第26卷第5期高分子材料科学与工程
Vol.26,No.5
2010年5月
POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN G
May 2010
聚四氟乙烯膜的制备及性能
黄庆林,肖长发,胡晓宇,边丽娜
(天津工业大学材料科学与化学工程学院,中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室,天津300160)
摘要:以聚乙烯醇(PVA )为成膜载体,由聚四氟乙烯(PTFE )分散乳液制得PTFE 疏水膜,分析和讨论了膜烧结后的组成、动态力学性能的变化,用扫描电子显微镜(SEM )观察了膜表面形貌。结果表明:(1)制备的PTFE 膜较PTFE 在组成上无明显变化;(2)经定长和松弛状态烧结的PTFE 膜,其DMA 谱图的α转变较PTFE 未发现较大变化;(3)经定长状态下烧结后所得PTFE 膜中原纤网络结点之间构成了较为疏松的微孔结构,而在松弛状态下烧结所得膜的微孔结构较为致密。
关键词:聚四氟乙烯;聚乙烯醇成膜载体;平板膜;性能
中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:100027555(2010)0520123204
收稿日期:2009204207
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)重点课题“高性能聚烯烃中空纤维超/微滤膜制备关键技术”
(2007AA030304)通讯联系人:肖长发,主要从事功能纤维材料研究, E 2mail :cfxiao @https://www.doczj.com/doc/101595062.html,
聚四氟乙烯具有极其良好的化学稳定性,耐强酸、强碱和耐多种化学产品的腐蚀以及宽广的耐温性能,因此,在特殊的分离环境中,PTFE 是一种理想的分离过滤材料[1,2]。PTFE 的表面张力为(22～33)×10-3N/m ,极好的疏水性使其成为膜蒸馏以及防水透气材料的首选材料[3]。但PTFE 的缺点是无合适的溶剂使其溶解,而且即使加热到分解温度也很难流动,因此PTFE “不溶不熔”的特性使其加工性能很差[4]。目前
制备PTFE 微孔膜的主要方法为双向拉伸法[5],即通
过将PTFE 树脂预压膜,烧结成型后再经双向拉伸形
成具有裂隙孔结构的微孔膜,而采用PTFE 分散乳液
制备薄膜的方法专利和文献尚未见报道。本文以PVA 为成膜载体,采用PTFE 分散乳液制备PTFE/PVA 共混膜,经烧结处理除去共混膜中的PVA 而制
得PTFE 膜。1 实验部分1.1 实验材料
PVA :2099型,山西三维集团股份有限公司;PTFE 浓缩分散乳液:型号FR301B ,上海三爱富新材
料有限公司,性能参数如Tab.1所示。
T ab.1 Characteristics of PTFE suspension
Solid content
(%)Nonionic surfactant content (%)
Average particle
size (
μm )Viscosity (Pa ?s )Density (g/cm 3)p H 60
5
0.19
25×10-3
2.20
9
note :typical values
1.2 样品制备
将PTFE 分散乳液破乳后得到的PTFE 粒状树脂
压制成膜,将所得膜在380℃烧结2min ,得到的样品记为PTFE 膜。按一定配比将PTFE 乳液和PVA 均匀溶解分散在去离子水中配成铸膜液,在洁净玻璃板上刮膜后在0℃的无水乙醇中固化成膜,得到PTFE/PVA 共混膜。将PTFE/PVA 膜烘干后分别在松弛和
定长状态下在380℃烧结2min 制得PTFE 膜,记为P 2PTFE 膜。1.3 测试与分析1.3.1 结构及性能测试:用德国Bruker 公司Ten 2sor37型傅里叶红外光谱(F T 2IR )仪,采用衰减全反射(A TR )技术对膜化学结构进行分析;用德国N ET 2ZSCH 公司DMA 242C 型动态粘弹谱分析(DMA )仪
对膜进行动态力学分析,升温速率10℃/min ,空气氛围,温度范围-100℃～200℃;用德国N ETZSCH 公司STA409PC 型热分析仪对膜的热性能进行分析,升、降温速率10℃/min ,空气氛围,温度范围100℃～700℃;用荷兰FEI 公司Quanta200型扫描电子显微镜(SEM )观察膜的形貌。1.3.2 接触角测定:用北京金盛鑫检测仪器有限公司J YSP 2180型接触角测量仪测定膜5个不同位置上的接触角,求取其平均值。当水滴落在膜上10s 时开始照相读数,取接近平均值的水滴照片为膜的水接触角照片。2 结果与讨论2.1 FT 2IR 分析
PTFE 和PTFE/PVA (5/1,10/1,15/1)、P 2PTFE
膜的F T 2IR 谱图如Fig.1所示。1250cm -1处为PTFE 的CF 2伸缩振动特征峰,1149cm -1处为CF 2的变形振动峰,而638cm -1处为CF 2的扇形振动峰[6]。Fig.1a 、Fig.1b 和Fig.1c 中,除PTFE 的特征峰外,也可观察到PVA 的特征峰,如在3291cm -1处为OH 的伸缩振动,2940cm -1、1447cm -1和851cm -1处为CH 2的特征峰。在Fig.1a ’,Fig.1b ’和Fig.1c ’中,不同比例PTFE 与PVA 共混膜经烧结后,PVA 的特征峰消失,除在2360cm -1处出现新的吸收峰外,谱图与纯PTFE 相似。可见,以PVA 为制膜载体制备的P 2PTFE 膜较PTFE 在化学组成上无明显变化
。
Fig.1 FT 2IR spectra of membranes PTFE/PVA
a :5/1;
b :10/1;
c :15/1;P 2PTFE :a ’:5/1;b ’:10/1;c ’:15/1;P :PTFE
2.2 动态力学分析
在PTFE 的动态力学谱图(见Fig.2)中,α损耗表
征PTFE 非晶部分的主转变,即玻璃化转变温度;β损耗的变化表征所测PTFE 存在不同的晶型。Fig.2(a 、c 、d )可见,PTFE/PVA 共混膜及不同状态烧结后的膜
的α转变峰较宽,Fig.2b 中PTFE 的α转变峰尖而窄,与其对应的T g 未发生明显偏移,表明在PTFE/PVA
共混膜中,因PVA 的存在使得PTFE 的链段更易运
动,烧结后的膜T g 与PTFE 膜并未发生明显变化。b 、d 为松弛烧结,c 为定长烧结,可以看出,经定长烧结
后PTFE 的β损耗温度低于松弛烧结,这可能与烧结过程中紧张或松弛状态对PTFE 结晶晶型的影响不同有关
。
Fig.2 DMA diagram of membrane samples
a :PTFE/PVA ;
b :PTFE ,relax sintering ;
c :P 2PTFE ,fixe
d sin 2tering
;d :
P 2PTFE ,relax sintering
