聚四氟乙烯

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聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,一般稱作「不粘塗層」或「易潔鑊物料」;是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗鹼、抗各種有機溶劑的特點,幾乎不溶於所有的溶劑。同時,聚四氟乙烯具有耐高溫的特點,它的摩擦係數極低,所以可作潤滑作用之餘,亦成為了易潔鑊和水管內層的理想塗料。

目錄

聚四氟乙烯(PTFE)

聚四氟乙烯(英文縮寫為Teflon或[PTFE,F4]),被美譽為/俗稱「塑料王」,中文商品名「鐵氟龍」、「特氟隆」(teflon)、「特氟龍」、「特富隆」、「泰氟龍」等。它是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物,具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性(是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一,除熔融金屬鈉和液氟外,能耐其它一切化學藥品,在王水中煮沸也不起變化,廣泛應用於各種需要抗酸鹼和有機溶劑的)、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力、耐溫優異(能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作)。聚四氟乙烯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。

溫度 -20~250℃(-4~+482°F),允許驟冷驟熱,或冷熱交替操作。

壓力 -0.1~6.4Mpa(全負壓至64kgf/cm2)(Full vacuum to 64kgf/cm2)

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的特點,它已被廣泛地應用作為密封材料和填充材料。

用作工程塑料,可製成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。一般應用於性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材等。分散液可用作各種材料的絕緣浸漬液和金屬、玻璃、陶器表面的防腐圖層等。各種聚四氟圈、聚四氟墊片、聚四氟盤根等廣泛用於各類防腐管道法蘭密封。此外,也可以用於抽絲,聚四氟乙烯纖維——氟綸(國外商品名為特氟綸)。

目前,各類聚四氟乙烯製品已在化工、機械、電子、電器、軍工、太空、環保和橋樑等國民經濟領域中起到了舉足輕重的作用。

聚四氟乙烯(PTFE)使用條件行業 化工、石化、煉油、氯鹼、制酸、磷肥、製藥、農藥、化纖、染化、焦化、煤氣、有機合成、有色冶煉、鋼鐵、原子能及高純產品生產(如離子膜電解),粘稠物料輸送與操作,衛生要求高度嚴格的食品、飲料等加工生產部門。  

使用優點

耐高溫——使用工作溫度達250℃。

低溫——具有良好的機械韌性;即使溫度下降到-196℃,也可保持5%的伸長率。

耐腐蝕——對大多數化學藥品和溶劑,表現出惰性、能耐強酸強鹼、水和各種有機溶劑。

耐氣候——有塑料中最佳的老化壽命。

高潤滑——是固體材料中摩擦係數最低者。

粘附——是固體材料中最小的表面張力,不粘附任何物質。

無毒害——具有生理惰性,作為人工血管和臟器長期植入體內無不良反應。

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面。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。

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。  

化學性質

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,表面及性能保持不變。

不燃性:限氧指數在90以下。

耐酸鹼性:不溶於強酸、強鹼和有機溶劑。

抗氧化性:能耐強氧化劑的腐蝕。

酸鹼性:呈中性。  

物理性質

密度:2.1–2.3 g/cm³

聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。

聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列優良的使用性能: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);不粘性—具有固體材料中最小的表面張力而不粘附任何物質;無毒害—具有生理惰性;優異的電力性能,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。 產品:聚四氟四乙烯棒材、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面。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。

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。  

力學性能

它的摩擦係數極小,僅為聚乙烯的1/5,這是全氟碳表面的重要特徵。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。

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。  

耐化學腐蝕和耐候性

除熔融的鹼金屬外,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,只在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。  

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。  

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。  

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,並便於控制溫度。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系。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面活性劑,例如全氟辛酸或其鹽類。  

膨脹係數

(25~250℃)10~12×10-5/℃  

聚四氟乙烯製品成型方法匯總

1、模壓法

2、推壓法

3、皮囊法

4、噴塗法

5、編織法

6、纏繞法

7、滾壓法

8、擠壓法

9、粘接法

10、焊接法

11、熱定型法

12、機加工法  

聚四氟乙烯燒結工藝

成型收縮率:3.1-5.0%

成型溫度:330-380℃

燒結條件:最好溫度不要超過385度,不然分子會壞死,影響質量。  

物料性能

長期使用溫度-200--260度,有卓越的耐化學腐蝕性,對所有化學品都耐腐蝕,摩擦係數在塑料中最低,還有很好的電性能,其電絕緣性不受溫度影響,有「塑料王」之稱。

2、

呈透明或半透明狀態,結晶度越高,透明性越差。原料多為粉狀樹脂或濃縮分散液,具有極高的分子量,為高結晶度的熱塑性聚合物。

3、

適於製作耐腐蝕件,減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫療器械零件1 K)

4、  

成型性能

1. 結晶料,吸濕小.

