设计合理，同时可达到一次成型，避免了多次加工，大大提高了其实用性和适用性。

本发明所述的聚四氟乙烯多腔挤出管，包含2个或2个以上的腔道，各个腔道之间相互独立，各个腔道之间的壁厚为1.0-3.0mm，腔道的形状优选为圆形或椭圆形。

优选地，各个腔道的直径为腔道总直径的20-70％。腔道可以相同，可以不同；也可部分相同，部分不同。

本发明所述的聚四氟乙烯多腔挤出管的加工方法，包括以下步骤：

1)混料：将助剂油加入过筛后的聚四氟乙烯分散树脂中，混合均匀后在25-40℃下熟化24h-48h；

2)预成型：将步骤1)中熟化好的聚四氟乙烯分散树脂加入到挤出机缸筒中，以小于50mm/min的压制速度，施加2-5MPa的压力，保压20-40min后获得预成型坯体；

3)糊状挤出：将口模以及含有2个或2个以上芯棒的针模安装到挤出机上，然后将步骤2)中得到的预成型坯体放置在缸筒中，合上模具，在糊状挤出之前，在芯棒和口模之间依据芯棒的形状安装上相应的固定装置，然后进行糊状挤出，随着挤出压力的增大，固定装置被推出，同时多腔挤出管也从口模中挤出，挤出后去除助剂油，烧结、冷却，最后得到聚四氟乙烯多腔挤出管。

优选地，步骤1)中助剂油为异构烷烃溶剂油或者2-三氟甲基-3-乙氧基十二碳氟己烷的全氟化液体，添加量为过筛后的聚四氟乙烯分散树脂的15-25wt％。

优选地，步骤3)中含有2个或2个以上芯棒的针模由针模顶部和芯棒组成，自上而下依次是螺纹区域、圆柱区域、圆锥区域以及芯棒。

所述针模的螺纹区域主要是用来连接挤压机，因此需要深入到挤压机内部，并且还可以增加针模的强度，但因为深入到挤压机内部，因此不与其它部分作比较；所述针模的圆柱区域需要有一定的长度，优选为针模总长度的10-13％，针模的圆锥区域主要用于使被挤压的聚四氟乙烯朝着一定的方向流动，最好是芯棒的轴向，因此不易过大过小，圆锥部分的角度优选为40°-80°，这两个区域是维持管材形状所必须的区域；所述针模的芯棒是一个带排气孔的长直管道，气孔主要用来排出干燥过程中挥发的助剂油，芯棒的长度优选为针模总长度的80-89％，各个芯棒之间的间隙优选为1-3mm，所述芯棒的排气孔大小优选为0.5-2mm。

优选的，所述针模的材质为304不锈钢、聚酰亚胺、尼龙或聚甲醛中的一种。

PTFE多腔挤出管主要是通过挤压聚四氟乙烯使其不断填充到针模的空隙部分，形成中空管道，然而在这个过程中，压力的不断增加会导致芯棒向轴中心方向的移动，导致挤出管的壁厚存在差异，壁厚不均匀，压力太大甚至破坏多腔道之间的独立性，导致贯穿腔道的出现，在这种情况下，PTFE多腔挤出管的重复性非常差。

固定装置的加入能有效的解决这种问题，通过固定装置，可以有效的保证壁厚的均匀性以及多腔道的形成。固定装置的形状与芯棒之间以及芯棒和口模内壁之间空隙区域的形状一致，但两者之间需要存在一定的间隙，防止过大的摩擦；固定装置需要有一定的硬度，保证不在外力作用下发生变形，从而保证挤出管的壁厚不发生变化；固定装置优选具有光滑、柔软的表面，以确保不会损伤芯棒。

优选地，步骤3)中固定装置的长度为口模等径出口处长度的50-90％，所述固定装置与含有2个或2个以上芯棒的针模之间的间隙为0.2-0.5mm。

优选地，所述固定装置的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸脂、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯、聚苯硫醚或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

此外，本发明中的PTFE也可以含有填料。优选的填料为有机填料和无机填料，所述有机填料为聚苯酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚酰胺或全芳香族聚酯树脂中的一种或多种，所述无机填料为金属粉、石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷粉、滑石粉、氧化锌、氧化锡、氧化钙、氧化钛、氧化铝、氧化镁、二氧化硅、碳酸钙、钛酸钾、碳化硅、氟化钙、氮化硼、硫酸钡、二硫化钼或碳酸钾晶须中的一种或多种。同时，可以将不同种类的填料组合使用，也可以将颗粒大小或形状不同的相同种类的填料组合使用。

本发明中未作详细说明的实验步骤均按照本领域的常规操作进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明结构设置合理，将单腔道的PTFE挤出管变成多腔道的，所需PTFE挤出管一次成型，避免了多次加工；并且在使用时，有利于实现对管路的管理，在整体上也减少装置的体积。同时不同的腔道之间相互独立，实现了管路之间的多腔道，大大提高了其适用性和实用性。

