氟树脂PTFE的力学和机械特性

PTFE树脂的机械强度通常也以断裂时的拉伸强度和伸长率来表示。同其他在聚合物中引人部分氢原子替代氟原子的氟树脂如PVDF、ETFEECTFE等相比，PTFE的强度不如这些部分含的树脂，但是同FEPPFA全氟碳树脂相比，PTFE又优于这两者。从伸长率数据看，包括PTFE在内的全氟碳树脂具有最高的值。

PTFE树脂的力学和机械特性从以下3个方面进行讨论。

1、应力-应变特性

将PTFE树脂按材料试验标准制成试样，在拉伸试验机上，进行不同温度下的拉伸试验，按规定速率递增施加的载荷，试样逐渐伸长直至断裂，记载下的应力-应变曲线见下图。从图可见，温度越高，产生同样应变所需应力越小。这说明温度高，树脂强度降低。这同前面所说的键具有一定程度的角向位移是符合的。

2、蠕变和应力松弛特性

某些材料在连续承受同一强度应力时，变形会随着时间缓慢增加，这就是蠕变，或称应力松弛，俗称冷流现象。PIFE具有明显的蠕变性。影响蠕变的主要因素有:载荷、时间和温度，也同材料的结品度和分子量有关。PTFE的这一特性对在用PTFE制作垫片或垫圈用于承受很重压力载荷或压力设备法兰的场合，是一个必须高度重视的缺点。

随着时间推移，最初PTFE制作的垫片或垫圈两面都同相接触的物件接触面紧贴，并经密闭检漏试验证明符合工艺要求的情况会随时间推移因发生应力松弛而不再紧贴，出现明显泄。PTFE树脂中加人玻璃纤维、青铜粉或石墨粉等可以弥补。但是这些填充材料的加人会影响其耐化学腐蚀性。必须用PTFE而又不能加填充剂的情况下，可以在使用一段时间后，拧紧紧固件，或者使用经过特殊加工方法加工的膨体PTFE板制作的垫片或垫圈。

温度对PTFE的应力松弛有影响，从两个不同温度PTFE树脂在不同压力载荷下压缩变形对时间的关系可见，温度高时，产生的应力松弛加剧。

3、疲劳特性

材料疲劳是材料在循环载荷的持续作用下发生的损伤和断裂。疲劳过程可以分为疲劳硬化或软化、裂纹萌生和裂纹扩张导致失效三个阶段。引起疲劳失效的循环载荷峰值往往远小于根据静态断裂分析估算出的“安全”载荷。明白这一点对于工程师在设计时确定材料实际允许长期承受的最大载荷及确定使用寿命具有重要意义。特别是当氟树脂被用于电线电缆的绝缘层和加工成薄壁管，例如航空电缆和服务于需要反复移动部件的液压软管，它们在空中都要经受无数次的弯曲、高低温、电压或压力大幅波动的循环冲击。

PTFE的弯曲寿命同PTFE的相对分子量、相对密度和结晶度有关，分子量越高，则弯曲寿命越高，但结晶度越高则弯曲寿命越低。在氟树脂中，不同品种的抗疲劳性是明显不同的。ETFE具有最好的抗疲劳性能，按照ASTMD2176标准试验的结果，ETFE可以承受600万~1200万次挠曲循环，而PTFE可以承受约100万次挠曲循环，这与结晶度的差别有关。

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