2.流動性差,極易分解,分解時產生腐蝕氣體。宜嚴格控制成型溫度,模具應加熱,澆注系統對料流阻力應小。

3.粉狀樹脂常採用粉末粉末冶金法成型,使用燒結方法。燒結溫度360-375度,不可超過410度。 乳液樹脂通常用冷擠出再燒結的工藝加工,可在物品表面形成防腐層。如需要求製品透明性,韌性好,應採取快速冷卻。也可採取擠壓成型,可以擠出管、棒、型材。

4、PTFE熔體粘度很高,容體粘度隨剪切應力的增大而減小,顯示其非牛頓流體的特性。

5、二次加工,可以熱壓複合、焊接、粘結、增強、機械加工等,以製得最終產品。

6、最好用曲線燒結第一步在120度進行乾燥

第二步如填充石墨或二流化墨在250度要進行溫度處理。

3、第三步在345度處理一次

4、第四步在375度進行處理

5、第五步降溫不要太快  

聚四氟乙烯應用

聚四氟乙烯可採用壓縮或擠出加工成型;也可製成水分散液,用於塗層、浸漬或製成纖維。

聚四氟乙烯在原子能、國防、太空、電子、電力、化工、機械、儀器、儀錶、建築、紡織、金屬表面處理、製藥、醫療、紡織、食品、冶金冶煉等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,絕緣材料,防粘塗層等,使之成為不可取代的產品。

聚四氟乙烯具有傑出的優良綜合性能,耐高溫,耐腐蝕、不粘、自潤滑、優良的介電性能、很低的摩擦係數。用作工程塑料,可製成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。一般應用於性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材等。在PTFE中加入任何可以承受PTFE燒結溫度的填充劑,它的機械性能可獲得大大的改善。同時,保持PTFE其它優良性能。填充的品種有玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖纖、聚醯亞胺、EKONOL…等,耐磨耗、極限PV值可提高1000倍。

特氟龍布

聚四氟乙烯管材選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂經柱塞擠壓加工製成。在已知塑料中聚四氟乙烯具有最好的耐化學腐蝕性能及介電性能。聚四氟乙烯編織盤根是一種良好的動密封材料。它是由膨體四氯乙烯帶條編織而成。聚四氟乙烯編織盤根是一種良好的動密封材料。它是由膨體聚四氯乙烯帶條編織而成。它具有低摩擦係數、耐磨、耐化學腐蝕、密封性良好、不水解、不變硬等優良性能。用於各種介質中工作的襯墊密封件和潤滑材料,以及在各種頻率下使用的電絕緣件。電容器介質、道線絕緣、電器儀錶絕緣等。聚四氟乙烯 薄膜適用於作電容器介質、 特種電纜的絕緣層,導線絕緣,電器儀錶絕緣及密封襯墊,還可做不粘帶、密封帶、脫模。  

聚四氟乙烯分類及其填充產品

通用材料

各種棒、管、板膜、帶、繩、盤根、墊片,及用石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維作為填充物,來提高純聚四氟乙烯力學性能.  

防腐類

1.管道及配件:純聚四氟乙烯管;聚四氟乙烯內襯管;外纏玻鋼鋼管;鋼複合法蘭;

2.化工容器內襯:聚四氟乙烯內襯釜;聚四氟乙烯內襯槽;聚四氟乙烯內襯塔;

3.熱交換器;

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4.波紋伸縮管;

5.閥門及泵的主要部件;

6.鋼絲增強滿壓軟管;

7.過濾材料。

聚四氟乙烯膜經過縱橫雙向拉伸內大量氣孔,是一種新材料,將它與其他織物複合,即可製成煙塵固相防腐過濾袋或良好的防水透氣、防風得暖的雨具運動服、防寒服、特種防護服和輕便帳篷,製藥用空氣壓縮空氣、各種溶劑的無菌過濾及電子工業中高純氣體的過濾。  

密封類

1.靜密封:夾層墊片;坐料帶;彈性密封帶;

2.動密封(編製盤根、環形密封件):V型密封體——用於軸、活塞桿、閥門;渦輪泵內密封件;聚四氟乙烯與橡膠的複合密封環;帶波紋管可伸縮的機械密封。  

承荷類

1.填充聚四氟乙烯軸承,用於食品化工造紙、紡織機械;

2.多孔銅浸漬氟塑料金屬軸承,可在高溫高壓干摩擦、真空條件下正常使用;

3.聚四氟乙烯纖維軸承的聚四氟乙烯纖維與玻纖或其他纖維混紡的複合織物製成的軸承內襯,用於低速高負荷;

4.填充聚四氟乙烯活塞環,導向環,機床導軌和橋樑滑塊;  

絕緣類

1.電線電纜的C級絕緣材料;

2.雙水內冷汽輪發電機定子和轉子引水管和熱電偶的護套;

3.高頻、超高頻通訊設備和雷達的微波絕緣材料;

4.印刷線路基板及馬達、變壓器(含氣體變壓器)絕緣材料;

5.空調、電子爐、各種加熱器及六氟化硫斷路器的絕緣材料;  

防粘類

1.漿紗機熱輥上的聚四氟乙烯玻璃布包覆層——可免除化學漿料形成的粘輥現象,大大提高生產速率和坯布質量;

2.食品工業的微波乾燥輸送帶——較之其他材料的輸送帶有不吸收微波能量,不粘物因之有節電、清潔優點;

3.聚乙烯袋裝封口的熱合套防粘材料;

4.防粘塗層——用於廚房用鍋、烘麵包的烤模、冷凍食品儲存托盤、電熨斗托底、複印機夾輥;  

耐溫類

1.微波爐的驅動傳動裝置,如微波爐的連軸器、滾輪;

2.各種制冷機、空調、制氧機、壓縮機的耐溫配件;  

其他類

1.人體代用動脈靜脈血管、心臟膜;

2.內窺鏡、鉗導管氣管

3.其他管、瓶、濾布等醫療器材。

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