聚四氟乙烯的结构特点

[e-mail]聚四氟乙烯的结构特点聚四氟乙烯的分子链-[-CF2-CF2-]-n，可以看作是聚乙烯分子链骨架碳原子上连接的所有氢原子全部由氟原子取代后的结果。由此带来PTFE如下的结构特点：(1)由于氟原子体积比氢原子大，F-C键长又短，相邻大分子的氟原子的负电荷又相互排斥，PTFE中未成键原子间的范德华力有较大的排斥力，使分子链已不可能像聚乙烯那样在空间呈平面锯齿形排列，而只能是以拉长的螺旋形(扭曲的锯齿形)排列，方能使较大的氟原子紧密地堆砌在碳-碳链骨架周围。该螺旋构象正好包围在PTFE易受化学侵袭的碳链骨架外形成了一个紧密的完全氟代”的保护层，这使PTFE的主链不受外界任何试剂的侵袭。在低于19℃时，一个螺距可以包括多达12~26个碳原子(6~13个单体单元)。高于19℃时，分子链稍微松开，螺距拉长，一个螺距更可包括多达14~30个碳原子(7~15个单体单元)。(2)氟原子与骨架碳原子的连接和紧密堆砌，使分子链产生很大刚性，分子链的高度规整又使PTFE产生高度结晶，这样便决定了PTFE具有高耐热性和高熔点。(3)与每个碳原子连接的两个氟原子完全对称，使PTFE成为完全的非极性[e-mail]聚合物，赋予P'ITE材料极优异的介电和电绝缘性能。(4)F氟原子对骨架碳原子有屏蔽作用，加之F-C键具有较高键能，特别是当一个碳原子上连接有两个氟原子时，键长进一步缩短(1.39埃~1.35埃)，键能增大(431KJ/mol~504KJ/mol)，使材料具有高度热稳定性。四氟乙烯单体是由四个F原子对称地排列在两个C原子上构成，C原子之问为双键，不能自由转动，聚合后，PTFE的分子链主链上的碳原子间以及碳原子与氟原子之间的单键可以做有限的自由转动。C-C键的键能为347.0KJ/mol，C-F键的为427.9KJ/mol，是已知键能中较强的；而C-C键的键长为1.54X10-10，C-F键的键长为1.41×10-10，又是常见单键中较短的，所以PTFE分子内的结合牢固，很难和其它物质发生化学反应。(5)由于上述第(4)个特点，加之PTFE的非极性和结晶结构，使PTFE材料具有极优异的耐化学试剂性和耐溶剂性。(6)分子链的高刚性及分子链的异常巨大(分子量极高)。使聚四氟乙烯的熔融粘度极高，很难流动。(7)分子链完全的非极性。使PTFE分子链间吸引力很小，分子链又是无支链的高刚性链，缠结很小，使得PTFE材料宏观上力学性能不佳，并容易出现冷流现象。PTFE是完全对称而且无支链的线型高分子，分子不具有极性。(8)PTFE的大分子主链上没有支链，整体内不能形成交联，故其分子轮廓光滑。这种光滑的分子轮廓使它既显低摩擦特性，又易在滑动过程中转移到对偶面上形成薄的转移膜。