Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Арфлон" (ООО "НПП Арфлон")
Радиационно-модифицированные материалы на основе ПТФЭ выпускаются под общим названием – АРФЛОН. Материалы АРФЛОН получают путем предварительного прессования порошка ПТФЭ или его смесей с различными углеродными и неорганическими наполнителями при комнатной температуре с последующей радиационной обработкой прессованных заготовок выше температуры плавления полимерного компонента.
Благодаря применению радиационной технологии материалы АРФЛОН характеризуются высокой однородностью структуры и отсутствием пористости, свойственной обычному ПТФЭ и всем известным в мировой практике композитам на его основе. Композиты марки АРФЛОН характеризуются высоким адгезионным взаимодействием частиц наполнителя с полимерной матрицей. Воздействие радиации при высокой температуре приводит к молекулярному сшиванию поверхности частиц наполнителя с макромолекулами ПТФЭ, что значительно упрочняет композит. Причем одинаково хорошо сшиваются с макромолекулами ПТФЭ и углеродные (графит, кокс, углеволокно), и неорганические частицы наполнителя (стекловолокно, бронза, дисульфид молибдена, оксиды металлов).
Материалы АРФЛОН рекомендуются к применению в качестве уплотнительных, антифрикционных и электротехнических конструкционных деталей для работы в широком диапазоне температур от -196 до +260 °С (кратковременно до 320 °С) в нейтральных и химически и биологически агрессивных средах, в условиях воздействия УФ- и ионизирующего излучения. Радиационная стойкость материалов АРФЛОН увеличена по сравнению с ПТФЭ от 100 до 250 раз. Материалы Арфлон не набухают в углеводородах и водной среде, негорючи и морозоустойчивы.
Специальные марки АРФЛОН, предназначенные для применения в трибосопряжениях (подшипники скольжения, манжеты, сальники, опорные и уплотнительные поршневые кольца и др.) имеют PV-фактор при температурах t ≤ 200°С и скоростях скольжения от 1 до 3 м/с без смазки от 10 до 30 МПа×м/с соответственно, что на порядок выше типичных значений для материалов аналогов. Для реализации максимальных значений PV-фактора необходимо обеспечить эффективный отвод тепловых потоков из зоны трибоконтакта.
Характеристики материалов АРФЛОН обеспечивают высокую надежность и ресурс работы сопрягаемых деталей и не уступают лучшим мировым аналогам.
Материалы АРФЛОН, не содержащие наполнителей, AR100 и AR200, представляют собой структурно-модифицированный ПТФЭ. Для данных марок АРФЛОНа характерна сферолитная упаковка фибрилл ПТФЭ вместо ламеллярной упаковки, свойственной обычному ПТФЭ.
Композиты марки АРФЛОН характеризуются наличием прочных химических связей диспергированных частиц с макромолекулами ПТФЭ, а также формированием аксиолитов, в центре которых располагаются частицы наполнителя, а макромолекулы ориентированы радиально по отношению к центру аксиолита. В обычных термически спеченных композитах ПТФЭ частицы наполнителя не связаны с макромолекулами и не смачиваются ими, поскольку не совместимы ввиду различий в поверхностной энергии, а структура полимерного компонента композита остается ламеллярной, как в ненаполненном ПТФЭ.
Материалы AR100 и AR200, не содержащие наполнителей, обладают по сравнению с обычным ПТФЭ, улучшенными эксплуатационными свойствами. При переходе от AR100 к AR200 увеличиваются плотность, модуль упругости, твердость, напряжение при заданной величине деформации, а также снижаются скорость изнашивания, деформация при заданной нагрузке, скорость ползучести и пористость. Характеристики AR100 и AR200 позволяют существенно увеличить предельно допустимые значения механических напряжений в области повышенных температур, а также предельно допустимые значения давлений и скоростей скольжения в трибосопряжениях. Снижение пористости способствует увеличению средних значений напряжений электрических пробоев. Арфлон марки AR200 превосходит традиционные композиты на основе ПТФЭ, такие как Ф4К20, Ф4К15М5, Ф4С15, Ф4УВ15, Ф4КС2, АФГ20ВС и др. по износостойкости, ползучести и деформационно-прочностным характеристикам, особенно в области повышенных температур, а также по стойкости характеристик к воздействию ионизирующего излучения.
