英文別名:TETRAFLUOROETHYLENE OLIGOMER;TETRAFLUOROETHYLENE RESIN; TEFLON; TEFLON 7A; TEFLON(TM) 30B; TEFLON(TM) 6; TEFLON(TM) 7A; PTFE
中文別名:PTFE;鐵氟龍;特氟龍;teflon;特氟隆;F4;塑料;テフロン(日語)【英文縮寫為PTFE,,商標(biāo)名Teflon®,中文譯名各地不同:大陸譯為特富龍®,,香港譯為特氟龍®,,臺灣譯為鐵氟龍®】
聚四氟乙烯被稱“塑料王”,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(zhǔn)備第二天進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn),可是當(dāng)?shù)诙齑蜷_鋼瓶減壓閥后,,卻沒有氣體溢出,,他們以為是漏氣,可是將鋼瓶稱量時,,發(fā)現(xiàn)鋼瓶并沒有減重,。他們鋸開了鋼瓶,發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末,,這是聚四氟乙烯,。他們研究發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯性質(zhì)優(yōu)良,,可以用于原X彈、炮X等的防熔密封墊圈,,因此美國X方將該技術(shù)在二戰(zhàn)期間一直保密,。直到二戰(zhàn)結(jié)束后,才解密,,并于1946年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)聚四氟乙烯,。
中文商品名“特氟龍”、“特氟隆”(teflon),、“特氟龍”,、“特富隆”,、“泰氟龍”等,。它是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物,其結(jié)構(gòu)簡式為 -[-CF2-CF2-]n- ,,具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性,、耐腐蝕性,是當(dāng)今上耐腐蝕性能材料之一,,除熔融堿金屬金屬,、三氟化氯、和液氟外,,能耐其它一切化學(xué)X品,,在王水中煮沸也不起變化,廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的場合,。有密封性,、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化能力,、耐溫優(yōu)異(能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作),。聚四氟乙烯本身對人沒有X性。
使用溫度 -190~260℃,,允許驟冷驟熱,,或冷熱交替操作。壓力 -0.1~6.4Mpa(全負(fù)壓至64kgf/cm2)(Full vacuum to 64kgf/cm2)它的產(chǎn)生解決了化工,、石油,、制藥等領(lǐng)域的許多問題。聚四氟乙烯密封件,、墊圈,、墊片. 聚四氟乙烯密封件、墊片,、密封墊圈是選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂模塑加工制成,。聚四氟乙烯與其他塑料相比具有耐化學(xué)腐蝕的特點(diǎn),,它已被廣泛地應(yīng)用作為密封材料和填充材料。用作工程塑料,,可制成聚四氟乙烯管,、棒、帶,、板,、薄膜等。一般應(yīng)用于性能要求較高的耐腐蝕的管道,、容器,、泵、閥以及制雷達(dá),、高頻通訊器材,、無線電器材等。分散液可用作各種材料的絕緣浸漬液和金屬,、玻璃,、陶器表面的防腐圖層等。各種聚四氟圈,、聚四氟墊片,、聚四氟盤根等廣泛用于各類防腐管道法蘭密封。此外,,也可以用于抽絲,,聚四氟乙烯纖維——氟綸(國外商品名為特氟綸)。
目前,,各類塑料王制品已在化工,、機(jī)械、電子,、電器,、軍工、航天,、環(huán)保和橋梁等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用,。
