Il PTFE è un materiale molto utile perché ha una combinazione unica di proprietà.Il PTFE è chimicamente inerte, resistente agli agenti atmosferici, eccellente isolamento elettrico, resistenza alle alte temperature, basso coefficiente di attrito e proprietà non adesive.
I polimeri sono comunemente usati nella produzione e nell’ingegneria, tuttavia, la ricerca pubblicata che ne descrive le proprietà meccaniche è apparentemente sottorappresentata data la loro importanza.La maggior parte dei dati presentati, troppo spesso, forniscono informazioni insufficienti sull'esatto pedigree del polimero testato e sulla sua storia di lavorazione.Ciò è probabilmente dovuto al fatto che stabilire la caratterizzazione di base del materiale è spesso altrettanto difficile quanto eseguire i test meccanici effettivi.Inoltre, la modellazione computerizzata accurata della risposta meccanica dei polimeri è ancora agli inizi.Vengono comunemente impiegati molti metodi empirici, ma tendono a essere imprecisi al di fuori di un intervallo di parametri ristretto.Una ragione di ciò, a parte la complessità della risposta del polimero, è che spesso i dati non sono disponibili al di fuori di un ristretto intervallo di parametri sperimentali per sfidare ed espandere la robustezza dei modelli costitutivi basati su empirici o fenomenologici.Qui presentiamo i primi risultati di uno sforzo multidisciplinare concertato volto a comprendere la risposta meccanica di un polimero ben caratterizzato sia da un punto di vista sperimentale che successivo, insieme alla produzione di un robusto modello teorico in grado di essere implementato in codici informatici .
Il polimero descritto in questo studio è il politetrafluoroetilene (PTFE).È stato scelto per diverse ragioni, tra cui il suo utilizzo come materiale tecnico comune per piccole parti ad alte prestazioni e la sua disponibilità presso diversi produttori.Sebbene sia stato ampiamente studiato in passato, negli ultimi 25 anni ha ricevuto poca attenzione nella letteratura aperta.Abbiamo scelto di rivisitare questo materiale a causa della sua complessità strutturale e della mancanza di dati meccanici.Il PTFE è un materiale straordinario sotto molti aspetti.Presenta proprietà utili nel più ampio intervallo di temperature di qualsiasi polimero;Il PTFE mantiene una certa duttilità a 4 K e in alcune situazioni viene utilizzato in applicazioni a 540 °C. È insolubile in tutti i solventi comuni ed è resistente a quasi tutti i materiali acidi e caustici.Il PTFE ha una resistività tra le più alte di qualsiasi materiale, una rigidità dielettrica molto elevata e una bassa perdita dielettrica.Il coefficiente di attrito radente tra il PTFE e molti materiali tecnici è estremamente basso e, quando sinterizzato con composti riducenti l'usura, si forma una classe di materiali per cuscinetti importante dal punto di vista industriale.Grazie al basso coefficiente di attrito e alla stabilità chimica, è quasi impossibile che altri materiali aderiscano al PTFE.Questa proprietà viene spesso utilizzata nella tecnologia di lavorazione industriale dove la facilità di pulizia è importante.Un aspetto del PTFE che ne ha impedito un uso industriale e ingegneristico più esteso è la sua elevata viscosità del punto di fusione (1011 P a 380 8C).Ciò impedisce che siano possibili lo stampaggio a iniezione e per soffiaggio e per la produzione delle parti sono disponibili solo costosi processi di sinterizzazione ed estrusione.
Questo documento si concentra sulla caratterizzazione del materiale di base e sulla risposta alla compressione dei materiali PTFE di razza a diverse velocità di deformazione e temperature.I documenti futuri riguarderanno la risposta a trazione e taglio, gli effetti dettagliati della cristallinità del polimero, il comportamento balistico e agli urti e lo sviluppo di un modello costitutivo teorico applicabile.
Sono state pubblicate pochissime ricerche precedenti sulle proprietà di compressione del PTFE.Esistono alcune ricerche sulle proprietà di scorrimento viscoso, ma in termini di deformazione ingegneristica, solo sei riferimenti sono giunti all'attenzione degli autori.Nel 1963, Davies pubblicò un articolo sullo sviluppo di un sistema di barre Split-Hopkinson.Nell'ambito di questo rapporto, è stata presentata una curva di sollecitazione/deformazione a temperatura ambiente singola per il PTFE a z1700 sK1.La deformazione massima imposta in questo sistema è stata solo del 3%.Ulteriori dati sulla velocità di deformazione elevata sul polimero rispetto alla temperatura sono stati pubblicati da Gray e Walley.Koo pubblicò i dati di sollecitazione/deformazione per un prodotto PTFE della Imperial Chemical Industries chiamato Halon G-80 nel 1965.Sono stati inoltre brevemente discussi gli effetti della temperatura sulla risposta meccanica.
Orario di pubblicazione: 16 agosto 2016