聚四氟乙烯(PTFE)具有绝缘性、化学结构稳定、摩擦系数小以及耐高温的特点,广泛应用于石油、化工、冶金等行业,特别是用作法兰接头的密封垫片。目前,学者们对常温下PTFE垫片性能研究较多,而缺乏聚四氟乙烯的高温压缩疲劳及密封性能研究。针对这一课题展开研究,主要工作及结论如下:(1)设计了高温垫片压缩蠕变疲劳测试装置,并实验研究了在蠕变疲劳载荷下保持时间对PTFE垫片变形的影响。实验结果表明,聚四氟乙烯的压缩模量具有典型的温度相关性。随着温度的升高,聚四氟乙烯垫片的压缩模量迅速降低;在相同峰值应力6.8MPa、温度150℃、应力速率0.2MPa/s时,保持时间为1min和0.5min对应的累积变形略大于静态蠕变应变,但在200℃时明显大于静态蠕变应变。在室温下,400次循环后峰值保持为1min的累积应变是峰值保持时间为0.5min的近1.06倍,是峰值保持时间为0min的1.3倍。同时,在100℃、150℃和200℃时,它们之间的大小关系分别是1.1倍和1.6倍、1.1倍和1.7倍、1.05倍和1.9倍。这意味着尽管峰值保持时间为1min、0.5min的累积蠕变棘轮应变彼此非常接近,短峰值保持时间相比无峰值保持的累积形变的影响显著。(2)实验研究了在疲劳载荷条件下PTFE垫片变形行为研究。虽然在前50次循环棘轮率差别明显,但随后的循环里,不同的温度和应力率下的棘轮率都为几乎不变的速度,该速率小于0.01%。因此,温度和应力率在最初的50次循环内对棘轮率的影响很大,而在随后的循环中影响很小。这表明,不同的温度和应力率下,棘轮行为通常发生在最初的50次或更多的循环,但最终都会趋于安定;应变范围的演变可分为两个阶段。在初始阶段(在最初的50次循环之前),应变范围迅速减小,在稳定阶段它几乎保持不变。这表明循环硬化行为主要发生在最初的50次循环;前20次循环,棘轮率和应变范围迅速下降,然后进入以近似不变的棘轮率和应变范围的稳定阶段。值得注意的是,稳定的棘轮效应和应变范围相比初始阶段小很多;当应力速率等于和小于0.1MPa/s时压缩应力-应变曲线的变化很小,说明PTFE垫片表现出率不相关性。(3)设计了高温疲劳条件下垫片密封性能测试系统,并测试了PTFE垫片在静态及动态松弛条件下的松弛速率及泄漏率。在静态及动态松弛实验中,PTFE垫片均表现出明显的松弛行为;在静态及动态松弛实验中,随着垫片应力的增大,垫片的泄漏率逐渐减小;随实验时间的延长,泄漏率变大。由此表明,垫片应力仍是决定泄漏率的主要因素;在动态松弛实验中,随着最大变形的增大,松弛率略有减小;在小振幅振动条件下,随着最大变形的增加,松弛率迅速增大,说明振动对垫片的松弛有显著的影响。