(a )
(b )
Fig.3 Thermogravimetry curves of membranes PTFE/PVA :a :1/0;b :15:1;c :10:1;d :5:1
2.3 热重分析
Fig.3为试样的热失重曲线(Fig.3a )和微分曲线
(Fig.3b )。由Fig.3a 可以看出,PTFE/PVA 共混膜有
两个热失重阶段,第一阶段从200℃～400℃,第二阶
421高分子材料科学与工程2010年
段从500℃～700℃。PVA 的加入降低了PTFE 膜的起始分解温度。并且随着PVA 含量增加,起始分解温度愈加向低温侧偏移。共混膜的第一个失重阶段是因PVA 分解造成的,其最大失重速率出现在365℃附近,不同比例共混膜第一阶段的最大热失重速率并无明显变化。当温度继续升高到400℃以上,PVA 基本被除去,试样达到质量稳定阶段,试样中仅为PTFE ,这也与前文F T 2IR 结果相一致。试样的第二个失重阶段是因PTFE 分解所致,从Fig.3a 中可见,起始分解温度在569℃左右,不同比例的P 2PTFE 膜其起始分解温度也基本相近。因此,以PVA 为成膜载体制得的P 2PTFE 膜仍保持了PTFE 原有的良好热稳定性。2.4 亲水性
PTFE 是所有聚合物当中表面自由能最低的聚合
物,疏水性强。PTFE 对水的接触角为114°～115°,平
衡吸水率小于1%[7],而PVA 含有亲水基团-OH ,易
与水分子形成分子间氢键,是一种亲水性聚合物[8]。分别对3种试样进行水接触角的测试,结果如Tab.2。
T ab.2 W ater contact angle of PTFE/PVA membrane
and PTFE membranes
Sample PTFE/PVA membrane P 2PTFE membrane PTFE membrane Average value
63.20°
109.21°
119.23°
从Tab.2中看出,PTFE/PVA 共混膜平均水接
触角为63.20°
(Fig.4a ),P 2PTFE 膜的平均水接触角为109.21°
(Fig.4b ),比PTFE 膜的水接触角(Fig.4c )略低,但仍保持较强的疏水性。因此,以PVA 为成膜载体制备的P 2PTFE 微孔膜保持了较强的疏水性。Fig.4是试样的水接触角照片
。
Fig.4 W ater contact angle of
membranes
Fig.5 SEM micrographs of P 2PTFE and PTFE membrane
2.5 形貌观测
Fig.5为本研究制得的P 2PTFE 膜的SEM 结果,
将PTFE/PVA 共混膜分别在松弛和定长条件下烧结除去PVA 后,从高温炉中移出冷却至室温,纯PTFE 膜采用相同的烧结处理条件,用SEM 观测所得结果。从Fig.5可以看出,P 2PTFE 膜在松弛条件下烧结,形成致密膜(Fig.5a ),而在定长条件下烧结形成了微孔结构。分析可知,在PVA 载体中,PTFE 树脂颗粒形成均匀分散结构,在烧结去除PVA 过程中,膜结
构发生收缩,PTFE 树脂颗粒部分粘合,形成疏松的微
孔结构(Fig.5b );此外,P 2PTFE 膜在外界张力作用下熔融粘结,沿定长方向PTFE 大分子发生滑移,形成原纤化结构(Fig.5b )。
如Fig.5d 所示,PTFE 定长烧结后仍较为致密(较Fig.5d ),这是由于在烧结前的压膜过程中使PTFE 树脂之间粘合比较紧密,即使在定长烧结,结构
也较为致密。P 2PTFE 及PTFE 在松弛条件下,烧结的膜迅速冷却之后体积发生收缩,导致膜表面微孔闭
5
21 第5期黄庆林等:聚四氟乙烯膜的制备及性能
合,形成致密结构(Fig.5a、Fig.5c)。这也是前文分析的松弛状态烧结较定长状态烧结得到的PTFE膜的断裂强度较高的原因之一。
3 结论
以PVA为成膜载体,通过PTFE分散乳液制备出热稳定性良好、强疏水性的PTFE膜,表明以PVA为成膜载体制备的PTFE微孔膜保持了PTFE的各种优异性能,经烧结处理后可制得具有原纤化微孔结构特征的PTFE膜。
参考文献:
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ultrafiltration membranes with good antifouling characteristics[J].
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Preparation and Properties of Poly(T etrafluoroethylene)Membrane
HUAN G Qing2lin,XIAO Chang2fa,HU Xiao2yu,B IAN Li2na
(Depart ment of M aterial Science&Chem ical Engi neeri ng,Tianji n Polytechnic
U niversity,the Key L aboratory of Hollow Fiber Mem brane M aterial and Process of
M i nist ry of Education,Tianji n300160,Chi na)
ABSTRACT:Poly(tetrafluoroethylene)(PTFE)hydrophobic membranes were prepared by the PTFE concentrated suspension with poly(vinyl alcohol)(PVA)as membrane carrier.The constitution,thermal stability,dynamic me2 chanical performance of the membrane were studied.The structure and morphology were characterized by scanning electronic microscopy(SEM).Results show that:(1)there is no obvious difference in constitution compared with pure PTFE.(2)there is no change on the dynamic mechanical analysis(DMA)αtransformation temperature of the membrane by the fixed setting sintering and the relax setting one.(3)the micro pores among the fibrils net nodes in the membrane are loose by fixed setting sintering while compact by relax setting sintering.