Введение наполнителей обеспечивает дополнительные преимущества материалам Арфлон. Композиты Арфлон, полученные с применением высокотемпературной радиационной обработки, обладают по сравнению с AR200, повышенными износостойкостью, теплостойкостью, теплопроводностью, жесткостью, твердостью и сниженными коэффициентом трения, коэффициентом термического расширения и ползучестью. Это способствует дальнейшему увеличению предельно допустимых механических напряжений, в том числе в области повышенных температур, а также предельно допустимых давлений и скоростей скольжения в трибосопряжениях.
№ п.п. | Наименование показателя | Марка материала | |||
Типичный ПТФЭ | Арфлон AR100 | Арфлон AR101 | Арфлон AR200 | ||
1 | Плотность по ГОСТ 15139 при 20±2 °С, г/см³ | 2.140-2.180 | 2.185-2.195 | 2.190-2.205 | 2.195-2.215 |
2 | Модуль упругости при сжатии по ГОСТ 9550, МПа | ||||
20 °С | 250-400 | 450-500 | 550-600 | 600-700 | |
100 °С | 150-160 | 230-260 | 270-290 | 280-330 | |
150 °С | 30-40 | 70-85 | 120-140 | 150-170 | |
200 °С | 20-25 | 60-80 | 100-120 | 120-130 | |
250 °С | 10-15 | 40-50 | 60-70 | 70-80 | |
3 | Модуль упругости при растяжении по ГОСТ 9550, МПа | ||||
20 °С | 250-350 | 400-450 | 500-550 | 500-600 | |
100 °С | 135-145 | 200-220 | 230-250 | 230-250 | |
150 °С | 25-35 | 90-100 | 100-110 | 110-130 | |
200 °С | 15-20 | 50-60 | 60-70 | 70-80 | |
4 | Напряжение при 10%-деформации на сжатие по ГОСТ 4651, МПа | ||||
20 °С | 12 | 19 | 22 | 25 | |
100 °С | 4.1 | 12 | 14 | 16 | |
150 °С | 3.5 | 8 | 10 | 11 | |
200 °С | 2.4 | 5 | 7 | 9 | |
250 °С | 1.6 | 3 | 5 | 7 | |
5 | Напряжение при 10%-деформации на растяжение по ГОСТ 4651, МПа | ||||
20 °С | <6 | <10 | 13 | 14 | |
100 °С | 3.5 | 7 | 8 | 11 | |
150 °С | 2.5 | 5.5 | 5.5 | 7 | |
200 °С | 2 | 3.5 | 4 | 5 | |
6 | Деформация при сжатии при 14 МПа при 20 °С за 24 часа, %: | ||||
- суммарная | 16 | 12 | 10 | 8 | |
- необратимая | 12 | 2 | 1 | 0.2 | |
7 | Деформация при растяжении при 12 МПа при 20 °С за 100 часов, % | ||||
- суммарная | 300 | 20 | 4 | 2 | |
- необратимая | 180 | 4 | 1 | 0.1 | |
8 | Деформация при растяжении при 0.5 МПа при 250 °С за 24 часа, % | ||||
- суммарная | 20 | 5 | 3 | 2 | |
- необратимая | 14 | 1 | 0.5 | 0.2 | |
9 | Прочность при растяжении по ГОСТ 11262, МПа | ||||
20 °С | 20-30 | 15-17 | 13-15 | 12-15 | |
100 °С | 13-15 | 10-12 | 10-12 | 11-13 | |
150 °С | 8-10 | 10-12 | 10-12 | 7-8 | |
200 °С | 6-8 | 6-8 | 6-8 | 5-7 | |
10 | Истинная прочность (нагрузка, отнесенная к истинному значению сечения образца в момент разрыва), МПа | 120-130 | 120-130 | 115-125 | 100-110 |
11 | Относительное удлинение при разрыве по ГОСТ 11262, % | ||||
20 °С | 400-550 | 350-470 | 200-300 | 80-150 | |
