המאפיינים של פולי (PTFE) בדחיסה - מבוא

PTFE הוא חומר שימושי מאוד מכיוון שיש לו שילוב ייחודי של תכונות.PTFE אינרטי מבחינה כימית, עמיד בפני מזג אוויר, בידוד חשמלי מעולה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, מקדם חיכוך נמוך ותכונות לא הדבקות.

פולימרים נמצאים בשימוש נפוץ בייצור ובהנדסה, עם זאת, מחקר שפורסם המתאר את התכונות המכניות שלהם הוא לכאורה לא מיוצג בהתחשב בחשיבותם.חלק גדול מהנתונים המוצגים, בדרך כלל מספקים מידע לא מספק לגבי הייחוס המדויק של הפולימר שנבדק והיסטוריית העיבוד שלו.ייתכן שהסיבה לכך היא שביסוס אפיון החומרים הבסיסי הוא לעתים קרובות קשה כמו ביצוע הבדיקות המכניות בפועל.בנוסף, מידול ממוחשב מדויק של תגובה מכאנית פולימר עדיין בחיתוליו.שיטות אמפיריות רבות משמשות בדרך כלל, אך הן נוטות להיות לא מדויקות מחוץ לטווח פרמטרים צר.אחת הסיבות לכך, מלבד המורכבות של תגובת הפולימר, היא שלעתים קרובות אין נתונים זמינים מחוץ לטווח פרמטרים ניסיוני צר כדי לערער ולהרחיב את החוסן של מודלים מכוננים מבוססי אמפיריים או פנומנולוגיים.כאן, אנו מציגים את התוצאות הראשונות של מאמץ רב-תחומי משותף שמטרתו להבין את התגובה המכנית של פולימר מאופיין היטב הן מנקודת מבט ניסיונית ומאוחר יותר, יחד עם ייצור של מודל תיאורטי חזק המסוגל להיות מיושם בקודי מחשב. .

הפולימר המתואר במחקר זה הוא פולי(טטראפלואורואתילן) (PTFE).הוא נבחר מכמה סיבות, כולל השימוש בו כחומר הנדסי נפוץ לחלקים קטנים בעלי ביצועים גבוהים וזמינותו ממספר יצרנים.למרות שנחקרה בהרחבה בעבר, היא זכתה לתשומת לב מועטה בספרות הפתוחה במשך 25 השנים האחרונות.בחרנו לחזור על החומר הזה בגלל המורכבות המבנית שלו והיעדר נתונים מכניים.PTFE הוא חומר יוצא דופן במובנים רבים.הוא מציג תכונות שימושיות בטווח הטמפרטורות הרחב ביותר של כל פולימר;PTFE שומר על מידה מסוימת של משיכות ב-4 K ובמצבים מסוימים משמש ביישומים ב-540 8C. הוא אינו מסיס בכל הממסים הנפוצים ועמיד כמעט לכל החומרים החומציים והקאוסטיים.ל-PTFE יש את ההתנגדות הגבוהה ביותר מכל חומר, חוזק דיאלקטרי גבוה מאוד ואובדן דיאלקטרי נמוך.מקדם החיכוך ההחלקה בין PTFE לחומרים הנדסיים רבים הוא נמוך במיוחד וכאשר מושחתים עם תרכובות מפחיתות בלאי, נוצרת סוג חשוב מבחינה תעשייתית של חומרי מיסבים.יחד עם מקדם החיכוך הנמוך והיציבות הכימית שלו, PTFE כמעט בלתי אפשרי עבור חומרים אחרים להיצמד אליו.תכונה זו משמשת לעתים קרובות בטכנולוגיית עיבוד תעשייתית שבה קלות הניקוי חשובה.היבט אחד של PTFE שעצר אותו משימוש נרחב יותר בתעשייה והנדסה הוא צמיגות ההיתוך הגבוהה שלו (1011 P ב-380 8C).זה מונע הזרקה ויציקת מכה מלהיות אפשרי ורק תהליכי ייצור סינטר ואקסטרוזיה יקרים זמינים לייצור חלקים.

מאמר זה מתמקד באפיון החומרים הבסיסיים ובתגובה הדחיסה של חומרי ה-PTFE המשולבים בקצבי מתח וטמפרטורות שונים.מאמרים עתידיים יעסקו בתגובת המתיחה והגזירה, השפעות מפורטות של גבישיות פולימר, התנהגות בליסטית והלם ופיתוח מודל מכונן תיאורטי ישים.

מעט מאוד מחקרים קודמים על תכונות הדחיסה של PTFE פורסם.קיים מחקר מסוים על תכונות הזחילה, אך במונחים של דפורמציה הנדסית, רק שישה התייחסויות הגיעו לידיעת המחברים.בשנת 1963 פרסם דייויס מאמר על פיתוח מערכת סרגל ספליט-הופקינסון.כחלק מדוח זה, הוצגה עקומת מתח/מתח של טמפרטורת חדר יחיד עבור PTFE ב-z1700 sK1.העומס המרבי שהוטל במערכת זו היה 3% בלבד.נתונים גבוהים נוספים שיעור מתח על פולימר לעומת טמפרטורה פורסם על ידי גריי ווואלי.Koo פרסם נתוני מתח/מתח עבור מוצר PTFE של Imperial Chemical Industries בשם Halon G-80 בשנת 1965.גם השפעות הטמפרטורה על התגובה המכנית נדונו בקצרה.