聚四氟乙烯(PTFE)使用條件行業(yè) 化工、石化,、煉油,、氯堿、制酸,、磷肥,、制X、農(nóng)X、化纖,、染化,、焦化、煤氣,、有機(jī)合成,、有色冶煉、鋼鐵,、原子能及高分子過濾材料,、高純產(chǎn)品生產(chǎn)(如離子膜電解),粘稠物料輸送與操作,,衛(wèi)生要求高度嚴(yán)格的食品,、飲料等加工生產(chǎn)部門。
使用優(yōu)點(diǎn):耐高溫——使用工作溫度達(dá)250℃,。
耐低溫——具有良好的機(jī)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(shù)化學(xué)X品和溶劑,,表現(xiàn)出惰性,、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿,、水和各種有機(jī)溶劑。
耐氣候——有塑料中的老化壽命,。
高潤滑——是固體材料中摩擦系數(shù)低者,。
不粘附——是固體材料中小的表面張力,不粘附任何物質(zhì),。
無毒害——具有生理惰性,,作為人工血管和臟器長期植入體內(nèi)無不良反應(yīng)。
聚四氟乙烯相對分子質(zhì)量較大,,低的為數(shù)十萬,,高的達(dá)一千萬以上,一般為數(shù)百萬(聚合度在104數(shù)量級,,而聚乙烯僅在103),。一般結(jié)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鏈,,氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結(jié)構(gòu)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(fā)生相變,分子稍微解開,,形成15/7螺旋,。
1、聚四氟乙烯具有“冷流性”,。即材料制品在長時間連續(xù)載荷作用下發(fā)生的塑性變形(蠕變),,這給它的應(yīng)用帶來一定的限制。如當(dāng)PTFE用作密封墊時,,為密封嚴(yán)密而把螺栓擰得很緊,,以致超過特定的壓縮應(yīng)力時,會使墊圈產(chǎn)生“冷流”(蠕變)而被壓扁,。這些缺點(diǎn)可通過加入適當(dāng)?shù)奶盍霞案倪M(jìn)零件結(jié)構(gòu)等方法來克服,。
2、PTFE具有突出的不粘性,,限制了其工業(yè)上的應(yīng)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(shù)為鋼的10~20倍,比多數(shù)塑料大,,其線膨脹系數(shù)隨著溫度的變化而發(fā)生很不規(guī)律的變化,。在應(yīng)用PTFE時,如果對這方面性能注意不夠,,很容易造成損失,。
耐大氣老化性:耐輻照性能和較低的滲透性:長期暴露于大氣中,表面及性能保持不變,。
不燃性:限氧指數(shù)在90以下,。耐酸堿性:不溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑(包括魔酸,,即氟銻磺酸),。抗氧化性:能耐強(qiáng)氧化劑的腐蝕,。酸堿性:呈中性,。
物理性質(zhì):密度:2.1–2.3 g/cm³
聚四氟乙烯的機(jī)械性質(zhì)較軟,。具有非常低的表面能,。
聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列優(yōu)良的使用性能:耐高溫—長期使用溫度200~260度,,耐低溫—在-100度時仍柔軟;耐腐蝕—能耐王水和一切有機(jī)溶劑,;耐氣候—塑料中的老化壽命,;高潤滑—具有塑料中小的摩擦系數(shù)(0.04);不粘性—具有固體材料中小的表面張力而不粘附任何物質(zhì),;無X害—具有生理惰性,;優(yōu)異的電氣性能,是理想的C級絕緣材料,,報(bào)紙厚的一層就能阻擋1500V的高壓,;比冰還要光滑。聚四氟乙烯材料,,廣泛應(yīng)用在國防軍工,、原子能、石油,、無線電,、電力機(jī)械、化學(xué)工業(yè)等重要部門,。產(chǎn)品:聚四氟四乙烯棒材,、管料、板材,、車削板材,。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE,。結(jié)構(gòu)式為:CF3(CF2CF2)nCF3,。20世紀(jì)30年代末期發(fā)現(xiàn),40年代投入工業(yè)生產(chǎn),。