氟聚合物有关资料
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氟聚合物有关资料氟聚合物,常规的聚合物大都由炭C、氢H两种元素或者再加上氧O三种元素所组成,如聚苯乙烯(polystyrene)它由炭C、氢H两种元素组成,当聚苯乙烯中的氢原子部分或者全部被氟原子替代后,这样的聚苯乙烯就成了含氟的聚苯乙烯,这样的含氟聚苯乙烯广义上也叫氟聚合物。
概念简介氟聚合物指的是一类聚合物(即聚合物中还有氟原子),而不是某一个特定的聚合物。
可以理解为只要聚合物中含有氟原子,那么我们就可以说这个聚合物就是氟聚合物。
如当聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate)中的氢原子部分或者全部被氟原子替代了,我们同样可以称这样的聚甲基丙烯酸甲酯为氟聚合物。
氟聚合物主要分为氟塑料和氟橡胶两大类,其中氟塑料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等,其中PTFE、PVDF和FEP这3种氟塑料的用量最大。
氟化工因高技术、高性能、高附加值的特性,被誉为“黄金产业”。
国外现状成熟市场的发展速度会相对放缓,但美国著名的增长咨询公司弗若斯特沙利文近日发布的报告显示,由于氟聚合物本身优良的物理化学性能以及下游应用领域的持续发展,已步入成熟阶段的美国氟聚合物市场发展前景仍然乐观。
预计至2013年,美国氟聚合物市场销售额将达20.82亿美元,产量突破2亿磅。
推动美国氟聚合物市场保持增长的动力主要来源于几个主要下游市场的强劲需求。
氟聚合物被广泛用于披护材料或者绝缘材料等,美国电缆市场近年来持续稳定增长带动了氟聚合物市场的增长。
FEP以及PVDF在电缆行业中应用最为广泛,作为光缆制造中的主要材料之一,PVDF市场增长潜力巨大。
另外,作为主要下游市场之一,近年来美国半导体行业持续增长,对氟聚合物的需求也不断增长。
PTFE、氟橡胶以及PVDF是半导体行业应用最多的材料。
含氟聚合物的合成进展王海蓉,张明祖,倪沛红*(苏州大学材料与化学化工学部,江苏省先进功能高分子材料设计及应用重点实验室,苏州 215123)摘要:含氟聚合物由于其优异的化学和物理性能以及广泛的应用前景而受到关注。
根据聚合反应单体结构不同,可以通过不同方法合成各种结构的含氟聚合物。
这些聚合方法主要是可控/ 活性 聚合,例如:原子转移自由基聚合(AT RP)、原子转移自由基-乙烯基自缩合聚合(AT R-SCVP)、可逆加成-断裂链转移聚合(R AF T)、氮氧稳定自由基聚合(N M P)、活性阳离子聚合、活性阴离子聚合、氧阴离子聚合。
此外,常规自由基聚合及乳液聚合方法也受到青睐。
本文对近年来文献报道的不同含氟聚合物结构及其相关合成方法的研究进展进行了综述。
关键词:含氟聚合物;可控/ 活性 聚合;常规自由基聚合;乳液聚合引言氟原子的电负性(3 98)在所有元素中最高,它具有除氢原子以外最小的范德华半径(0 132nm)和较高的C-F键能(540kJ/mo l)。
含氟聚合物由于具有独特的性质:既疏水又疏油的双疏性、热稳定性和化学惰性高、折射率和低介电常数低、摩擦系数和表面能低、良好的抗氧化性和耐侯性以及一定的生物相容性等[1~5],因而在航空、微电子工程、化学和汽车行业、光学、纺织工业以及生物医用材料等方面具有广泛的应用[6~11]。
Kr afft课题组对含氟聚合物,尤其是两亲性含氟聚合物的性能及其应用进行了深入研究[11~15]。
通常,根据参加聚合反应的单体及其活性中心的不同,可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合等。
