聚四氟乙烯
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聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,一般稱作“不粘涂層”或“易潔鑊物料”;是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點,幾乎不溶于所有的溶劑。同時,聚四氟乙烯具有耐高溫的特點,它的摩擦系數(shù)極低,所以可作潤滑作用之余,亦成為了易潔鑊和水管內(nèi)層的理想涂料。
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聚四氟乙烯(PTFE)
聚四氟乙烯(英文縮寫為Teflon或[PTFE,F4]),被美譽為/俗稱“塑料王”,中文商品名“鐵氟龍”、“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,具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性(是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一,除熔融金屬鈉和液氟外,能耐其它一切化學(xué)藥品,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溶劑的)、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力、耐溫優(yōu)異(能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作)。聚四氟乙烯它本身對人沒有毒性,但是在生產(chǎn)過程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認為可能具有致癌作用。
溫度 -20~250℃(-4~+482°F),允許驟冷驟熱,或冷熱交替操作。
壓力 -0.1~6.4Mpa(全負壓至64kgf/cm2)(Full vacuum to 64kgf/cm2)
它的產(chǎn)生解決了我國化工、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)腐蝕與的特點,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、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,各類聚四氟乙烯制品已在化工、機械、電子、電器、軍工、航天、環(huán)保和橋梁等國民經(jīng)濟領(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、制藥、農(nóng)藥、化纖、染化、焦化、煤氣、有機合成、有色冶煉、鋼鐵、原子能及高純產(chǎn)品生產(chǎn)(如離子膜電解),粘稠物料輸送與操作,衛(wèi)生要求高度嚴格的食品、飲料等加工生產(chǎn)部門。
使用優(yōu)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(shù)化學(xué)藥品和溶劑,表現(xiàn)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(shù)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(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?,聚四氟乙烯可在 260℃長期使用。由于高溫裂解時還產(chǎn)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等,所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火?! ?/p>
化學(xué)性質(zhì)
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:不溶于強酸、強堿和有機溶劑。
抗氧化性:能耐強氧化劑的腐蝕。
酸堿性:呈中性?! ?/p>
物理性質(zhì)
密度:2.1–2.3 g/cm3
聚四氟乙烯的機械性質(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溶劑;耐氣候—塑料中最佳的老化壽命;高潤滑—具有塑料中最小的摩擦系數(shù)(0.04);不粘性—具有固體材料中最小的表面張力而不粘附任何物質(zhì);無毒害—具有生理惰性;優(yōu)異的電氣性能,是理想的C級絕緣材料。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 。20世紀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)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等,所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火?! ?/p>
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之一是在低溫不變脆?! ?/p>
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。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸,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?! ?/p>
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壓力下進行,可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發(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/℃
聚四氟乙烯制品成型方法匯總
1、模壓法
2、推壓法
3、皮囊法
4、噴涂法
5、編織法
6、纏繞法
7、滾壓法
8、擠壓法
9、粘接法
10、焊接法
11、熱定型法
12、機加工法
聚四氟乙烯燒結(jié)工藝
成型收縮率:3.1-5.0%
成型溫度:330-380℃
燒結(jié)條件:最好溫度不要超過385度,不然分子會壞死,影響質(zhì)量?! ?/p>
物料性能
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)在塑料中最低,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)
4、
成型性能
1. 結(jié)晶料,吸濕小.