K eyw ords:poly(tetrafluoroethylene);PVA membrane carrier;flatsheet membrane;property 621高分子材料科学与工程2010年
1．聚四氟乙烯 聚四氟乙烯是用于密封的氟塑料之一。聚四氟乙烯以碳原子为骨架，氟原子对称而均匀地分布在它的周围，构成严密的屏障，使它具有非常宝贵的综合物理机械性能(表14—9)。聚四氟乙烯对强酸、强碱、强氧化剂有很高的抗蚀性，即使温度较高，也不会发生作用，其耐腐蚀性能甚至超过玻璃、陶瓷、不锈钢以至金、铂，所以，素有“塑料王”之称。除某些芳烃化合物能使聚四氟乙烯有轻微的溶胀外，对酮类、醇类等有机溶剂均有耐蚀性。只有熔融态的碱金属及元素氟等在高温下才能对它起作用。 聚四氟乙烯的介电性能优异，绝缘强度及抗电弧性能也很突出，介质损耗角正切值很低，但抗电晕性能不好。聚四氟乙烯不吸水、不受氧气、紫外线作用、耐候性好，在户外暴露3年，抗拉强度几乎保持不变，仅伸长率有所下降。聚四氟乙烯薄膜与涂层由于有细孔，故能透过水和气体。
聚四氟乙烯在200℃以上，开始极微量的裂解，即使升温到结晶体熔点327℃，仍裂解很少，每小时失重为万分之二。但加热至400℃以上热裂解速度逐渐加快，产生有毒气体，因此，聚四氟乙烯烧结温度一般控制在375～380℃。 聚四氟乙烯分子间的范德华引力小，容易产生键间滑动，故聚四氟乙烯具有很低的摩擦系数及不粘性，摩擦系数在已知固体材料中是最低的。 聚四氟乙烯的导热系数小，该性能对其成型工艺及应用影响较大。其不但导热性差，且线膨胀系数较大，加入填充剂可适当降低线膨胀系数。在负荷下会发生蠕变现象，亦称作“冷流”，加入填充剂可减轻蠕变程度。 聚四氟乙烯可以添加不同的填充剂，选择的填充剂应基本满足下述要求：能耐380℃高温即四氟制品的烧结温度；与接触的介质不发生反应；与四氟树脂有良好的混入性；能改善四氟制品的耐磨性、冷流性、导热性及线膨胀系数等。常 用的填充剂有无碱无蜡玻璃纤维、石墨、碳纤维、MoS 2、A1 2 3 、CaF 2 、焦炭粉及 各种金属粉。如填充玻璃纤维或石墨，可提高四氟制品的耐磨、耐冷流性，填充MoS 2 可提高其润滑性，填充青铜、钼、镍、铝、银、钨、铁等，可改善导热性，填充聚酰亚胺或聚苯酯，可提高耐磨性，填充聚苯硫醚后能提高抗蠕变能力，保证尺寸稳定等。在相同的温度条件下，填充后的聚四氟乙烯其抗压强度(表 14-10)、压缩弹性模量(表14-11)、抗弯强度(表14-12)、硬度(表14-13)、摩擦系数和耐磨耗性(表14-14)、热导率(表14-15)均比纯四氟乙烯高。但抗拉强度和伸长率则有所下降，线膨胀系数(表14-15)也减小。 表14-10不同温度下加填充剂前后聚四氟乙烯的抗压强度① (Pa)
大家知道聚四氟乙烯薄膜和其它塑料薄膜的生产是有区别的，加工工艺也不同，四氟薄膜具有高绝缘、耐腐蚀、耐热、耐寒及耐老化特性。四氟薄膜是通过车削得来的，是用悬浮聚四氟乙烯树脂经模压成管状压坯、放在烘箱中进行烧结、然后冷却成熟毛坯，然后经车床或切削机器车削而成，所以许多人都叫聚四氟乙烯车削膜。PTFE车削膜应卷取平整，端面整齐，薄膜表面不能有折痕、裂纹、孔洞、机械损伤及其它影响使用要求的缺陷。厚度公差应符合轻工部专业标准为QB4876-2015允许范围。 聚四氟薄膜车制出来的是一种不定向薄膜，表面有点暗，这和四氟车削板情况是相同的。为了能使车削薄膜分子更紧密一些，增强它的耐压性能，并使车削薄膜的厚薄更均匀。我们通过压延的方法，对车削薄膜再加工，制作成为定向薄膜，压延后的薄膜分子结构紧密，压缩强度增大，表面光洁挺括，外观更平整,高密度,半透明、或透明状。车制出来的薄膜厚度一般比较厚一些，通过压延也可以得到更薄的产品，压延过程有偏差就会造成薄膜厚薄不均现象，不定向薄膜经压延1.1-1.8倍为半定向薄膜。 主要用途：聚四氟乙烯薄膜定向膜用于制造电容器；半定向膜用于导线绝缘；不定向膜用于电器仪表接线绝缘或用作密封衬垫材料，也可以用来为脱粘和脱模用材料，高频加热电缆、航天航空等军事行业耐温导线、通讯电线及电缆等高科技尖端技术方面。PTFE定向薄膜的规格较多，定做时需要根据规格要求，生产好车削膜，再进行压延定向，压延时的厚度不能太厚，否则压下去达不到要求的厚度；如果车削膜太薄，又起不到压延定向的作用，另外，还有压延机温度的控制也是非常重要的因素，四氟车削薄膜只有在一定的温度范围内，操作比较容易和保证质量。二辊之间的保持平行确保定向薄膜厚薄均匀。
第26卷第5期高分子材料科学与工程 Vol.26,No.5 2010年5月 POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN G May 2010 聚四氟乙烯膜的制备及性能 黄庆林,肖长发,胡晓宇,边丽娜 (天津工业大学材料科学与化学工程学院,中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室,天津300160) 摘要:以聚乙烯醇(PVA )为成膜载体,由聚四氟乙烯(PTFE )分散乳液制得PTFE 疏水膜,分析和讨论了膜烧结后的组成、动态力学性能的变化,用扫描电子显微镜(SEM )观察了膜表面形貌。结果表明:(1)制备的PTFE 膜较PTFE 在组成上无明显变化;(2)经定长和松弛状态烧结的PTFE 膜,其DMA 谱图的α转变较PTFE 未发现较大变化;(3)经定长状态下烧结后所得PTFE 膜中原纤网络结点之间构成了较为疏松的微孔结构,而在松弛状态下烧结所得膜的微孔结构较为致密。 关键词:聚四氟乙烯;聚乙烯醇成膜载体;平板膜;性能 中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:100027555(2010)0520123204 收稿日期:2009204207 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)重点课题“高性能聚烯烃中空纤维超/微滤膜制备关键技术” (2007AA030304)通讯联系人:肖长发,主要从事功能纤维材料研究, E 2mail :cfxiao @https://www.doczj.com/doc/101595062.html, 聚四氟乙烯具有极其良好的化学稳定性,耐强酸、强碱和耐多种化学产品的腐蚀以及宽广的耐温性能,因此,在特殊的分离环境中,PTFE 是一种理想的分离过滤材料[1,2]。PTFE 的表面张力为(22～33)×10-3N/m ,极好的疏水性使其成为膜蒸馏以及防水透气材料的首选材料[3]。但PTFE 的缺点是无合适的溶剂使其溶解,而且即使加热到分解温度也很难流动,因此PTFE “不溶不熔”的特性使其加工性能很差[4]。目前 制备PTFE 微孔膜的主要方法为双向拉伸法[5],即通 过将PTFE 树脂预压膜,烧结成型后再经双向拉伸形 成具有裂隙孔结构的微孔膜,而采用PTFE 分散乳液 制备薄膜的方法专利和文献尚未见报道。本文以PVA 为成膜载体,采用PTFE 分散乳液制备PTFE/PVA 共混膜,经烧结处理除去共混膜中的PVA 而制 得PTFE 膜。