一、什麼是聚四氟乙烯?
聚四氟乙烯被稱為“塑料王”,英文名稱為PTFE,也在氟行業内被稱為 Teflon,鐵氟龍,特氟龍,簡稱為“F4”。
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于鋼瓶中,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,可是将鋼瓶稱量時,發現鋼瓶并沒有減重。他們鋸開了鋼瓶,發現了大量的白色粉末,這是聚四氟乙烯。
二、聚四氟乙烯PTFE的物理性質和化學性質:
2.1PTFE物理性質:
分 子 式:(C 2F4)n;
分 子 量:100.015612;
熔 點:327℃;
沸 點:400℃;
折 射 率:1.35;
風險術語:R41對眼睛有嚴重傷害。
安全術語:S24/25避免與皮膚和眼睛接觸。
其他∶聚四氟乙烯中波的傳播速度為︰207019667.8=0.69v0
2.2PTFE化學性質:
耐大氣老化性:耐輻照性能和長期暴露于大氣中,表面及性能保持不變。
較低的滲透性;
不燃性:限氧指數在90以下。
耐酸堿性:不溶于強酸、強堿和有機溶劑(包括魔酸,即氟銻磺酸)。
抗氧化性:能耐強氧化劑的腐蝕。
酸堿性:呈中性。
圖一 PTFE原料 來源:丹凱
三、聚四氟乙烯PTFE的優點:
耐高溫——使用工作溫度達250℃。
耐低溫——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、能耐強酸強堿、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——是固體材料中摩擦系數最低者。
不粘附——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,作為人工血管和髒器長期植入體内無不良反應。
電絕緣性——可以抵抗1500伏高壓電。
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10^4數量級,而聚乙烯僅在10^3)。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,由于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鍊,氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鍊的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于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。
圖二 PTFE管 來源:丹凱
四、聚四氟乙烯PTFE的缺點:
1、聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在長時間連續載荷作用下發生的塑性變形(蠕變),這給它的應用帶來一定的限制。如當PTFE用作密封墊時,為密封嚴密而把螺栓擰得很緊,以緻超過特定的壓縮應力時,會使墊圈産生“冷流”(蠕變)而被壓扁。這些缺點可通過加入适當的填料及改進零件結構等方法來克服。
2、PTFE具有突出的不粘性,限制了其工業上的應用。它是極好的防粘材料,這種性能又使它與其他物件的表面粘合極為困難。
3、PTFE的線膨脹系數為鋼的10~20倍,比多數塑料大,其線膨脹系數随着溫度的變化而發生很不規律的變化。丹凱在應用PTFE時,如果對這方面性能注意不夠,很容易造成損失。
五、聚四氟乙烯PTFE的用途:
1.可用于棒、管、闆、電纜料、生料帶等材料的制作,經二次加工還可制成薄闆、薄膜及各種異型制品,還可用作潤滑劑、稠化劑。
2.可作為塑料、橡膠、塗料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。
3.可推壓成型制成薄壁管、細棒材、異型棒材、電線電纜絕緣層、滾壓成薄帶作管道絲扣密封材料。
4.用于機械、電子、化工等工業,用于噴塗、浸漬等。
5.用于制浸漬塗料。
6.可制成棒、闆、管材、薄膜及各種異型制品,丹凱用于航天、化工、電子、機械、醫藥等領域。
7.可制成高絕緣性電器零件、耐高頻電線電纜包皮、耐腐蝕化學器皿、耐高寒輸油管、人工器官等。
8.用于電池、纖維布等。
9.可制薄膜、管闆棒、軸承、墊圈、閥門及化工管道、管件、設備容器襯裡等,用于電器、化工航空、機械等領域。
10.主要用于電氣工業,在航天、航空、電子、儀表、計算機等工業中用作電源和信号線的絕緣層、耐腐、耐磨材料。
11.代替石英玻璃器皿應用于原子能、醫學、半導體等行業的超純化學分析和貯存各種酸、堿、有機溶劑。
聚四氟乙烯PTFE被稱為塑料王,可見他的性能優異,用途廣泛。但PTFE目前最大的難處就是不能注塑,國外已經有開發這種PTFE注塑技術,國内也在開發。
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