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PTFE(特氟龙)特性


发布时间:2010年7月8日  阅读次数:7147    

PTFE

聚四氟乙烯

PTFE中文名称为聚四氟乙烯,英文名Poly tetra fluoro ethylene ptfe乳液是一种含聚四氟乙烯高分子化学材料,它广泛应用于包装,电子电气,化工能源,耐腐蚀材料,特氟龙高性能特种涂料是以聚四氟乙烯为基体树脂的氟 涂料,英文名称为Teflon,因为发音的缘故,通常又被称之为铁氟龙、铁富龙、特富龙、特氟隆等等(皆为Teflon 的译音)。

解释

  特氟龙(铁氟龙)涂料是一种独一无二的高性能涂料,结合了耐热性、化学惰性和优异的绝缘稳定性及低摩擦性,具有其他涂料无法抗衡的综合优势,它应用的灵活性使得它能用于几乎所有形状和大小的产品上。

PTFE生产方法

   聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在 4080℃326千克力/厘米2压力下进行,可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热 171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。

特氟龙基本类型:

·特氟龙PTFE

  PTFE(聚四氟乙烯)不粘涂料可以在260℃连续使用,具有最高使用温度290-300℃,极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。

·特氟龙FEP

  FEP 或者 F46(氟化乙烯丙烯共聚物)不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜,具有卓越的化学稳定性、极好的不粘特性,最高使用温度为200℃

·特氟龙PFA

  PFA(过氟烷基化物)不粘涂料FEP一样在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜。PFA的优点是具有更高的连续使用温度260℃,更强的刚韧度,特别适合使用在高温条件下防粘和耐化学性使用领域。

·特氟龙ETFE

  ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物,该树脂是最坚韧的氟聚合物,可以形成一层高度耐用的涂层,具有卓越的耐化学性,并可在150℃下连续工作。

经过特氟龙涂装后,具有以下特性:

1、不粘性:

  几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。

2、耐热性:

  特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃,一般在240℃~260℃之间可连续使用,具有显著的热稳定性,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不融化。

3、滑动性:

  特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间。

4、抗湿性:

  特氟龙涂膜表面不沾水和油质,生产操作时也不易沾溶液,如粘有少量污垢,简单擦拭即可清除。停机时间短,节省工时并能提高工作效率。

5、耐磨损性:

  在高负载下,具有优良的耐磨性能。在一定的负载下,具备耐磨损和不粘附的双重优点。

6、耐腐蚀性:

  特氟龙几乎不受药品侵蚀,可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

  聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。商品名为特氟隆teflon)。被 美誉为塑料之王。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的,它本身对人没有 毒性,但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。

  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9095%,熔融温度为327342℃。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。温度低于19℃时,形成136螺旋;在19℃发生相变,分子稍微解开,形成157螺旋。

  它在250℃的温度下不熔化,在-260℃的超低温中不发脆。聚四氟乙烯光滑异常,连冰都比不过它;它绝缘性能特别好,报纸厚的一层薄膜,便足以抵挡1500V的高压电。

  聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在 4080℃326千克力/厘米2压力下进行,可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热 171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。

  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、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品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。

化学性质

绝缘性:

  不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018欧姆?厘米,介质损耗小,击穿电压高。

耐高低温性:

  对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度-190~260℃

润滑性:

  具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。

表面不粘性:

  已知的固体材料都不能粘附在表面上,是一种表面能最小的固体材料。

  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。

物理性质

  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-100度时仍柔软;耐腐蚀能耐王水和一切有机溶剂;耐气候塑料中最佳的老化寿命;高润滑具有塑料中最小的摩擦系数(0.04);不 粘性具有固体材料中最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。聚四氟乙烯材料,广泛应用在国防军 工、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 。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,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9095%, 熔融温度为327342℃。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。温度低于19℃时,形成136螺旋;在19℃发 生相变,分子稍微解开,形成157螺旋。

  虽然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346.94 484.88kJmol,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。所以在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙 烯在260370420℃时的失重速率(%)每小时分别为1×10-44×10-39×10-2。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,所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。

  力学性能 它的摩擦系数极小,仅为聚乙烯的15,这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。

  聚四氟乙烯在-196260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能,全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。

  耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。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,也几乎不溶于所有的溶剂, 只在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,所以具有优异的耐候性。

  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,而且击穿电压、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。

PTFE(聚四氟乙烯)的应用:

  PTFE独特的性能使其在化工、石油、纺织、食品、造纸、医学、电子和机械工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。

1、聚四氟乙烯(PTFE) 建筑上应用

  PTFE建筑膜材,比如TACONIC公司生产的SOLUS系列产品,已经广泛应用在大型公共设施:体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、站台等。

  

重量轻

它的重量只是传统建筑材料的一小部分

强度高

玻璃纤维是纺织布料中强度最高的,它甚至比同一直径的钢丝还要牢固

柔韧性

不同与大多数固体建筑材料, 柔软的Solus产品可被拉伸成各种动态的弧线形状

透光性

通过内外表面的均匀透光,就形成了柔和的散射光线

低维护

在织布使用期限内,只需做极少量的清洁工作。因为织布表面的不粘性强,同时又是绷紧的, 所以雨水会把尘土冲洗掉

表面完全惰性化

恶劣的环境,如霉菌,酸雨等将不对织布表面起作用

可焊接性

每个织布构架将被焊接起来成为一体的大顶棚。焊缝的强度会大于织布本身

使用期限长

在其使用期内,PTFE 涂层的玻璃织布几乎无退化。目前, Solus织布估计可使用至少25

防火性能

Solus织布取得A级防火评估,同时它依然保持很强的透光性

1、聚四氟乙烯(PTFE)在防腐蚀性能的应用

   由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊 。而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧 钢机高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。

  密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。PTFE材料具有的耐腐蚀、 耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度高于100℃密封件。如机器、热交换器、高压容 器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。

2、聚四氟乙烯(PTFE)的低摩擦性能在载荷方面的应用

  由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑,比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制 药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污, 就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑(直接承受载荷)的最理想材料。这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的。其具体用途包括用于化工 设备、造纸机械、农业机械的轴承,用作活塞环、机床导轨、导向环;在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块,以及用 作桥梁支座和架桥转体等。

3、聚四氟乙烯(PTFE)在电子电气方面的应用

  PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;利用氟塑料薄膜对氧气透过性大,而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性,可制造氧气传感器;利用氟塑料在高温、高压下发生极向电荷偏离现象的特性,可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等;利用其低折射率的特性,可制造光导纤维。

4、聚四氟乙烯(PTFE)在医疗医药方面的应用

  膨体PTFE材料是纯惰性的,具有非常强的生物适应性,不会引起机体的排斥,对人体无生理副作用,可用任何方法消毒,且具有多微孔结构,从而可用于多种康复解决方案,包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。

5、聚四氟乙烯(PTFE)的防粘性能的应用

   PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质,同时还具有耐高低温优良的特性,从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。其防 粘工艺主要包括两种:把PTFE部件或薄片安装在基体上,以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。

   随着材料应用技术的不断发展,PTFE材料的三大缺点:冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在逐渐被克服,从而使它在光学、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。

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