1 实验部分1.1 实验材料 PVA :2099型,山西三维集团股份有限公司;PTFE 浓缩分散乳液:型号FR301B ,上海三爱富新材 料有限公司,性能参数如Tab.1所示。 T ab.1 Characteristics of PTFE suspension Solid content (%)Nonionic surfactant content (%) Average particle size ( μm )Viscosity (Pa ?s )Density (g/cm 3)p H 60 5 0.19 25×10-3 2.20 9 note :typical values 1.2 样品制备 将PTFE 分散乳液破乳后得到的PTFE 粒状树脂 压制成膜,将所得膜在380℃烧结2min ,得到的样品记为PTFE 膜。按一定配比将PTFE 乳液和PVA 均匀溶解分散在去离子水中配成铸膜液,在洁净玻璃板上刮膜后在0℃的无水乙醇中固化成膜,得到PTFE/PVA 共混膜。将PTFE/PVA 膜烘干后分别在松弛和 定长状态下在380℃烧结2min 制得PTFE 膜,记为P 2PTFE 膜。1.3 测试与分析1.3.1 结构及性能测试:用德国Bruker 公司Ten 2sor37型傅里叶红外光谱(F T 2IR )仪,采用衰减全反射(A TR )技术对膜化学结构进行分析;用德国N ET 2ZSCH 公司DMA 242C 型动态粘弹谱分析(DMA )仪
聚四氟乙烯（铁氟龙，PTFE、F4、四氟、特氟龙、铁氟龙、塑料王）是用于密封的氟塑料之一，其具有高耐腐蚀，耐高低温，物理性能稳定等特点。素有“塑料王”的美称。它是由四氟乙烯用悬浮法或分散法聚合而成，具有非常优良的耐高、低温性能，可在-180～260℃的范围内长期使用，几乎耐所有的化学药品，在侵蚀性极强的王水中煮沸也不起变化，摩擦系数极低，仅为0．04。聚四氟乙烯不吸水、电性能优异，是目前介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。它的耐腐蚀性能甚至超过不锈钢、金、铂、陶瓷，聚四氟乙烯密封圈，聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯管材制品等制品，在市场上广受好评。 图一聚四氟乙烯图源：网络 聚四氟乙烯为什么耐腐蚀性如此之好？ 我们看看它的结构简式：-[-CF2-CF2-]n-。C-F共价键决定了它耐腐蚀的优越性，氧化，氯化等一些反应不能给C-F共价键带来破坏，由于C-C共价键通常处于C-F共价键的保护之中，也就是说其他原子很难接近C-C键之间的电子云就被F原子的电负性排斥走了，因此聚四氟乙烯不跟绝大多已知的强化学性试剂，强酸强碱、水和各种有机溶剂反应，其耐腐蚀性不言而喻。 另外，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。温度低于19℃时，形成13/6螺旋；在19℃发生相变，分子稍微解开，形成15/7螺旋，这也是聚四氟乙烯拥有抗腐蚀的重要原因。 下面是聚四氟乙烯腐蚀性能参考表：
聚四氟乙烯合成方法 ——乳液合成法 此法属自由基聚合反应。在此法中. 使用的单体为气体四氟乙烯。具体方式如下:先向一个压力容器中加入一定量的水, 然后将自由基引发剂、乳化剂、 pH 值调节剂以及一些其它必要试剂以一定的顺序加入其中, 再将气体四氟乙烯单体通入反应器发生反应, 生成聚四氟乙烯颗粒。所用的表面活性剂一般为氟化型, 而引发剂一般使用水溶性过硫酸盐:但使用水溶性过硫酸盐作为引发剂时应注意一个原则:反应温度高于 50℃时,只单独使用此引发剂可以了;当温度在 5~ 50℃之间时, 需再加入一些还原剂, 如铁盐、硝酸盐和二硫酸钠等。此法所得的聚四氟乙烯颗粒尺寸一般较大。如 Bladel[3】合成的聚四氟乙烯颗粒尺寸在 50~150 nm 范围内, 平均粒子直径为 100 nm。因乳液合成法所获得的粒子一般是悬浮在溶液中, 此聚合过程并不是一个真正意义上的液相聚合反应, 有时把它称作悬浮聚合反应。乳化聚合反应具有高转化率、高反应速率以及可获得高分子量的聚四氟乙烯颗粒的优点。 膨胀聚四氟乙烯成型工艺 膨胀聚四氟乙烯的成型分两个阶段。第一阶段将 PTFE 散树脂与润滑助剂按 一定比例混合。放置一定时间后预成型, 然后将糊膏挤压成纵向排列纤维状的预成型品经干燥去除助剂; 第二阶段在低于聚四氟乙烯熔点的温度下进行高速拉伸, 再在高于熔点的温度下对处于拉伸状态的聚四氟乙烯半成品进行热定形,即可得到膨胀聚四氟乙烯制品。其工艺流程如下: (1混料将聚四氟乙烯树脂与助挤剂按一定质量比例, 混合均匀。选用分散树脂,它有良好的成纤性,粒子问的凝聚力低,分子链受到很小的剪切作用就会沿粒子长轴方向排列, 形成线形结晶。加入助挤剂可以增加颗粒问的粘连, 降低树脂颗粒间及树脂与容器间的摩擦力,提高加工性能。助挤剂通常可用石油醚、甲苯、丙酮、煤油、石蜡等。 (2预成型将混合料压制成与推压机膜腔相同形状的坯体。
聚四氟乙烯及电线挤出工艺
聚四氟乙烯及电线挤出工艺 目录 第一节聚四氟乙烯材料介绍 1聚四氟乙烯： 2聚四氟乙烯的种类及用途 3聚四氟乙烯的结构特点 4聚四氟乙烯的性能 4.1物理性能 4.2聚四氟乙烯电绝缘性能 4.2.1PTFE绝缘电线的电特性 4.2.1.1不同频率下的介电常数 4.2.1.2不同频率下的介质损耗 4.2.1.3绝缘电阻 4.2.1.4击穿场强 4.2.1.5抗电弧能力 4.3耐热性 4.4耐化学稳定性 4.5力学性能 4.6耐湿性和耐水性 4.7耐气候性 4.8耐辐照性 4.9其他性能 5聚四氟乙烯在电线电缆中应用 第二节聚四氟乙烯绝缘电线挤出材料选用1原材料的选择 1.1聚四氟乙烯树脂粉 1.2助推剂 1.3着色剂 1.3.1糊状着色剂 1.3. 2.粉状着色剂 2.原材料的保管和处理 第三节聚四氟乙烯绝缘电线挤出工艺流程1.工艺流程图 2工序 2.1工序一：过筛与计量 2.2工序二：混合 2.3工序三：熟化 2.4工序四：预压 2.5工序五：推挤绝缘 2.5.1挤压装置： 2.5.2模具
2.5.2.1阳模 2.5.2.2阴模 2.5.3推机绝缘 2.6工序六：烘干，烧结，冷却 2.6.1烘干 2.6.2烧结 2.6.3冷却 2.6.4温度曲线 2.7主要工艺参数示例 2.8聚四氟乙烯绝缘电线常出现的质量问题及解决方法第四节安全注意事项及劳动纪律 1材料使用安全规定 2劳动纪律及安全生产规定