100 °С | 400-500 | 350-400 | 300-400 | 200-250 | |
150 °С | 400-500 | 350-400 | 300-350 | 200-250 | |
200 °С | 400-500 | 300-350 | 300-350 | 200-250 | |
12 | Коэффициент динамического трения (при движении образца в виде цилиндра по металлическому диску без смазки и теплоотвода из зоны контакта): | ||||
– P=2.5 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc 45 | 0.22 | 0.22 | 0.20 | 0.20 | |
– P=10 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc 45 | 0.20 | 0.20 | 0.18 | 0.18 | |
13 | Линейная скорость изнашивания (при движении образца в виде цилиндра по металлическому диску без смазки и теплоотвода из зоны контакта), мкм/км: | ||||
– P=2.5 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc 45 | 5x103 | 0.5×103 | 0.5-1 | 0.1-0.3 | |
– P=10 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc 45 | >104 | (1-2)×103 | 1-2 | 1-2 | |
14 | Интенсивность изнашивания (при движении образца в виде цилиндра по металлическому диску без смазки и теплоотвода из зоны контакта), мм3/н*м: | ||||
– P=2.5 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc 45 | 10-3 | (0.3-0.5)×10-6 | (0.5-1)×10-9 | 10-9 | |
– P=10 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc 45 | 10-3 | (1-2)×10-6 | (0.5-1)×10-9 | 10-9 | |
15 | Показатель вытягивания пустот, SVI ASTM D4895-04 | <300 | <100 | <60 | <50 |
16 | Твердость по Бринеллю, МПа D2240 – 05 | 25-28 | 30-35 | 38-40 | 40-42 |
17 | Твердость по Шору D2240 – 05 | 58-60 | 59-60 | 60-61 | 61 |
18 | Тепловое старение на воздухе при 2500°С в течении 1000 часов: | ||||
– изменение прочности при разрыве, %, не более | 10 | 10 | 10 | 10 | |
– изменение удлинения при разрыве, %, не более | 30 | 30 | 30 | 30 | |
19 | Температура плавления, 0С ASTM D 4591 | 327 | 320 | 315 | 312 |
20 | Теплота плавления/кристаллизации, Дж/г ASTM D 4591 | 25-30 | 30-35 | 35-40 | 35-40 |
21 | Коэффициент линейного термического расширения, 10-5 | ||||
-60 °C | 9 | 9 | 8 | 8 | |
20 °C | 12 | 11 | 10 | 10 | |
100 °C | 12 | 11 | 10 | 11 | |
150 °C | 17 | 16 | 15 | 15 | |
200 °C | 20 | 19 | 18 | 18 | |
250 °C | 24 | 23 | 22 | 21 | |
22 | Влагопоглощение после 1000 часов выдержки в воде при 60 °С, %, не более ГОСТ 4650 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
23 | Диэлектрическая проницаемость при 109 Гц | 2.1 – 2.2 | 2.1 – 2.2 | 2.1 – 2.2 | 2.1 – 2.2 |
24 | Тангенс угла диэлектрических потерь при 109 Гц | (1 – 3)×10-4 | (1 – 3)×10-4 | (1 – 3)×10-4 | (1 – 3)×10-4 |
25 | Электрическая прочность при постоянном напряжении (толщина образца 0.100±0.005 мм), кВ/мм | >25 | >50 | >50 | >50 |
26 | Интегральный коэффициент оптического пропускания в области 400-800 нм для пленки 100 мкм, % | ≥40 | ≥50 | ≥60 | ≥80 |
