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解析聚四氟乙烯塑料王(PTFE)性能和應用

發布時間:2020-9-24 21:51:44    瀏覽次數:    來源:www.metal-china.com.cn

摘要: 聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene),英文縮寫為PTFE,俗稱“塑料王”,商標名Teflon,在中國,由於發音的緣故,"Tef

 聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene),英文縮寫為PTFE,俗稱“塑料王”,商標名Teflon,在中國,由於發音的緣故,"Teflon"這一商標又被稱之為特氟龍、鐵氟龍、鐵富龍、特富龍、特氟隆等等,皆為Teflon 的音譯。

聚四氟乙烯被稱“塑料王”,氟樹脂之父羅伊·普朗克特1936 年在美國杜邦公司開始研究氟利昂的代用品,他們收集了部分四氟乙烯儲存於鋼瓶中,準備第二天進行下一步的實驗,可是當第二天打開鋼瓶減壓閥後,卻沒有氣體溢出,他們以為是漏氣,可是將鋼瓶稱量時,發現鋼瓶並沒有減重。他們鋸開了鋼瓶,發現了大量的白色粉末,這是聚四氟乙烯。

他們研究發現聚四氟乙烯性質優良,可以用於原子彈、炮彈等的防熔密封墊圈,因此美國軍方將該技術在二戰期間一直保密。直到二戰結束後,才解密,並於1946年實現工業化生產聚四氟乙烯。

一、產品名稱: 聚四氟乙烯

二、英文名:Polytetrafluoroethylene

三、別 名

PTFE;鐵氟龍;特氟龍;teflon;特氟隆;F4;塑料之王;テフロン(日語)【英文縮寫為

PTFE,商標名Teflon,中文譯名各地不同:大陸譯為特富龍,香港譯為特氟龍,台灣譯為鐵氟龍】

四、分子式:

[CF2CF2]n

圖1:ptfe分子式 來源:深圳丹凱

五、生產方法

聚四氟乙烯

由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的,用以分散反應熱,並便於控製溫度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2壓力下進行,可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑,也可以用氧化還原引發體係。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表麵活性劑,例如全氟辛酸或其鹽類。

六、用途

聚四氟乙烯[PTFE,F4]是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一,因此得"塑料王"之美稱。它能在任何種類化學介質長期使用,它的產生解決了我國化工、石油、製藥等領域的許多問題。聚四氟乙烯密封件、墊圈、墊片. 聚四氟乙烯密封件、墊片、密封墊圈是選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂模塑加工製成。聚四氟乙烯與其他塑料相比具有耐化學腐蝕與耐溫優異的特點,它已被廣泛地應用作為密封材料和填充材料。 具有高度的化學穩定性和卓越的耐化學腐蝕能力,如耐強酸、強堿、強氧化劑等,有突出的耐熱、耐寒及耐磨性,長期使用溫度範圍為-200-+250℃,還有優異的電絕緣性,且不受溫度與頻率的影響。此外,具有不沾著、不吸水、不燃燒等特點。懸浮樹脂一般采用模壓,燒結的辦法成型加工,所製得的棒、板或其他型材還可進一步用車刨、鑽、銑等機加工方法加工。棒材再經車削牽伸可製成定向薄膜。

七、聚四氟乙烯(PTFE)特性1.強度(高強度-重量比)2.化學惰性3.生物適應性4.高熱阻5.嚴酷環境中的高化學阻抗6.低可燃性7.低摩擦係數8.低介電常數9.低吸水性10.良好的風化屬性聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。商品名為“特氟隆”(teflon)。被美譽為“塑料之王”。聚四氟乙烯的基本結構為. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯廣泛應用於各種需要抗酸堿和有機溶劑的,它本身對人沒有 毒性,但是在生產過程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認為可能具有致癌作用。 聚四氟乙烯相對分子質量較大,低的為數十萬,高的達一千萬以上,一般為數百萬(聚合度在104數量級,而聚乙烯僅在103)。一般結晶度為90~95%,熔融溫度為327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列,由於氟原子半徑較氫稍大,所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向,而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈,氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表麵。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時,形成13/6螺旋;在19℃發生相變,分子稍微解開,形成15/7螺旋。

