上海沃托阀门有限公司

进入二十一世纪以来，世界石化工业逐渐向中国转移，中国已成为世界石化产品生产大国，原油加工能力和乙烯生产能力现居全世界第二位和第三位，而且还在进一步增大。然而由于石化工业中有些介质具有极强腐蚀性，一般的碳钢阀门很快被腐蚀掉，即使是不锈钢阀门，也会被腐蚀。后来人们发明了哈氏合金、蒙乃尔合金、20号合金，解决了石化特殊管道输送难题，因为这些合金中含有大量Ni、Cr、Nb、Ti、Cu、Pt等贵重金属，加上资源有限，影响了石油化工工业的发展。而FEP材质具有很强的抗腐蚀功能，因此广泛应用于石油化工产业中。

FEP衬里阀门最大特点是过流面采用FEP蔽覆，以隔绝钢铁金属与强腐蚀性介质的直接接触。这样既解决了FEP强度低，不能承受高压力的问题，又解决了钢铁材料不耐腐蚀的问题，而且合理地利用了资源，符合国家节能降耗的产业政策，因而得到迅速的发展。在FEP衬里阀门的生产制造中，最重要的是选用合适的FEP原料和制订合理的衬里工艺及模具设计，本文就此问题谈谈粗浅的看法。

一、FEP的材质性能分析

1．通常FEP是指四氟乙烯占83%，六氟丙烯占17%的完全氟化的聚合物，它是为克服PTFE成型加工困难而开发的一种改性新型FEP。

2．FEP是一种直链的高分子化合物，可视为PTFE中一部分与主链碳原子相连的氟原子被三氟甲基(-CF3)取代，分子排列混乱非常不规整，结晶速度缓慢，结晶度最多为40%～47%。它可看作是无规共聚物。熔体的粘度较低，可用一般热塑性塑料的方法对其成型加工，从而克服了PTFE成型困难的缺点。但是FEP的分子中也都是由碳氟两种元素以共价键结合而成，所以它的性能又与PTFE基本相同。

3．FEP外观和手感类似聚乙烯，但相对密度大一倍多;性能与应用类似PTFE，使用温度比PTFE低50℃;硬度及强度较PTFE高，是标准的热塑性塑料。

4．FEP相对密度为2.14～2.17，结晶度随热处理温度不同而有差异，若六氟丙烯占15%～16%的FEP，其熔融温度为288℃，Tg为130℃，长期使用温度为-88～250℃，脆化温度-90℃，分解温度>400℃。FEP的其他性能见表1。

5．FEP是改性的PTFE，除使用温度低于PTFE约50℃外，其他都保持了PTFE的优良性能。它的最大优点是成型加工性能好，可以进行压模、挤出、注射成型等。

6．FEP有优异的性能，但亦存在着加工时热稳定性差、制品易产生开裂等缺点。针对这些缺点，可通过分子结构均匀性的调整，相对分子质量分布的控制，树脂的烘烤，水蒸汽处理，加入中性盐、碱式盐等，使羧基脱羧转化稳定的-CF2H的端基以及严格控制成型加工条件进行改性。亦可以玻璃粉、石墨、二氧化硅共混，制成各种填充制品。

二、FEP几种成型工艺方法

1．FEP的成型加工工艺特性

（1）FEP在熔融状态下的流变性接近非牛顿型，即随着剪切速率γ的增加，表面粘度(ηα)下降。而且随着相对分子质量下降，其溶体粘度也随着变小。溶体流动中的γ超过一定极限，就会产生溶体破碎，使制品显示粗糙的表面，故成型加工时应适当提高料温，并加大流道和浇口的直径。

（2）FEP的粘流温度1MPa为265～278℃，成型加工温度范围窄，成型加工困难。

（3）FEP的熔体粘度较PTFE低，在343～393℃时的熔体粘度为103～104Pa·s，比相同熔融指数的聚乙烯高一些，可用挤出，注射等方法成型。

（4）FEP为半透明的聚合物，静电吸着性很强。容易吸附灰尘和杂质，影响成型加工制品的性能。成型时应加入抗静电剂。

（5）FEP导热系数小，加工时应注意升温速度。考虑其成型加工温度下的腐蚀作用，加工设备应选用铬钢或渗氮高合金钢作为防腐层。

2．FEP的成型加工方法

（1）注射成型：机筒和喷嘴温度为320～400℃，模具温度为200～230℃，注射压力为29.4～137.2MPa。

（2）模压成型：模压成型可制取各种板、棒、层压板和填充制品。加热FEP至290～370℃使其熔融，再冷至150～200℃，在7MPa的压力下，使熔体充满模具，压实、脱模即得制品。