27 | Газовыделение, % ГОСТ Р 50109 | ≤0.01 | ≤0.01 | ≤0.01 | ≤0.01 |
28 | Коррозионная стойкость, ГОСТ 9902 | Применение до 2500 °С в контакте с нержавеющими сталями, хромированными конструкционными сталями и титановыми сплавами. | |||
29 | Радиационная стойкость, кГр, ГОСТ 9.706, IV группа | 10 | 500 | 1000 | 2000 |
№ п.п | Наименование показателя | Марка материала | |||||
Обычные композиты | Композиты Арфлон | ||||||
Ф4К15М5 | Ф4С15 | Ф4УВ15 | AR203 | AR204 | AR215 | ||
1 | Модуль упругости при сжатии по ГОСТ 9550, МПа | ||||||
20 °С | 650-750 | 550-700 | 700-800 | 800-900 | 1000-1100 | 1300-1400 | |
150 °С | 75-85 | 70-80 | 100-120 | 350-400 | 460-500 | 480-520 | |
200 °С | 60-70 | 60-70 | 60-70 | 230-250 | 260-300 | 350-370 | |
250 °С | 30-40 | 30-40 | 30-40 | 150-170 | 220-230 | 250-280 | |
2 | Напряжение при 10%-деформации на сжатие по ГОСТ 4651, МПа | ||||||
20 °С | 21 | 21 | 22 | 28 | 36 | 38 | |
150 °С | 6.5 | 7.0 | 7.3 | 14 | 17 | 18 | |
200 °С | 5.6 | 5.7 | 5.9 | 9.8 | 14.9 | 15.0 | |
250 °С | 2.5 | 3.0 | 3.2 | 8.4 | 9.9 | 11.9 | |
3 | Деформация при сжатии при 25 МПа за 1 час, %: | ||||||
- суммарная | |||||||
20 °С | 25 | 22 | 20 | 5 | 4.5 | 4.1 | |
150 °С | 33 | 30 | 30 | 12 | 7 | 5.9 | |
200 °С | 40 | 40 | 56 | 22 | 16 | 15 | |
- необратимая | |||||||
20 °С | 20 | 18 | 14 | 2.4 | 1.7 | 1.0 | |
150 °С | 25 | 24 | 22 | 4.4 | 2.1 | 1.5 | |
200 °С | 29 | 30 | 40 | 9.5 | 4.0 | 3.2 | |
4 | Прочность при растяжении при 20 °С по ГОСТ 11262, МПа | >15 | >15 | >15 | >15 | >15 | >15 |
5 | Относительное удлинение при разрыве при 20 °С по ГОСТ 11262 °С, % | >100 | >150 | >100 | >100 | >100 | >50 |
6 | Коэффициент динамического трения (при движении образца в виде цилиндра по металлическому диску без смазки и теплоотвода из зоны контакта при P=2.5 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc=45) | 0.25-0.38 | 0.25-0.30 | 0.24-0.26 | 0.14-0.16 | 0.14-0.18 | 0.18-0.20 |
7 | Линейная скорость изнашивания (при движении образца в виде цилиндра по металлическому диску без смазки и теплоотвода из зоны контакта при P=5 МПа, V=1 м/с, Rа=0.3, HRc=45), мкм/км | 5-10 | 3-5 | 2-3 | 0.3 | <0.1 | <0.1 |
8 | Твердость по Бринеллю, МПа, D2240 – 05 | 28-30 | 28-30 | 30-32 | 42-45 | 55-58 | 70-75 |
9 | Теплопроводность, Вт/м*К | 0.34 | 0.28 | 0.35 | 0.35 | 0.38 | 0.45 |
10 | Температура плавления, 0С ASTM D 4591 | 329 | 328 | 328 | 310 | 308 | 307 |
11 | Теплота плавления/кристаллизации, Дж/г, ASTM D 4591 | 24 | 25 | 20 | 35-40 | 35-40 | 35-40 |
12 | Радиационная стойкость, кГр, ГОСТ 9.706, IV группа | 1 | 1 | 1 | 2500 | 2500 | 2500 |
ООО "НПП"Арфлон".
г.Москва, 1-й Вешняковский пр-д, д.2, стр.1 +7(499)390-62-02, info@npp-arflon.ru