聚四氟乙烯知识讲解

聚四氟乙烯Part01/塑料之王——聚四氟乙烯Part02/应用广泛的聚四氟乙烯Part03/国家标准Part04/材料的局限性与改进目录Contents塑料之王——聚四氟乙烯聚四氟乙烯是由四氟乙烯通过自由基聚合方式聚合而成的一类高分子物质，其英文名称为polytetrafluoroethylene，缩写为PTFE。Part01塑料之王——聚四氟乙烯（PTFE）聚四氟乙烯是应用最为广泛的氟塑料，它的化学式为（C2F4)n，我们可以看到，聚四氟乙烯的化学结构是聚乙烯中的氢全部被氟所取代而成，四氟乙烯单体聚合过程中提供不了C-F键断裂所需能量,因此产生不了支链结构,形成了具有良好对称性的螺旋结构。聚四氟乙烯是在1938年由美国人R.J.Plumkett在研究氟制冷剂时偶然发现的。1950年美国Dupont（杜邦）公司首先生产出了工业化的聚四氟乙烯。聚四氟乙烯（PTFE）是氟塑料中最先进、运用最广泛的树脂之一。在机械、化学化工、宇航和军事领域有巨大的应用价值。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104数量级，而聚乙烯仅在103）。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，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的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。在聚四氟乙烯分子中,由于C-H键键能较C-F键键能低,且氟原子核对核外电子及成键电子云的束缚强,同时氟原子直径远大于氢原子,这使聚四氧乙烯具有独特的螺旋构象。独特的螺旋结构恰好保护了聚四氟乙烯碳链骨架,同时氟原子具有极高的化学惰性,使聚四氟乙烯成为表面能最低、耐化学腐烛最优异的聚合物。由于碳-氟键极其牢固,相邻氟原子之间的范德华斥力较大,TFE单体具有的完美对称性使聚四氟乙烯具有较多优异性能的同时也造成一些固有缺陷。而且,由于聚四氟乙烯聚合过程中,产生不了支链,使得它具有较高的结晶度,这使其加工也相对困难。独特的双螺旋构象应用广泛化工设备、机械上的防腐零部件电器，绝缘材料，要求苛刻的过滤材料，防腐蚀耐热的密封件，塑料加工、食品工业、家用品的防粘层各种活塞环、轴承、导轨，医疗用高温消毒用品、人造血管等。PTFE应用耐高温无毒害耐气候高润滑不粘附耐低温耐腐蚀PTFE的优点•耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐腐蚀、耐气候、高润滑、不粘附、无毒害优势•抗蠕变性差、易冷流、回弹性差、不耐磨、不导电、不导热、线膨胀系数大劣势优劣对比应用广泛的聚四氟乙烯作为应用最为广泛的氟塑料，聚四氟乙烯在生产生活各个领域都发挥了很大的作用。Part02防腐类密封类承荷类绝缘类各类聚四氟乙烯材料防粘类耐温类防腐类聚四氟乙烯过滤材料化工容器内衬阀门聚四氟乙烯管材密封聚四氟乙烯垫片胶带复合密封环防粘类聚四氟乙烯防粘类的聚四氟乙烯材料更多的作为一种涂层出现，这类涂层是利用了聚四氟乙烯极低的表面能的特性，来解决工厂生产和日常生活中出现的粘附问题，让生产设备或者生活用具保持清洁。如上图是聚四氟乙烯涂层的不粘锅，其在内表面涂了一层聚四氟乙烯薄膜，这类不粘锅能够很好的清除日常烹饪的油污，但需要注意的是，虽然聚四氟乙烯的使用温度超过了300度，比日常用油的沸点都要高，但是在长时间空烧环境下，涂层的温度有可能过高，导致聚四氟乙烯在高温下分解。如下图是食品加工生产线上的微波干燥输送带，相较于其他输送带，聚四氟乙烯材质的拥有着节电、易清洁等特点，优势明显。耐腐蚀低摩擦系数耐高低温不黏附性电绝缘优异化工设备、机械上的防腐零部件电器绝缘材料，要求苛刻的过滤材料防腐蚀耐热的密封件塑料加工、食品工业、家用品的防粘层各种活塞环、轴承、导轨等。医疗用高温消毒用品、人造血管等综合性的运用——建筑方面•美国戈尔公司生产的商品名为TENARA的建筑用织物，该织物由100％的PTFE机织物为基布，表面复合PTFE薄膜制造而成，这种膜结构建筑材料透光性好，可降低照明及空调费用，使用寿命达20年以上，可降低涂装清扫费用，对大构架屋顶的建筑工期可缩短50％，可降低屋顶材料费的50％和总建筑费用的20％，因此常被用作室外球场、竞技场、体育馆、滑冰场、游泳池、大型展览会等的屋顶材料，近几年来国内也开始使用。上海体育馆自清洁PTFE膜屋顶美国明尼波利斯的体育馆•聚四氟乙烯拥有着耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐腐蚀、耐气候、高润滑、不粘附、无毒害等特有的特性，这些特性让它在原子能、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、冶金冶炼等工业中被广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料，绝缘材料，防粘涂层等，使之成为生产生活中不可取代的产品。