聚四氟乙烯(PTFE)
聚四氟乙烯(Poly tetrafluoroethylene,简写为PTFE),一般称作“不粘涂层”或“易清洁物料”。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,可作润滑作用之余,亦成为了易清洁水管内层的理想涂料。
物理性质
英文缩写:PTFE
中文名称:聚四氟乙烯
中文别名:PTFE;铁氟龙;特氟龙;teflon;特氟隆;4F;塑料;
英文名称:Polytetrafluoroethylene(英文缩写为Teflon或[PTFE,F4])
EINECS号204-126-9
CAS No.:9002-84-0
分子式:(C2F4)n
分子量:100.015612
熔点:327℃
沸点:400℃
折射率:1.35
风险术语:R41对眼睛有严重伤害。
安全术语:S24/25避免与皮肤和眼睛接触。
它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,其结构简式为-CF2-CF2-n-,具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性,是当今世界上耐腐蚀性能材料之一,除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外,能耐其它一切化学药品,在王水中煮沸也不起变化[3] ,广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异(能在正250℃至负180℃的温度下长期工作)。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。
使用温度-190~250℃,允许骤冷骤热,或冷热交替操作。
压力-0.1~6.4Mpa(全负压至64kgf/cm2)(Full vacuum to 64kgf/cm2)
它的产生解决了化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片.聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀的特点,它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。
分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐涂层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。也可以用于抽丝,聚四氟乙烯纤维——氟纶(国外商品名为特氟纶)。
如今,各类塑料王制品已在化工、机械、电子、电器、、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。
聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高分子过滤材料、高纯产品生产(如离子膜电解),粘稠物料输送与操作,卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。
优点
耐高温——使用工作温度达250℃。
耐低温——具有良好的机械韧性;温度下降到-196℃,也可保持5%的伸长率。
耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂,表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。
耐气候——有塑料中的老化寿命。
高润滑——是固体材料中摩擦系数Zui低者。
不粘附——是固体材料中Zui小的表面张力,不粘附任何物质。
无毒害——具有生理惰性,作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。
电绝缘性——可以抵抗1500伏高压电。
聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上,一般为数百万(聚合度在10^4数量级,而聚乙烯仅在10^3)。一般结晶度为90~95%,熔融温度为327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列,由于氟原子半径较碳稍大,相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个螺旋状的扭曲链,氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19℃时,形成13/6螺旋;在19℃发生相变,分子稍微解开,形成15/7螺旋。
不足
1、聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变),这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时,为密封严密而把螺栓拧得很紧,以致超过特定的压缩应力时,会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。
2、PTFE具有突出的不粘性,限制了其工业上的应用。它是极好的防粘材料,这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。
3、PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍,比多数塑料大,其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时,如果对这方面性能注意不够,很容易造成损失。
化学性质
耐大气老化性:耐辐照性能和较低的渗透性:长期暴露于大气中,表面及性能保持不变。
不燃性:限氧指数在90以下。
耐酸碱性:不溶于强酸、强碱和有机溶剂(包括魔酸,即氟锑磺酸)。
抗氧化性:能耐强氧化剂的腐蚀。
酸碱性:呈中性。
原料性能
密度:2.1–2.3 g/cm3;
聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。
聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列优良的使用性能:耐高温—长期使用温度200~260度,耐低温—在-100度时仍柔软;耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂;耐气候—塑料中的老化寿命;高润滑—具有塑料中Zui小的摩擦系数(0.04);不粘性—具有固体材料中Zui小的表面张力而不粘附任何物质;无毒害—具有生理惰性;优异的电气性能,是理想的C级绝缘材料,报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压;比冰还要光滑。聚四氟乙烯材料,广泛应用在国防、原子能、石油、无线电、电力机械、化学工业等重要部门。产品:聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、车削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。结构式为:CF3(CF2CF2)nCF3。20世纪30年代末期发现,40年代投入工业生产。性质聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上。
在全氟碳化合物中碳-碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJ/mol,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率(%)每小时分别为1×10-4.4×10-3和9×10-2。可见,聚四氟乙烯可在260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等,要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。
耐候性
聚四氟乙烯具有极高的耐化学腐蚀性能,例如在浓硫酸、硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,也几乎不溶于绝大多数的溶剂,只在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,具有优异的耐候性。
聚四氟乙烯不能耐受极强的还原氛围
熔融的碱金属,氨碱溶液(碱金属溶于液氨),某些氟化物(如TFA),萘钠盐等均可以迅速腐蚀聚四氟乙烯制品
电性能
聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低,击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。
耐辐射性能
聚四氟乙烯的耐辐射性能较差(104拉德),受高能辐射后引起降解,高分子的电性能和力学性能均明显下降。
应用
聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。
聚四氟乙烯在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等,,使之成为不可取代的产品。
聚四氟乙烯具有杰出的优良综合性能,耐高温,耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数。用作工程塑料,可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等,一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。在PTFE中加入任何可以承受PTFE烧结温度的填充剂,机械性能可获得大大的改善,保持PTFE其它优良性能。填充的品种有玻璃纤维、金属、金属化氧化物、石墨、二硫化钼、碳纤维、聚酰亚胺、EKONOL…等,耐磨耗、极限PV值可提高1000倍。
聚四氟乙烯管材选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂经柱塞挤压加工制成。在已知塑料中聚四氟乙烯具有的耐化学腐蚀性能及介电性能。聚四氟乙烯编织盘根是一种良好的动密封材料,是由膨体聚四氯乙烯带条编织而成,具有低摩擦系数、耐磨、耐化学腐蚀、密封性良好、不水解、不变硬等优良性能。用于各种介质中工作的衬垫密封件和润滑材料,以及在各种频率下使用的电绝缘件、电容器介质、导线绝缘、电器仪表绝缘等。聚四氟乙烯薄膜适用于作电容器介质、特种电缆的绝缘层、导线绝缘、电器仪表绝缘及密封衬垫,还可做不粘带、密封带、脱模、密封圈等。生活中用的不粘锅的内衬也使用聚四氟乙烯制作的,就是利用了聚四氟乙烯耐高温,不粘的特点。
1.可用于棒、管、板、电缆料、生料带等材料的制作,经二次加工还可制成薄板、薄膜及各种异型制品,还可用作润滑剂、稠化剂。
2.可作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。
3.可推压成型制成薄壁管、细棒材、异型棒材、电线电缆绝缘层、滚压成薄带作管道丝扣密封材料。
4.用于机械、电子、化工等工业,用于喷涂、浸渍等。
5.用于制浸渍涂料。
6.可制成棒、板、管材、薄膜及各种异型制品,用于航天、化工、电子、机械、医药等领域。
7.可制成高绝缘性电器零件、耐高频电线电缆包皮、耐腐蚀化学器皿、耐高寒输油管、人工器官等。
8.用于电池、纤维布等。
9.可制薄膜、管板棒、轴承、垫圈、阀门及化工管道、管件、设备容器衬里等,用于电器、化工航空、机械等领域。
10.主要用于电气工业,在航天、航空、电子、仪表、计算机等工业中用作电源和信号线的绝缘层、耐腐、耐磨材料。
11.代替石英玻璃器皿应用于原子能、医学、半导体等行业的超纯化学分析和贮存各种酸、碱、有机溶剂。
成型方法
1.模压法 2.推压法 3.皮囊法 4.喷涂法 5.编织法 6.缠绕法 7.滚压法 8.挤压法 9.粘接法
10.焊接法 11.热定型法