聚四氟乙烯及电线挤出工艺简介 第一节 聚四氟乙烯材料介绍 1聚四氟乙烯： 聚四氟乙烯简称F-4,英文名称Polyterafluoroethylene(PTFE 或TFE),是一种工程材料，它具有其他各种工程塑料的特点,而其优异性能是其他各种工程塑料所不可比拟的;它的广泛的频率范围及高低温使用范围、优异的化学稳定性,高的电绝缘性,突出的表面不粘性,良好的润滑以及耐大气老化性能,使聚四氟乙烯在解决工业各部门的有关技术中,属于其他塑料之上. 2聚四氟乙烯的种类及用途 聚四氟乙烯按聚合方法的不同,分为悬浮聚四氟乙烯和分散聚四氟乙烯两大类.悬浮聚四氟乙烯树脂系白色粉末,颗粒较大,经适当的后处理,可得到不同颗粒度的粉末.这种粉状树脂用于模压,压延加工成型，而不直接用于电线电缆的生产。用于电线电缆绝缘时，应将悬浮聚四氟乙烯模压，烧结成圆柱型坯料，再在车床上车削成聚四氟乙烯薄膜。这种薄膜又称熟料带，供电线电缆绕包绝缘用。分散聚四氟乙烯又分为粉末和浓缩分散液两种型态。其中：粉状分散树脂在加入一定量的助剂（如石油醚）及填料（如石英粉）经混合后，专供推压成型，适用于电线电缆等薄壁制品的推压加工，在目前电线生产中应用较多：也可将粉状分散树脂推压成型，然后滚压成薄膜（又称生料带）供细线径电线绝缘或电线护套绕包用。聚四氟乙烯浓缩分散液主要供浸渍多孔材料（如石棉，玻璃，纤维编织）及粉末冶金法制成的金属轴承的表面涂层用。聚四氟乙烯绝缘电磁线及耐高温电线的玻璃纤维编织层就是聚四氟乙烯浓缩液涂制用的。 3聚四氟乙烯的结构特点 聚四氟乙烯由四氟乙烯聚合而成，其分子结构为： 聚四氟乙烯是分子结构完全对称的无枝化线性聚合物，密度为（2.280~2.295）g/cm 3结晶度达93%~98%，几乎是一个完全结晶的聚合物。 在已知的高分子键中，C-F 键是最牢固的键之一，键能高达460Kj/mol ，大分子主碳键的周围被氟原子的紧密的保卫着，使C-C 键不受一般活泼分子的侵袭。此外，氟原子体积较大，相互排斥，整个大分子链呈螺旋状，在大分子的主链上具有对称的氟原子，所以电性中和，整个分子不带极性。这种结构的特殊性使聚四氟乙烯具有优良的耐热性，耐化学药品性和耐溶剂的稳定性，高电绝缘性，表面不粘性，和润滑性等，并具有极高的熔融粘度。 4聚四氟乙烯的性能 4.1物理性能 聚四氟乙烯是一种高结晶度的聚合物，它的螺旋状结晶的晶格距离变化在19℃.29℃和327℃有转折点，即晶体在这三个温度上下，其体积会发生突变。因此，19℃和327℃这两个温度的转变点，对聚四氟乙烯的加工工艺来说是很 n F F F F C C
聚四氟乙烯的制备和应用 1. 聚四氟乙烯的简述 随着社会文明的进步和科学技术的发展，材料化学也在日新月异地发展，许多新型的无机材料越来越多地被使用在日常生活中。聚四氟乙烯（PTFE）作为一种新型的无机非金属材料，在人们的生活和生产实践中起着举足轻重的作用。 四氟乙烯（TFE）的发现首先是被用于冰箱的制冷剂。1938年4月6日，杜邦公司（Do Pont）的研究员Plunkett和他的助手首次从装有TFE的钢瓶中得到了粉末状的聚四氟乙烯（PTFE），引起杜邦公司的重视，并探索其聚合条件及材料的性能和应用前景。在第二次世界大战中，PTFE以其优异的性能被列为军需品，同时其专利也被保护起来。直到1946年JAC才报导了杜邦公司在聚四氟乙烯的研究工作，同时美国专利局批准了多项专利。 聚四氟乙烯的性能特点主要有耐高低温性、耐化学腐蚀和耐候性、摩擦系数低、优异的电气绝缘性、自润滑性和非粘附性等众多优良品质，因此聚四氟乙烯被用于防腐材料、无油润滑材料、电子设备的高级介质材料、医学材料、防粘材料等。虽然PTFE材料具有其它材料无法替代的优异性能，但是本身也存在着一定的缺点，例如：难熔融加工性、难焊接性和冷流性。随着材料应用技术的不断发展，这些缺点正在逐渐被克服，从而使它在石油化工、电子、医学、光学等多种领域的应用前景更加广阔。 2. 聚四氟乙烯的制备 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40～80℃，0.3～2.6MPa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。聚四氟乙烯的聚合方法包括本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合( 亦称分散聚合) 等，工业生产中主要采用悬浮聚合和乳液聚合。 2.1. 悬浮聚合 悬浮聚合PTFE的加工方法基本步骤包括预成型、烧结和冷却三部分。预成型是将粉末状PTFE树脂压成具有一定形状的预成品；烧结是将预成品加热至树脂熔点使树脂粒子密集为均相结构；冷却是在一定的冷却速度下降温以获取一定形状的聚四氟乙烯材料。 （1）PTFE挤压成型工艺。挤压成型是将聚四氟乙烯树脂加入挤压机的料腔中加压，挤入口模使它形成密实的管材、棒材等制品，然后经烧结、冷却制成具有一定规格的产品，挤压成型的特点在于可连续成型，是模压成型工艺的连续化。 （2）PTFE等压成型。等压成型又称为液压成型，用于制造体积较大的PTFE 的套筒、贮槽、半球壳体、大圆板、塔柱、圆管和用于切削大张薄板的大毛坯、方坯等，也可制造整体的内衬PTFE复合结构的三通弯头、导流管等形状复杂的制品。PTFE等压成型具有设备简单、投产快、模具结构简单操作方便、制品受压均匀、质量好、节约树脂等特点。 （3）PTFE模压成型。模压成型是PTFE最常用的方法，一些形状简单的制品如板、棒、套管、薄膜毛坯、垫板等都可用模压成型。模压成型方法基本上包括混料、预成型、烧结、冷却四步组成。即在室温下使聚四氟乙烯成型成密实的
聚四氟乙烯(PTFE)的性能与作用 聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]）,被美誉为/俗称―塑料王‖，中文商品名―铁氟龙‖、―特氟隆‖（teflon)、―特氟龙‖、―特富隆‖、―泰氟龙‖等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）。聚四氟乙烯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。 温度-20～250℃（-4～＋482°F），允许骤冷骤热，或冷热交替操作。 压力-0.1～6.4Mpa（全负压至64kgf/cm2）（Full vacuum to 64kgf/cm2） 它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片. 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与的特点，它已被广泛地应用作为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、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维——氟纶（国外商品名为特氟纶）。 目前，各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。 聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产（如离子膜电解），粘稠物料输送与操作， 卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。使用优点耐高温——使用工作温度达250℃。 耐低温——具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。 耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。 耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。 高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。 不粘附——是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。 无毒害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。