2、本发明中固定装置的加入稳定了腔道之间的壁厚，大大提高了PTFE多腔挤出管的稳定性以及重复性，实用效果好。

附图说明

图1中a为本发明针模的轴向剖视示意图；b为PTFE多腔挤出管的径向剖视示意图，c为针模顶部的轴向剖视示意图，d为单根芯棒的轴向剖视示意图。

图2为本发明的PTFE两腔挤出管加工针模模具的轴向剖视示意图。

图3为本发明实施例1中的PTFE两腔挤出管的径向剖视示意图。

图4为本发明实施例2中的PTFE多腔挤出管加工模具的轴向剖视示意图。

图5为本发明实施例2中的PTFE多腔挤出管的径向剖视示意图。

图6为本发明的PTFE多腔挤出管不同排列方式的径向剖视示意图。

图中，1、螺纹区域；2、圆柱区域；3、圆锥区域；4、芯棒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种内腔道直径相同的PTFE两腔挤出管的加工方法。具体步骤如下：

(1)混料：将在20℃以下储存的PTFE分散树脂DF-2041(东岳集团)过筛，然后加入过筛后PTFE分散树脂20wt％的美孚Isopar-G助剂油，手动翻滚5min，将混合均匀的PTFE挤出料放置在24±1℃的环境温度下熟化24h；

(2)预成型：将步骤(1)中熟化好的PTFE挤出料倒入到挤出机缸筒中预成型，以50mm/min的压制速度、2MPa的压制压力，压制30min，获得预成型坯体；

(3)糊状挤出：将图2所示的双芯针模以及出口口径为5mm的口模安装到挤出机上，然后将步骤(2)中得到的预成型坯体放置在缸筒中，合上模具，在糊状挤出之前，安装相应的固定装置，然后以4mm/min的挤压速度进行挤压，挤出后去除助剂油，烧结、冷却，最终获得外腔道直径为5mm，内腔道直径为1mm，壁厚为1mm的两腔PTFE挤出管，获得的PTFE两腔挤出管表面光滑、透明，图3为所获的PTFE两腔挤出管的径向剖视示意图。

实施例2

一种内腔道直径不同的PTFE多腔挤出管的加工方法。具体步骤如下：

使用具有如图4所示的多芯针模以及出口口径为10.5mm的口模，使用PTFE分散树脂DF-204S(东岳集团)作为挤出料，其他条件与实施例1相同的条件下获得PTFE多腔挤出管。获得外腔道直径为10.5mm，中间内腔道直径为4.5mm，两边小腔道直径为1mm，壁厚为1mm的白色、光滑的多腔PTFE挤出管，图5为所获的PTFE多腔挤出管的径向剖视示意图。

以上所述仅为本发明的PTFE多腔挤出管的实施例，包括图6中所示，但不能以图6来限定本发明实施的范围，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种聚四氟乙烯多腔挤出管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）混料：将助剂油加入过筛后的聚四氟乙烯分散树脂中，混合均匀后进行熟化；

2）预成型：将步骤1）中熟化好的聚四氟乙烯分散树脂加入到挤出机缸筒中，进行预成型，得到预成型坯体；

3）糊状挤出：将口模以及含有2个或2个以上芯棒的针模安装到挤出机上，然后将步骤2）中得到的预成型坯体放置在缸筒中，合上模具，在糊状挤出之前，在芯棒和口模之间配合安装固定装置，然后进行糊状挤出，挤出后去除助剂油，烧结、冷却后，得到聚四氟乙烯多腔挤出管；

步骤3）中含有2个或2个以上芯棒的针模自上而下依次是螺纹区域（1）、圆柱区域（2）、圆锥区域（3）以及芯棒（4），所述圆柱区域（2）的长度为针模总长度的10-13%，所述圆锥区域（3）的角度为40°-80°；

芯棒（4）的长度为针模总长度的80-89%，芯棒（4）之间的间隙为1-3mm，所述芯棒（4）是一个带排气孔的长直管道，排气孔的直径大小为0.5-2mm；

步骤3）中固定装置的长度为口模等径出口处长度的50-90%，固定装置的形状与芯棒之间以及芯棒和口模内壁之间空隙区域的形状一致，所述固定装置与含有2个或2个以上芯棒的针模之间的间隙为0.2-0.5mm。

2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯多腔挤出管的加工方法，其特征在于：步骤1）中助剂油为异构烷烃溶剂油或者2-三氟甲基-3-乙氧基十二碳氟己烷的全氟化液体，添加量为过筛后的聚四氟乙烯分散树脂的15-25wt%。

3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯多腔挤出管的加工方法，其特征在于：步骤1）中熟化是在25-40℃下熟化24-48h。

4.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯多腔挤出管的加工方法，其特征在于：步骤2）中预成型以小于50mm/min的压制速度，施加2-5MPa的压力，保压20-40min后获得预成型坯体。

5.一种采用权利要求1-4任一聚四氟乙烯多腔挤出管的加工方法加工的聚四氟乙烯多腔挤出管，其特征在于：所述的聚四氟乙烯多腔挤出管包含2个或2个以上的腔道，各个腔道之间相互独立，各个腔道之间的壁厚为1.0-3.0mm；

各个腔道的直径为腔道总直径的20-70%。

6.根据权利要求5所述的聚四氟乙烯多腔挤出管，其特征在于：腔道的形状为圆形或椭圆形。

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