2.流動性差,極易分解,分解時產(chǎn)生腐蝕氣體。宜嚴格控制成型溫度,模具應(yīng)加熱,澆注系統(tǒng)對料流阻力應(yīng)小。
3.粉狀樹脂常采用粉末粉末冶金法成型,使用燒結(jié)方法。燒結(jié)溫度360-375度,不可超過410度。 乳液樹脂通常用冷擠出再燒結(jié)的工藝加工,可在物品表面形成防腐層。如需要求制品透明性,韌性好,應(yīng)采取快速冷卻。也可采取擠壓成型,可以擠出管、棒、型材。
4、PTFE熔體粘度很高,容體粘度隨剪切應(yīng)力的增大而減小,顯示其非牛頓流體的特性。
5、二次加工,可以熱壓復(fù)合、焊接、粘結(jié)、增強、機械加工等,以制得最終產(chǎn)品。
6、最好用曲線燒結(jié)第一步在120度進行干燥
第二步如填充石墨或二流化墨在250度要進行溫度處理。
3、第三步在345度處理一次
4、第四步在375度進行處理
5、第五步降溫不要太快
聚四氟乙烯應(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、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,它的機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最好的耐化學(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。它是由膨體聚四氯乙烯帶條編織而成。聚四氟乙烯編織盤根是一種良好的動密封材料。它是由膨體聚四氯乙烯帶條編織而成。它具有低摩擦系數(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)、道線絕緣、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。
聚四氟乙烯分類及其填充產(chǎn)品
通用材料
各種棒、管、板膜、帶、繩、盤根、墊片,及用石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維作為填充物,來提高純聚四氟乙烯力學(xué)性能.
防腐類
1.管道及配件:純聚四氟乙烯管;聚四氟乙烯內(nèi)襯管;外纏玻鋼鋼管;鋼復(fù)合法蘭;
2.化工容器內(nèi)襯:聚四氟乙烯內(nèi)襯釜;聚四氟乙烯內(nèi)襯槽;聚四氟乙烯內(nèi)襯塔;
3.熱交換器;
4.波紋伸縮管;
5.閥門及泵的主要部件;
6.鋼絲增強滿壓軟管;
7.過濾材料。
聚四氟乙烯膜經(jīng)過縱橫雙向拉伸內(nèi)大量氣孔,是一種新材料,將它與其他織物復(fù)合,即可制成煙塵固相防腐過濾袋或良好的防水透氣、防風得暖的雨具運動服、防寒服、特種防護服和輕便帳篷,制藥用空氣壓縮空氣、各種溶劑的無菌過濾及電子工業(yè)中高純氣體的過濾?! ?/p>
密封類
1.靜密封:夾層墊片;坐料帶;彈性密封帶;
2.動密封(編制盤根、環(huán)形密封件):V型密封體——用于軸、活塞桿、閥門;渦輪泵內(nèi)密封件;聚四氟乙烯與橡膠的復(fù)合密封環(huán);帶波紋管可伸縮的機械密封?! ?/p>
承荷類
1.填充聚四氟乙烯軸承,用于食品化工造紙、紡織機械;
2.多孔銅浸漬氟塑料金屬軸承,可在高溫高壓干摩擦、真空條件下正常使用;
3.聚四氟乙烯纖維軸承的聚四氟乙烯纖維與玻纖或其他纖維混紡的復(fù)合織物制成的軸承內(nèi)襯,用于低速高負荷;
4.填充聚四氟乙烯活塞環(huán),導(dǎo)向環(huán),機床導(dǎo)軌和橋梁滑塊;
絕緣類
1.電線電纜的C級絕緣材料;
2.雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子引水管和熱電偶的護套;
3.高頻、超高頻通訊設(shè)備和雷達的微波絕緣材料;
4.印刷線路基板及馬達、變壓器(含氣體變壓器)絕緣材料;
5.空調(diào)、電子爐、各種加熱器及六氟化硫斷路器的絕緣材料;
防粘類
1.漿紗機熱輥上的聚四氟乙烯玻璃布包覆層——可免除化學(xué)漿料形成的粘輥現(xiàn)象,大大提高生產(chǎn)速率和坯布質(zhì)量;
2.食品工業(yè)的微波干燥輸送帶——較之其他材料的輸送帶有不吸收微波能量,不粘物因之有節(jié)電、清潔優(yōu)點;
3.聚乙烯袋裝封口的熱合套防粘材料;
4.防粘涂層——用于廚房用鍋、烘面包的烤模、冷凍食品儲存托盤、電熨斗托底、復(fù)印機夾輥;
耐溫類
1.微波爐的驅(qū)動傳動裝置,如微波爐的連軸器、滾輪;
2.各種制冷機、空調(diào)、制氧機、壓縮機的耐溫配件;
其他類
3.其他管、瓶、濾布等醫(yī)療器材。
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