性質(zhì) 聚四氟乙烯相對分子質(zhì)量較大,低的為數(shù)十萬,,高的達(dá)一千萬以上,,一般為數(shù)百萬(聚合度在104數(shù)量級,而聚乙烯僅在103),。一般結(jié)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鏈,,氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面,。這種分子結(jié)構(gòu)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(fā)生相變,,分子稍微解開,形成15/7螺旋,。
雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ/mol,,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時,,聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯,。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率(%)每小時分別為1×10-4.4×10-3和9×10-2,??梢姡鬯姆蚁┛稍?260℃長期使用,。由于高溫裂解時還產(chǎn)生劇X的副產(chǎn)物氟和等,,所以要特別注意安全防護(hù)并防止聚四氟乙烯接觸明火。
力學(xué)性能:它的摩擦系數(shù)極小,,僅為聚乙烯的1/5,,這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力極低,,所以聚四氟乙烯具有不粘性,。
聚四氟乙烯在-196~260℃的較廣溫度范圍內(nèi)均保持優(yōu)良的力學(xué)性能,全氟碳高分子的特點(diǎn)之一是在低溫不變脆,。
PTFE密度較大,,為2. 14一2. 20g/cm3,幾乎不吸水,,平衡吸水率小于0. 0l%,。
聚四氟乙烯是典型的軟而弱聚合物,大分子間的相互引力較小,,剛度,、硬度、強(qiáng)度都較小,,在應(yīng)力長期作用下會變形,。
聚四氟乙烯受載時容易出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象,是典型的具有冷流性的塑料,。PTFE的蠕變隨壓縮應(yīng)力,、溫度和結(jié)晶度的不同而異,溫度越高則蠕變越大,。PTFE的結(jié)晶度在55%一80%之間,,蠕變量不超過2%;當(dāng)結(jié)晶度在55%以下和80%以上時,,蠕變量迅速增大。
聚四氟乙烯力學(xué)性能方面優(yōu)異的特性是摩擦因數(shù)小,,在0. 01一0. 10之間,,在現(xiàn)有塑料材料,乃至所有工程材料中小,。
PTFE的摩擦因數(shù)隨滑動速率的增大而增大,,當(dāng)線速度達(dá)到0. 5一1. 0m/s以上時趨于穩(wěn)定;而且靜摩擦因數(shù)小于動摩擦因數(shù),將這種特性用于軸承制造,,可減小其起動阻力,,使之從起動到運(yùn)轉(zhuǎn)都十分平穩(wěn)。PTFE的摩擦因數(shù)隨隨載荷增加而減小,,當(dāng)載荷達(dá)到0. 8 MPa以上時趨于恒定,。在高速、高載荷下,,PTFE的摩擦因數(shù)低于0. O1,。從超低溫到PTFE熔點(diǎn),
其摩擦因數(shù)幾乎不變,,只有在表面溫度高于熔點(diǎn)時,,摩擦因數(shù)為才急劇增大。
由于分子間引力小,,PTFE的硬度低,,易被其他材料磨損。但是,,只要對磨材料表面粗糙度合適,,可在相當(dāng)程度上降低PTEF的磨損量。
耐化學(xué)腐蝕和耐候性:除熔融的堿金屬外,,聚四氟乙烯幾乎不受任何化學(xué)試劑腐蝕,。例如在濃X酸、硝酸,、,,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均無變化,,也幾乎不溶于所有的溶劑,只在300℃以上稍溶于全烷烴(約0.1g/100g),。聚四氟乙烯不吸潮,,不燃,對氧,、紫外線均極穩(wěn)定,,所以具有優(yōu)異的耐候性,。
電性能:聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低,而且擊穿電壓,、體積電阻率和耐電弧性都較高,。