聚四氟乙烯的六大表面改性技术 PTFE具有化学惰性和低表面能，难以和其他材料粘接，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。PTFE常用的表面改性技术有： 表面改性技术一： 钠- 萘溶液置换法 钠- 萘溶液置换法是目前已知中效果较好的一种改性方法。原理是:Na将最外层电子转移到萘的空轨道上，形成阴离子自由基；再与Na+形成离子对，释放出大量的共振能，生成了深绿色金属有机化合物的混合溶液。 这些化合物混合溶液活性很高，与PTFE发生化学反应，破坏C - F 键，扯掉表面上的部分氟原子，在表面留下了碳化层和引入某些如-CO、C=C、-CH、-COOH 等极性基团。这些极性基团使得聚合物表面能增大、接触角变小、浸润性提高，从而由难粘变为可粘。 此法也存在一些明显缺点。比如：被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大下降等。对此，https://www.doczj.com/doc/101595062.html,bellas等利用重氮盐接枝改性PTFE的表面性能。 处理方法 首先将PTFE表面用砂纸打磨、丙酮清洗5min，放置于80℃的炉子烘干，再用Pt电极插入PTFE表面(10μm)，局部还原试样表面，使之碳化。 然后，在N?或Ar?氛围下，将试样置于硝基苯和溴代苯各半的重氮盐的四氟硼酸盐电介质中反应5 ～10min, 接着在甲醇溶液中磁性搅拌12h。 循环伏安法和荧光X - 射线实验表明，硝基苯和溴代苯共价交联接枝在PTFE的表面，只有磨损才能使之剥离。 此改性方法对样品的表面处理范围更具选择性，这是传统的钠- 萘法不可比拟的，更具有研究意义。 表面改性技术二： 等离子处理技术 等离子处理技术是将试样置于特定的离子处理装置里面，通过离子轰击或注入聚合物的表面，使其发生碳-氟键和碳-碳键的断裂，生成大量自由基，同时也可引入活性基团，增加PTFE 的表面自由能，改善其润湿性和粘接性的一种改性方法。
PTFE 百科名片 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 特富龙（台湾译为：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40～80℃，3～26千克力／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）不粘涂料与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。
四氟乙烯简称PTFE，它是由单体四氟乙烯经自由基聚合得到的全氟化聚合物，其结构式为。它是1938年由美国人R．Plunkett发明。它的分子结构中，碳原子周围被4个氟原子包围，由于氟原子的共价半径(0.064nm)大于氢原子的半径(0.028nm)，氟原子排列起来可以把碳链包围住，又由于氟原子互相排斥，使整个大分子链不像碳氢分子链一样呈锯齿形，而是呈螺旋结构如图1所示，类似于人类的DNA螺旋，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，使PTFE主链不受外界任何试剂的侵袭，使PTFE具有其他材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度。该螺旋结构决定了PTFE的耐化学性能。 聚四氟乙烯是一种具有优异的耐化学性且耐高低温的碳氟化学物，即使暴露在空气中也不会变质，可在-200~250℃范围内长期使用。由于分子结构中含有氟原子吸电子团影响，PTFE 表现出高度的化学稳定性，几乎耐一切酸碱等化学物质的侵入，突出的不粘性，异常的润滑性以及优异的电绝缘性能，耐老化性和抗辐射性，极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。广泛地应用于航空航天、石油化工、机械、电子、电器、建筑、纺织等诸多领域。正是由于这些特性，它一出现就被秘密应用在军事工业，直到20世纪50年代才应用到静态密封上来，和一般的螺旋密封件相比，它是一种很好的弹性密封材料。 尽管聚四氟乙烯材料性能稳定，但其缺点也很明显。 (1)聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变)，这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时，为密封严密而把螺栓拧得很紧，以致超过特定的压缩应力时，会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。 (2)聚四氟乙烯的熔体粘度很高，在高温下也不流动。它在熔点(327℃)以上，熔体粘度达到1 010 Pa.s，即使加热到分解温度也不流动，这就使它不能采用一般热塑性塑料的成型方法，而要采用类似粉末冶金那样的烧结方法成型。 (3)PTFE具有突出的不粘性，限制了其工业上的应用。它是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。 (4)PTFE的导热系数低，导热性能较差，这不仅妨碍它用作轴承材料，而且使得制造厚壁制品时不能淬火。 (5)PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时，如果对这方面性能注意不够，很容易造成损失。 (6)在400℃以上加热时，聚四氟乙烯的裂解速度逐渐加快，分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。在475℃以上，分解产物有极少量剧毒的全氟异丁烯。注意加热温度不能超过400℃，且实验室要有良好的通风系统，利于排除毒性气体。 聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]）,被美誉为/俗称“塑料王”，中文商品名“铁氟龙”、“特氟隆”（teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学