有关PTFE的国家标准作为日常生产中不可或缺的一类材料，国家也针对聚四氟乙烯制备的各项应用材料制定了各类不同的国家标准。Part03有关聚四氟乙烯的标准•1)HG20536—1993《聚四氟乙烯衬里设备》•2)HG／T21562-1994《衬聚四氟乙烯钢管和管件》•3)HG／T21609—1996《管法兰用聚四氟乙烯——橡胶复合垫片》•4)HG／T2899-1997《聚四氟乙烯材料命名》•5)HG／T2900-1997《聚四氟乙烯树脂体积密度试验方法》•6)HG／T2901—1997《聚四氟乙烯树脂粒径试验方法》•7)HG／T29O2—1997《模塑用聚四氟乙烯树脂》•8)HG／T2903—1997《模塑用细粒聚四氟乙烯树脂》•9)HG／T3028-1999《糊状挤出用聚四氟乙烯树脂》•10)HG／T3705—2OHD3《金属网聚四氟乙烯复合管与管件》•11)HG／T3985-2007《聚四氟乙烯波纹管膨胀节》•12)JB／T6618—2005《金属缠绕垫用聚四氟乙烯带技术条件》•13)JB／T6626-1993《聚四氟乙烯编织填料》•14)JB／T6627-2008《碳(化)纤维浸渍聚四氟乙烯编织填料》•15)JB／T7898—1999《填充聚四氟乙烯导轨软带》•16)JB／T7899-1999《填充聚四氟乙烯软带导轨技术条件》•17)JB／T8560-1997《碳化纤维／聚四氟乙烯混编填料》•18)JB／T10688-2006《聚四氟乙烯垫片技术条件》•19)JB／T10689-2006《膨体聚四氟乙烯密封带技术条件》•20)JC/T171．2—2008《涂覆玻璃纤维布第2部分聚四氟乙烯乳液涂覆玻璃纤维布》•21)QB／T3624—1999《聚四氟乙烯管材》•22)QB／T3625—1999《聚四氟乙烯板材》•23)QB／T3627—1999《聚四氟乙烯薄膜》•24)QBFI'4008—2010《螺纹密封用聚四氟乙烯末烧结带(生料带)》•25)QB／T4041-2010《聚四氟乙烯棒材》•26)SH34O2—1996《管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片》•27)GB／T13404-2008《管法兰用非金属聚四氟乙烯包覆垫片》•28)GB／T15700-2008《聚四氟乙烯波纹补偿器》•29)HG/T206O72009《钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片(PN系列)》•30)HCrr20628-2009~钢制管法兰聚四氟乙烯包覆垫片(Class系列)材料的局限性与改进每一种材料在实际应用中都会有其优势与劣势，如何规避劣势，利用优势才是现在材料研究最重要的课题。Part04导致物体形变的外力撤除后，物体迅速恢复其原来形状的能力。回弹性差冷流是在常温下，塑料、橡胶、金属等固体在负荷下发生形变，去负荷后不能恢复原形的变形现象。易冷流线膨胀系数是单位长度的材料在某一温度区间，每升高一度温度的平均伸长量线膨胀系数大材料在恒载下（外界载荷不变）的情况下，变形程度随时间增加的现象。抗蠕变性差聚四氟乙烯应用的劣势粘附性能差导电导热性能差粘附性能差•不粘附既是聚四氟乙烯的优势，又是聚四氟乙烯的劣势，在利用聚四氟乙烯的其他优越性能的时候，不粘附成为了阻碍其得到进一步应用的拦路虎。目前针对不粘附这一点，改进的方向更多的放在了表面改性处理与新型胶黏剂的合成上。•钠—萘络合物化学处理、高温熔融法、辐射接枝法、低温等离子体技术、激光处理法（属于增材制造方法，材料先改性，再微航激光机活化，化学镀铜）都是常用的改性方法。乙烯-四氟乙烯共聚物(EFTE)•乙烯-四氟乙烯共聚物是一种新的对PFTE改进的化学物质，ETFE是最强韧的氟塑料，它在保持了PTFE良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时，耐辐射和机械性能有很大程度的改善，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟乙烯的2倍。•其主要特性如下：•1、长期使用温度-80--220度，有卓越的耐化学腐蚀性，对所有化学品都耐腐蚀，摩擦系数在塑料中最低，还有很好的电性能，其电绝缘性不受温度影响，有“塑料王”之称。•2、其耐化学药品性与聚四氟乙烯相似，比偏氟乙烯好。•3、其抗蠕变性和压缩强度均比聚四氟乙烯好，拉伸强度高，伸长率可达100-300%。介电性好，耐辐射性能优异。•ETFE加工成型性好，物理性能均衡、机械韧性好、耐射线性能优异，该材料具有聚四氟乙烯的耐腐蚀特性，克服了聚四氟乙烯对金属的不粘和性缺陷，加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，使ETFE（F-40）成为和金属的理想复合材料。水立方聚四氟乙烯学术关注度谢谢您的观看thanksforyourwatching