由于含氟单体数目和种类的多样性,文献报道的含氟聚合物的合成方法可以根据不同单体的结构采用不同的聚合机理。
1 可控/ 活性 聚合制备含氟聚合物可控/ 活性 自由基聚合反应是近年来高分子设计合成应用最广泛的聚合方法。
大多数烯类单体的聚合都可采用这类聚合方法。
可控/ 活性 聚合主要有原子转移自由基聚合(ATRP)[16,17]、氮氧稳定自由基聚合(NM P)[18]、可逆加成 断裂链转移聚合(RA FT)[19]以及活性离子聚合等。
氟聚合物PVDF、ECTFE、PFA与FEP涂层的热喷涂特性44?有机氟工业Organo—FluorineIndustry2005年第3期业业业业掌译文I}带带带带蒂氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP涂层的热喷涂特性摘要:借助于火焰喷涂和等离子体喷涂两种工艺过程,制备了氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP的高品质热喷涂涂层.与传统的静电喷涂工艺相比,这两种喷涂工艺均为不需后热处理的一步喷涂工艺法.涂布前首先表征了聚合物原料的形貌与尺寸分布.利用光学显微镜,盐喷涂实验以及酸碱浸泡实验对两种工艺所制备的热喷涂涂层进行的研究表明:涂层致密,无孔且平滑;盐喷涂实验中无腐蚀现象发生;pH为一0.7与14的酸碱浸泡实验中仅PFA涂层表现良好,其他氟聚合物涂层均有少量被腐蚀现象.1前言众所周知,氟聚合物有突出的耐酸,耐碱,耐溶剂性,优良的热稳定性和不粘性,广泛地应用于航空,汽车,石油,医药与电子工业领域.氟聚合物一般可用两种方法制备涂层.一种方法是氟树脂水相分散液的湿法喷涂,需要260—360℃的热处理,这种方法可制备厚达1mm的平滑涂层;另一种方法是静电沉积法,首先是聚合物粉末通过静电喷枪喷涂到接地的工件上,然后是工件在接近聚合物熔融温度下加热以获得平滑无孔的涂层.本文描述一种制备涂层的热喷涂法,热喷涂法能够直接沉积出具有致密结构的涂层,无需后续的热处理工艺.这种工艺可用于热处理可能引起聚合物涂层损坏的应用领域,例如造纸与化学工业中大尺寸工件或结构中不粘涂层的制备.在本工作中,用传统的热喷涂工艺制备了几种氟聚合物涂层,并对其结构以及它们在几种强腐蚀性电解质中的耐腐蚀性进行了研究.2实验用常压等离子体喷涂与两种不同的火焰喷涂工艺分别制备了氟聚合物涂层.在等离子体喷涂中使用了瑞典的SulzerMemoA3000S系统,氩气和氢气的混合物作为等离子体发生气,载气为氩气.火焰喷涂设备分别为瑞典产附带了Metco6P一Ⅱ氧炔火焰喷枪与TeroDyn3500空气丙烷火焰喷枪的Sulzer MemoA3000S实验系统.粉末进料器分别为Sulzer MetcoPT一10进料器与TecFlo3500流化床粉末进料器.需要提及的是,TeroDyn火焰喷涂系统本身就是专门针对聚合物粉末设计而成,而其他两种热喷涂设备主要用于金属和陶瓷粉末的喷涂.聚合物原料分别为FluoroplastPVDF,HalarECTFE6014,TeflonPFA532—501以及TeflonFEP 532—8000与532—8110.所有这些氟聚合物粉末都是静电沉积中常用粉末,但在本研究中用于热喷涂实验,它们的一些特性见表1.这些聚合物的使用温度范围为一200—260~(2,最高使用温度为PFA的260℃,吸水率均很小.涂层的基材为合金钢Fe37(St37).表1氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP的特性特性PVDFECTFEPFAFEP密度(s/cm)1.781.682.152.15熔点(℃)155—170240300—310250—280最高使用温度(oC)150166260205召氏硬度1370~8013751363~651355~66拉伸强度(MPa)35—5231—4828—3021—28挠曲强度(MPa)59—7548—21吸水率(As,I'M0.04<0.01<0.03<0.01D一579)(%)原料粉末的形貌和粒径分布分别用PhilipsSEM515扫描电镜和SympatecHelosV ectra激光粒径分析仪测试.