来自 hg平台 2019-08-15 13:20 的文章

氟晶云母与天然云母、聚四氟乙烯的性能相对

氟晶云母属于硅酸盐类,是在1500℃高温状态下,在白金坩埚中熔炼而成的晶体,其化学式为KMg3(ALSI3O10)F2,不含(OH)—  ,用F—(氟)取代了(OH)— 羟基。天然云母是天然形成的一种地下矿石,属于硅酸盐类,其种类很多,但在工业生产中所应用的大多是金云母(茶色)和白云母。其理想化学式为KAL2(ALSI3O10)(OH)2和KMG3(ALSI3O10)(OH)2。聚四氟乙烯的化学结构是把聚乙烯中全部氢原子取代而成。它的分子式为(CF2-CF2)n,分子中F原子把C-C键遮盖起来。
氟晶云母与天然云母、聚四氟乙烯的主要区别:
1、电性能:
氟晶云母由于质地纯净,具有较高的体电阻率(比天然云母高约1000倍),并且安全使用温度可达1100℃。氟晶云母的电击穿强度随云母片厚度的增加而降低。天然云母含杂质多,电性能不稳定,而在高温、高频下的电性能就更差,温度在500℃以上时,因脱水将逐渐失去云母特性。
聚四氟乙烯也具有较好的电绝缘性能,但由于聚四氟乙烯制作时容易存在金属杂质,从而影响了电性能。聚四氟乙烯耐电晕性不好,不能用作高压绝缘材料,这点与氟晶云母是无法比拟的。
氟晶云母片厚度与击穿强度的关系曲线
高温下氟晶云母的体电阻率
温度(℃)室温300500600700800
体电阻率(Ω·cm)3.9×10155.1×10131.6×10131.6×10125.6×10113.9×1010


2、真空放气性能:
氟晶云母的真空放气量低,用质谱仪测定,放出的微量气体只是O2、N2和Ar等吸附气体。由于不放出H2O蒸汽,这对用做电真空绝缘材料,是极为可贵的,可大大提高真空器件的使用寿命。
天然云母在高温下要分解出H2O和其他挥发组分,因此真空放气量高,在约900℃时,它比氟晶云母高2000倍。
聚四氟乙烯的结构是致密的,具有一定的真空性能。它的渗透率很低,在室温下的蒸气压和放气率都很低,但受使用温度限制影响,不易于在高温或温度不稳定环境下使用。
高温下氟晶云母的真空放气量曲线
3、物理性能:
氟晶云母不容易产生变形,能够承受较大压力,并且具有很高的抗拉伸强度和抗压缩强度。聚四氟乙烯在高负荷时趋于流动,甚至破裂。当加载高于3MPa时,产生残余变形,加载到20MPa左右时,会被压碎。聚四氟乙烯耐磨损性不好,长期受力下容易变形,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、刚性、硬度、耐蠕变、耐疲劳等性能都较差。
4、耐热性能:
氟晶云母具有优越的高温热稳定性。它一直可用到1100℃,且厚度基本不变,1200℃以上才缓慢分解。其熔化或析晶温度为(1350±5)℃。
天然云母由于含(OH),从200℃就开始有失重趋势,当温度高于450℃时就开始分解,厚度膨胀,600℃以上急剧失重,到900℃时几乎完全分解。其失重的具体表现为从200℃开始逐渐起层、变色、脱落。因此,天然云母的使用受温度限制。
聚四氟乙烯虽然大多是结晶体,但却没有熔点。它塑性随温度升高而增加,而机械性能则急剧变坏。而且在高于327℃时,转变为非流动无定形的胶状物。在高于400℃时分解,放出有毒的挥发性氟化物气体。它的热膨胀系数较大(约为钢的10倍),在温度达到55℃时开始出现热变形,而氟晶云母基本无热变形。聚四氟乙烯的应用温度范围为-50~200℃,其最高工作温度为250℃。
氟晶云母的热膨胀曲线
氟晶云母的线膨胀系数(×10-6/K)
温度200℃600℃900℃
平行于解理面10.06.32.96
垂直于解理面21.211.55.08


5、  光学性能:
氟晶云母为平行消光、正延长、二级阑干涉色、二级晶负光性,光轴角约10°。由于氟晶云母含杂质少,从紫外到红外,其光透过率都比较高。对紫外光,天然云母基本不透过,氟晶云母可透到近0.2微米。天然云母在2.75微米处有明显的吸收峰,而氟晶云母则没有,这是氟取代羟基的重要标志。由此可见,氟晶云母也是一种从紫外(0.2微米)到红外(4.5微米)的良好透光材料。
聚四氟乙烯颜色主要为树脂本色,表面洁白,不透光,但耐辐射性不好,经γ射线照射后变脆。
氟晶云母光透过率曲线
氟晶云母红外光透过率曲线
6、  耐腐蚀性:
氟晶云母与普通酸碱溶液不起反应,与水亦不发生反应,因而不起层、不挂垢、不破裂。在高温高压水的长期(2~3年)冲刷下(含酸、含碱都可),仍能基本保持原来的清晰和透明度。
天然云母在高温高压水或过热蒸汽的数月冲刷下,出现浅黄色,并发生水化反应,从而大大降低了透明度,并有起层、挂垢、失透甚至破裂。
聚四氟乙烯也具有较稳定的化学性质,与所有已知的酸和碱(包括三大强酸和氢氟酸)都不发生反应,但能溶解于熔融的碱金属。