关于聚四氟乙烯的综述 蔡炜梁（08330020） （中山大学化学与化学工程学院，化工专业，广州，510275） 摘要本文主要介绍聚四氟乙烯(PTFE)的发展和制备原理，以及各种制备方法的特点的比较，同时主要介绍聚四氟乙烯材料的性能和应用，展望其发展前景。聚四氟乙烯作为一种功能性塑料，在众多材料里拥有许多优异的性能，包括优良的化学稳定性和耐腐蚀性，很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性，对人体无毒性，已在化工、石油、纺织、电子电气、医疗、机械等领域获得了广泛应用。 关键词聚四氟乙烯性能应用“塑料王” Abstract This article is about the preparation and development of the Poly tetra fluoro ethylene (PTFE), and the comparison among the characteristics of several preparations. At the same time we introduce the performances and the applications of the PTFE. It has a broad prospect. As one kind of functionality plastic, PTFE has many excellent performances, including excellent chemistry stability and bear causticity, electricity insulates function, no adherent, weather resistance, incombustibility and excellent self-lubricity. PTFE is not poisonous to human body and it has already acquired an extensive application in many realms, such as chemical engineering, petroleum, spinning, electronics electricity, medical treatment and machine. Keywords PTFE, performance, application, the king of the plastics 1.引言 随着社会文明的进步和科学技术的发展，材料化学学科也在日新月异地发展，许多新型的无机材料越来越多地被使用在日常生活中。聚四氟乙烯作为一种新型的无机非金属材料，在人们的生活和生产实践中起着举足轻重的作用。 四氟乙烯的发现首先是被用于冰箱的制冷剂，杜邦公司（Do Pont）的研究员Plunkett 在研制四氟乙烯时意外得到的。1938年4月6日，Plunkett和他的助手首次从装有TFE的钢瓶中得到了粉末状的聚四氟乙烯（PTFE），引起杜邦公司的重视，并探索其聚合条件及材料的性能和应用前景。在第二次世界大战中，PTFE以其优异的性能被列为军需品，同时其专利也被保护起来。直到1946年JAC才报导了杜邦公司在聚四氟乙烯的研究工作，同时美国专利局批准了多项专利。
聚四氟乙烯(PTFE)制品应用领域及其分类介绍 作者：东莞五耐氟塑料制品工程部来源：东莞五耐聚四氟乙烯制品厂浏览次数：98 日期：2013-04-03 17:07:14 聚四氟乙烯(PTFE)制品用途非常广泛，分类如下： 1、通用材料 各种棒、管、板膜、带、绳、盘根、垫片，及用石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维作为填充物，来提高纯聚四氟乙烯力学性能。 2、防腐类 聚四氟乙烯膜经过纵横双向拉伸内大量气孔，是一种新材料，将它与其他织物复合，即可制成烟尘固相防腐过滤袋或良好的防水透气、防风得暖的雨具运动服、防寒服、特种防护服和轻便帐篷，制药用空气压缩空气、各种溶剂的无菌过滤及电子工业中高纯气体的过滤。 （1）管道及配件：纯聚四氟乙烯管；聚四氟乙烯内衬管；外缠玻钢钢管；钢复合法兰 （2）化工容器内衬：聚四氟乙烯内衬釜；聚四氟乙烯内衬槽；聚四氟乙烯内衬塔； （3）热交换器 （4）波纹伸缩管 （5）阀门及泵的主要部件 （6）钢丝增强满压软管 （7）过滤材料。 3、密封类 （1）静密封：夹层垫片；坐料带；弹性密封带； （2）动密封（编制盘根、环形密封件）：V型密封体——用于轴、活塞杆、阀门；涡轮泵内密封件；聚四氟乙烯与橡胶的复合密封环；带波纹管可伸缩的机械密封。 4、承荷类 （1）填充聚四氟乙烯轴承，用于食品化工造纸、纺织机械 （2）多孔铜浸渍氟塑料金属轴承，可在高温高压干摩擦、真空条件下正常使用； （3）聚四氟乙烯纤维轴承的聚四氟乙烯纤维与玻纤或其他纤维混纺的复合织物制成的轴承内衬，用于低速高负荷； （4）填充聚四氟乙烯活塞环，导向环，机床导轨和桥梁滑块 5、绝缘类 （1）电线电缆的C级绝缘材料； （2）双水内冷汽轮发电机定子和转子引水管和热电偶的护套； （3）高频、超高频通讯设备和雷达的微波绝缘材料 4）印刷线路基板及马达、变压器（含气体变压器）绝缘材料； （5）空调、电子炉、各种加热器及六氟化硫断路器的绝缘材料 6、防粘类 （1）浆纱机热辊上的聚四氟乙烯玻璃布包覆层——可免除化学浆料形成的粘辊现象，大大提高生产速率和坯 （2）食品工业的微波干燥输送带——较之其他材料的输送带有不吸收微波能量，不粘物因之有节电、清洁优点 （3）聚乙烯袋装封口的热合套防粘材料； （4）防粘涂层——用于厨房用锅、烘面包的烤模、冷冻食品储存托盘、电熨斗托底、复印机夹辊 7、耐温类 （1）微波炉的驱动传动装置，如微波炉的连轴器、滚轮； （2）各种制冷机、空调、制氧机、压缩机的耐温配件 （3）应用于硅原料清洗后烘干时的烘箱托盘，用该材料铺垫在托盘表面可以避免硅原料与金属接触，还能起到耐高温、防酸碱的效果 8、其他类 （1）人体代用动脉、静脉血管、心脏膜； （2）内窥镜、钳导管，气管； （3）其他管、瓶、滤布等医疗器材
v1.0 可编辑可修改 1 聚四氟乙烯性能分析 在低结晶度时更易延展。PTFE的拉伸强度一般在10~30MPa，与聚乙烯相当； 拉伸弹性模量约400MPa，略低于高密度聚乙烯，回弹性差；冲击强度则不及聚乙烯；弯曲强度和压缩强度较低，%形变时约为10MPa。PTFE受载时容易出现蠕变现象，其蠕变和应力松弛受温度、时间、负荷等影响，也和它的分子量、结晶度有关。PTFE的最佳刚性所对应的结晶度为75%~80%时，高于此结晶度时耐蠕变性随结晶度的进一步增加而减小。应力松弛是指高分子材料在应变保持一定的情况下应力随时间推移而减少的现象。如聚四氟乙烯垫圈在螺栓的压缩负荷作用下产生应力松弛，引起螺栓紧压力的降低而发生连接处的泄露。 PTFE耐疲劳性优异，与其他塑料不同，PTFE不会出现永久疲劳破坏，即使因疲劳而破坏，但仍能保持其物理的完整性，维持着一个”剩余的“疲劳强度。PTFE具有螺旋形结构，分子较僵硬，分子间的吸引力很微弱，因而分子间很易滑动。其摩擦系数是塑料中最低的。