八、化學性質聚四氟乙烯的化學結構是把聚乙烯中全部氫原子被氟原子取代而成。PTFE分子中F原子把C-C鍵遮蓋起來而且C-F鍵鍵能高特別穩定,除堿金屬與元素氟外它不被任何化學藥品侵蝕。 PTFE分子中F原子對稱,C-F中兩種元素共價相結合,分子中沒有遊離的電子,整個分子呈中性。使PTFE具有優良的介電性能,因為PTFE分子結構中沒有克鍵,所以它的結晶度很高。由於PTFE分子外有一層惰性的含氟外殼,使它具有突出的不粘性能與低的摩擦係數。1、絕緣性:不受環境及頻率的影響,體積電阻可達1018歐姆厘米,介質損耗小,擊穿電壓高。2、耐高低溫性:對溫度的影響變化不大,溫域範圍廣,可使用溫度-190~260℃。3、自潤滑性:具有塑料中最小的摩擦係數,是理想的無油潤滑材料。4、表麵不黏性:已知的固體材料都不能粘附在表麵上,是一種表麵能最小的固體材料。5、耐大氣老化性,耐輻照性能和較低的滲透性:長期暴露於大氣中,表麵及性能保持不變。6、不燃性:限氧指數在90以下。

7、耐化學腐蝕和耐候性:除熔融的堿金屬外,聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均無變化,也幾乎不溶於所有的溶劑,隻在300℃以上稍溶於全烷烴(約0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,對氧、紫外線均極穩定,所以具有優異的耐候性。

雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ/mol,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時,聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率(%)每小時分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見,聚四氟乙烯可在 260℃長期使用。由於高溫裂解時還產生劇毒的副產物氟光氣和全氟異丁烯等,所以要特別注意安全防護並防止聚四氟乙烯接觸明火。

它在250℃的溫度下不融化,在-260℃的超低溫中不發脆。聚四氟乙烯光滑異常,連冰都比不過它;它絕緣性能特別好,報紙厚的一層薄膜,便足以抵擋1500V的高壓電。九、物理性質 聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表麵能。聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一係列優良的使用性能:耐高溫—長期使用溫度200~260度,耐低溫—在-100度時仍柔軟;耐腐蝕—能耐王水和一切有機溶劑;耐氣候—塑料中最佳的老化壽命;高潤滑—具有塑料中最小的摩擦係數(0.04);不黏性—具有固體材料中最小的表麵張力而不粘附任何物質;無毒害—具有生理惰性;優異的電氣性能,是理想的C級絕緣材料。聚四氟乙烯材料,廣泛應用在國防軍工、原子能、石油、無線電、電力機械、化學工業等重要部門。

十、聚四氟乙烯產品聚四氟乙烯棒材、管料、板材、車削板材。 聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。結構式為 。20世紀30年代末期發現,40年代投入工業生產。性質 聚四氟乙烯相對分子質量較大,低的為數十萬,高的達一千萬以上,一般為數百萬(聚合度在104數量級,而聚乙烯僅在103)。一般結晶度為90~95%,熔融溫度為327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列,由於氟原子半徑較氫稍大,所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向,而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈,氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表麵。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時,形成13/6螺旋;在19℃發生相變,分子稍微解開,形成15/7螺旋。1、力學性能:它的摩擦係數極小,僅為聚乙烯的1/5,這是全氟碳表麵的重要特征。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低,所以聚四氟乙烯具有不黏性。2、電性能:聚四氟乙烯在較寬頻率範圍內的介電常數和介電損耗都很低,而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。3、耐輻射性能:聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(104拉德),受高能輻射後引起降解,高分子的電性能和力學性能均明顯下降。 4、聚合:聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的,用以分散反應熱,並便於控製溫度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2壓力下進行,可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑,也可以用氧化還原引發體係。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表麵活性劑,例如全氟辛酸或其鹽類。5、膨脹係數(25~250℃):10~12×10-5/℃。聚四氟乙烯在-196~260℃的較廣溫度範圍內均保持優良的力學性能,全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。



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