耐輻射性能:聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(104拉德),受高能輻射后引起降解,,高分子的電性能和力學(xué)性能均明顯下降,。
聚合:聚四氟乙烯由四氟乙烯經(jīng)自由基聚合而生成。工業(yè)上的聚合反應(yīng)是在大量水存在下攪拌進(jìn)行的,,用以分散反應(yīng)熱,,并便于控制溫度。聚合一般在40~80℃,,3~26千克力/厘米2壓力下進(jìn)行,,可用無機(jī)的過硫X鹽、有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑,,也可以用氧化還原引發(fā)體系,。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑,,例如全氟辛酸或其鹽類,。
膨脹系數(shù)(25~250℃)10~12×10-5/℃
燒結(jié)工藝:成型收縮率:3.1-5.0%。成型溫度:330-380℃
燒結(jié)條件:好溫度不要超過385度,,不然分子會壞死,,影響質(zhì)量。
燒結(jié)工藝:純PTFE 材料的臨界壓力在27.5 MPa 左右, PTFE材料的壓縮強(qiáng)度隨壓制壓力的升高而減小; 壓縮模量隨所壓制壓力的升高而增加,。后確定PTFE 的成型壓力為27.5 MPa ,。確定的燒結(jié)工藝為: 燒結(jié)溫度380℃, 保溫時間4 h , 升溫速度200 ℃下80 ℃/ h , 200℃以上60 ℃/ h , 冷卻速度為隨爐冷卻。
物料性能
1.長期使用溫度-200--260度,,有卓越的耐化學(xué)腐蝕性,,對所有化學(xué)品都耐腐蝕,摩擦系數(shù)在塑料中低,,
聚四氟乙烯耐氣候
還有很好的電性能,,其電絕緣性不受溫度影響,有“塑料王”之稱,。
2.呈透明或半透明狀態(tài),,結(jié)晶度越高,透明性越差,。原料多為粉狀樹脂或濃縮分散液,,具有極高的分子量,為高結(jié)晶度的熱塑性聚合物,。
3.適于制作耐腐蝕件,,減磨耐磨件,、密封件、絕緣件和醫(yī)療器械零件1 K)
應(yīng)用:聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型,;也可制成水分散液,,用于涂層、浸漬或制成纖維,。
聚四氟乙烯在原子能,、國防、航天,、電子,、電氣、化工,、機(jī)械,、儀器、儀表,、建筑,、紡織、金屬表面處理,、制藥,、醫(yī)療、紡織,、食品,、冶金冶煉等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,,絕緣材料,,防粘涂層等,,,使之成為不可取代的產(chǎn)品,。
聚四氟乙烯具有杰出的優(yōu)良綜合性能,耐高溫,,耐腐蝕,、不粘、自潤滑,、優(yōu)良的介電性能,、很低的摩擦系數(shù)。用作工程塑料,,可制成聚四氟乙烯管,、棒、帶,、板,、薄膜等,一般應(yīng)用于性能要求較高的耐腐蝕的管道,、容器,、泵、閥以及制雷達(dá),、高頻通訊器材,、無線電器材等。在PTFE中加入任何可以承受PTFE燒結(jié)溫度的填充劑,,機(jī)械性能可獲得大大的改善,,同時保持PTFE其它優(yōu)良性能。填充的品種有玻璃纖維,、金屬,、金屬化氧化物、石墨,、二硫化鉬,、碳纖纖、聚酰亞胺,、EKONOL…等,,耐磨耗、極限PV值可提高1000倍,。
聚四氟乙烯管材選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂經(jīng)柱塞擠壓加工制成,。在已知塑料中聚四氟乙烯具有好的耐化學(xué)腐蝕性能及介電性能。聚四氟乙烯編織盤根是一種良好的動密封材料,,是由膨體聚四氯乙烯帶條編織而成,,具有低摩擦系數(shù)、耐磨,、耐化學(xué)腐蝕,、密封性良好、不水解,、不變硬等優(yōu)良性能,。用于各種介質(zhì)中工作的襯墊密封件和潤滑材料,以及在各種頻率下使用的電絕緣件,、電容器介質(zhì),、導(dǎo)線絕緣、電器儀表絕緣等,。聚四氟乙烯 薄膜適用于作電容器介質(zhì),、 特種電纜的絕緣層、導(dǎo)線絕緣,、電器儀表絕緣及密封襯墊,,還可做不粘帶,、密封帶、脫模,、密封圈等,。 此外,生活中用的不粘鍋的內(nèi)襯也使用聚四氟乙烯制作