（3）挤出成型：挤出机的螺杆长径比大于15，压缩比为3：1，模口温度315～400℃，压力视制品而异，一般为0.98～17.64MPa。挤出制品的淬火温度为10～20℃

（4）涂覆FEP浓缩水分散液：在FEP的分散液中，加入浓缩剂聚氧乙烯辛烷基酚醚，可用喷涂、刷涂、沸腾浸涂、火焰喷涂等方法，进行涂层施工，再加热塑化。近年来，也开发了FEP的粉末流动床和静电喷涂加工新技术。

三、FEP衬里阀门模压工艺介绍

1．模压是FEP衬里阀门制作工艺方法之一(如图1)，也是FEP衬里阀门种类中最常用的方法，适合于多品种小批量的生产方式。它是将一定量的FEP(粉状、粒状、纤维状、片状和碎屑状等)放入成型的模腔中，然后闭合，放在加热炉内加热到一定温度，并在压力作用下熔融流动，缓慢充满整个型腔而取得型腔所赋予的形状。随着在模具内塑化、混合和分散，熔体逐渐失去流动性变成不熔的体型结构而成为固体，经冷却到一定温度打开模具，而成为成品，从而完成模压过程。如图2衬里工艺流程图。FEP衬里层的质量主要取决于FEP原料质量、衬里模压工艺和模具的设计。

2．FEP衬里阀门在衬里前的处理很重要，衬FEP之前，应将受衬面毛刺、油污清除干净、修磨平整，尽可能使受衬面达到GB8923中规定的St2级，还可以采用机械加工的方法，将受衬面加工出T形槽和螺纹沟槽增加衬里层与基体的结合强度，防止衬里层脱壳。将衬里面内部转角处的棱角锐边倒钝，内圆角R>2mm，外圆角R>3mm，减少应力防止衬里层被锐角刺破。总之，应尽量达到衬里工艺规定的要求。

3．FEP衬里阀门成型质量包括衬塑层的内在质量和外在质量。内在质量包括衬塑层的物理和化学性质及其均匀性;它不仅要求FEP塑料(F46)具有相应的物理和化学性能。在模压过程中，还要注意塑化的温度和压力，正确掌握模压工艺。外在质量包括衬塑层的规整、尺寸、外观和色泽等。衬塑层的外表面质量主要取决于模具的设计和FEP在模具内的塑化、混合和分散的能力。塑化效果的好坏与模具结构以及工艺配方、原料质量和加工工艺条件的控制有直接的关系。解决上述相关问题是提高塑化效果的关键，各项工作(包括原料、模具、工艺等)都应围绕提高FEP塑化效果来进行。

4．FEP塑化成型对温度和压力的要求非常严格，掌握FEP的塑化时间非常重要。塑化时间太短，FEP未成型就已分解交联;若塑化时间太长，则生产效率低，需要很长时间才能固化脱模，生产周期长。在生产中，控制塑化时间的关键因素就是温度和压力。若不能控制好塑化温度和压力，则很可能产生诸如衬里层表面硬度低、表面光亮度不足;衬塑尺寸控制困难;熔接痕难以消除;衬塑层沿FEP流动方向有“鱼鳞”样凸凹不平的有规则的波纹，或表面箭头状波纹等问题。值得一提的是在加压过程中放气次数、放气时间、间隔时间都对衬塑层的外观质量有直接影响，在生产中予以标准化严格控制，并做好生产记录。工艺人员可以在生产前对FEP拟订其塑化曲线，掌握其塑化时间，然后在实践中根据实际情况进行工艺调整。因每种产品的FEP配方、原材料质量、产品质量要求各异，其温度、压力，放气等工艺控制也不尽相同，根据具体情况决定，从而制订出符合本企业的模压工艺规程。

四、结语

本文介绍了FEP的基本性能和模压成型方法，总结了FEP衬里阀门在模压成型过程中容易出现的几种情况，提出了相应的解决方案。