且在使用中无爬行现象（动、静摩擦系数较接近，如钢对它的动、静摩擦系数可低至，其自身摩擦系数可低至），是一种良好的减摩、自润滑材料。 PTFE中与每个碳原子连接的两个氟原子完全对称，碳氟两种原子又以共价键相结合，所以在分子中没有游离的电子，故介电常数极小，为（频率6~3000兆周/秒），且不随湿度急剧变化而变化，耐电弧性大于300s。功率因数小于（60~3000兆周/秒），耐电晕放电性不佳，比聚乙烯差。它的介电损耗角正切值也很小，即使频率改变引起的变化也很小。介电损耗角正切值在0~240℃的变化不大，0℃以下变化较大，—80℃时达最大值。PTFE瞬时介电强度在60Hz时，结晶度在50%~80%时无变化，一般为450~500V/mil（对薄膜达1500~2000V/mil），但数均分子量降低时介电强度稍有下降。随着温度的升高，介电强度逐渐下降，到260℃附近时急剧降低。 聚四氟乙烯具有很高的体积比电阻，其击穿电压为25~40kV/mm。聚四氟乙烯整个分子呈中性，无极性，使聚合物成为完全的非极性聚合物。因而不会导电，具有良好的电绝缘性。 聚四氟乙烯在电弧作用下分解为不导电的低分子量氟碳化合物气体，不碳化，在材料上并不残留导电性物质。
1、聚四氟乙烯 被称为“塑料之王”具有无色、无毒、耐温范围宽、化学惰性和摩擦系数小等多种优异性能使其成为当今以汽车、国防、机械、化工、电子、建筑等工业为中心的所有产业部门都不可缺少的重要材料。本文着重对市场上主要的聚四氟乙烯成型制品及其技术指标、生产工艺和应用领域等作一综述。 2聚四氟乙烯主要成型制品 根据聚四氟乙烯的性能特点和加工特点其制品主要应用于防腐、防粘、电子电气、静态和动态的密封、医药包装等领域产品的种类有板材、管材、薄膜、多孔材料、玻璃纤维浸渍布以及填充改性制品等。 2.1聚四氟乙烯板材 按ZBG33002—85分类PTFE板材可分为三类:SFB—1主要用于电气绝缘SFB—2用于腐蚀介质的衬垫、密衬件及润滑材料SFB—3用于腐蚀介质中的隔膜和视镜。根据其成型工艺不同可分模压板及旋切板两种。模压法比旋切成型设备简单生产周期短但对大型板材压机模具体积较大生产场地空间要求大所以要进行大面积防尘工作另外预成型板材极易破碎在进入烧结炉前应轻拿轻放。大型模压板材成型工艺流程:原料检验→捣碎过筛→计量→模压→半成品检验→烧结→冷却→成品检验→包装。工艺参数: 原料处理:捣碎过10～20目筛并将其置于23℃～25℃环境中24h～48h进行温度调整。模压:压力1715～35MPa保压时间1～10min。烧结:烧结温度360℃～380℃升温速度30℃/h330℃保温2h370℃保温3h。冷却:降温速度20℃/h在PTFE熔点附近330℃左右缓慢冷却。主要设备: YJ79—3500工程塑料液压机DL—88A 大型烧结炉 主要技术指标见表1。 应用:利用其化学稳定性好的特点。主要用于石油、化学、化工行业大型管道的垫圈、衬里、大型阀门的阀片、隔膜、各种反应容器、贮槽、反应塔的衬里、塔板分配板等。利用其介电性能优异用于热电站、电解槽、密封环、电子电器和电子计算机工业的印刷线路、复铜板基材、各种尖端及特殊设备的部件。利用其摩擦系数低的特点用于海上钻油井架滑轨贴面、船坞滑道贴面、拦河大坝闸门滑道贴面、桥梁伸缩支承滑块贴面、各种机床镗床磨床刨床滑动导轨贴面等。利用其不粘性用于制糖工业、服装行业、食品及烟叶烘烤的传送带、印染工业防粘防腐的各种导辊的包覆层等。 2.2聚四氟乙烯管材PTFE管材其成型工艺有推压法、挤压法、液压法、焊接法、缠绕法等其中以推压法为主。一般采用分散PTFE树脂粒径500μm表观密度为 0.45g/ml～0.55g/ml。小直径管选用压缩比较大的树脂大中径管选用压缩比较小的树脂。助挤剂通常选用200号与260号溶剂油。PTFE管材进行二次加工可制得PTFE热收缩管、PTFE 螺旋管、PTFE钢丝增强液压管等。
聚四氟乙烯的优点 聚四氟乙烯简称PTFE，它是由单体四氟乙烯经自由基聚合得到的全氟化聚合物， 其结构式为。它是1938年由美国人R．Plunkett发明。它的分子结构中，碳原子周围被4个氟原子包围，由于氟原子的共价半径(0.064nm)大于氢原子的半径(0.028nm)，氟原子排列起来可以把碳链包围住，又由于氟原子互相排斥，使整个大分子链不像碳氢分子链一样呈锯齿形，而是呈螺旋结构如图1所示，类似于人类的DNA螺旋，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，使PTFE主链不受外界任何试剂的侵袭，使PTFE具有其他材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度。该螺旋结构决定了PTFE的耐化学性能。 聚四氟乙烯的螺旋结构 聚四氟乙烯是一种具有优异的耐化学性且耐高低温的碳氟化学物，即使暴露在空气中也不会变质，可在-200~250℃范围内长期使用。由于分子结构中含有氟原子吸电子团影响，PTFE表现出高度的化学稳定性，几乎耐一切酸碱等化学物质的侵入，突出的不粘性，异常的润滑性以及优异的电绝缘性能，耐老化性和抗辐射性，极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。广泛地应用于航空航天、石油化工、机械、电子、电器、建筑、纺织等诸多领域。正是由于这些特性，它一出现就被秘密应用在军事工业，直到20世纪50年代才应用到静态密封上来，和一般的螺旋密封件相比，它是一种很好的弹性密封材料。 聚四氟乙烯的缺点 尽管聚四氟乙烯材料性能稳定，但其缺点也很明显。 (1)聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变)，
这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时，为密封严密而把螺栓拧得很紧，以致超过特定的压缩应力时，会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。 (2)聚四氟乙烯的熔体粘度很高，在高温下也不流动。它在熔点(327℃)以上，熔体粘度达到1 010 Pa.s，即使加热到分解温度也不流动，这就使它不能采用一般热塑性塑料的成型方法，而要采用类似粉末冶金那样的烧结方法成型。 (3)PTFE具有突出的不粘性，限制了其工业上的应用。它是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。 (4)PTFE的导热系数低，导热性能较差，这不仅妨碍它用作轴承材料，而且使得制造厚壁制品时不能淬火。 (5)PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时，如果对这方面性能注意不够，很容易造成损失。(6)在400℃以上加热时，聚四氟乙烯的裂解速度逐渐加快，分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。在475℃以上，分解产物有极少量剧毒的全氟异丁烯。注意加热温度不能超过400℃，且实验室要有良好的通风系统，利于排除毒性气体。