所得涂层的微结构使用Olympus的MG光学显微镜观察.耐腐蚀性可用盐喷涂实验和两种液体浸泡实验检测.实验前显微镜ZeissmodelStemiSV8与holi—daydetectorElcometer136可以证实聚合物涂层均无孔.中性盐喷涂实验中,使用了浓度为5%的NaC1溶液,实验温度为+36℃,实验时间为17天(约为408小时).液体浸泡实验中,浸泡时间为60天,温度为+50℃,两种液体分别为pH为一0.7的30vo1%H2SO溶液与pH值为14的NaOH溶液.耐2005年第3期闫玉林?氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP涂层的热喷涂特性?45? 腐蚀实验所用涂层及其沉积方法列于表3.3结果与讨论3.1聚合物粉体在热喷涂过程中,原料为火焰及等离子体电弧产生的高温所熔融.对于这些粉体材料有一些具体的要求,如,为使材料能够充分熔融而又不至于产生过度的结构降解,粉末必须有合适的粒子尺寸与分布,比较合适的粒子尺寸大约为5O~2001xm,更小的粉末不可用,因为在高温中会轻易地因过热而燃尽.本工作中使用了商业化的氟聚合物粉末是基于他们的易获得性.表2PVDF,ECTFE,PFA与FEP粉末的粒径分布注:10%,90%代表粒径低于所示尺寸的粒子所占重量百分比表3涂层的耐腐蚀性实验PVDF粉末的粒子形状对于热喷涂而言是最佳的,如表2和图1所示,PVDF粒子是球形的且分布较窄.当颗粒是球形且均一时,颗粒能够同时熔融且热降解最小,因此能够获得高品质的涂层.其他聚合物粉末的形貌是不规则的(如图2~图5),并且因用于静电喷涂的ECTFE,PFA和FEP粉末的离子平均尺寸非常小(如表2).TeflonFEP532—811O粉末的平均尺寸相对较大,但是粒子的尺寸分布比较宽.选用这种大小混杂,分布较宽的FEP粉末意图制备较厚的FEP涂层.尽管ECTFE,PFA和FEP粉末的粒子形貌与尺寸分布对于热喷涂不是最佳,但通过调整合适的喷涂参数仍可获得成功的热喷涂涂层.不过为优化喷涂参数以制备致密涂层并避免喷涂中聚合物的降解需花费较多精力.氟聚合物的等离子体的喷涂参数列于表4.聚合物的火焰喷涂需手工实施,基材的预热温度为180~280~C.表4氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP的等离子体喷涂参数3.2涂层的微结构聚合物喷涂涂层的显微结构列于图6~图9.可以看出,所有的涂层均为致密无孔.聚合物涂层的厚度分别为,PVDF:200pan,ECTFE约3001~m, PFA约80pan,FEP为1001.~m.尽管通过调整喷涂参数如燃烧气体,载气以及预加热温度仍难获得较厚的涂层.对于FEP,尽管采用更粗糙的粉末,涂层的厚度仍只有1001xm.低的熔体粘度与低的降解温度导致FEP难以得到更厚的涂层.在火焰喷涂实验中,氟聚合物涂层厚度的排序类似于等离子体喷涂.3.3涂层的耐腐蚀性PVDF有中等程度的耐化学腐蚀性,并且易于遭受浓碱和热的有机胺的侵蚀.ECTFE的耐化学腐蚀性较好,但易于遭受热的氯化试剂,氧化性酸和胺的侵蚀.在除氟气,碱金属和一些稀有氟化物之外的环境中,PFA与FEP均具有突出的耐化学腐蚀46?有机氟工业Organo—FluorineIndustry2005年第3期性.这些氟树脂耐化学腐蚀性的差异是由于PFA与FEP为全氟化聚合物,而PVDF与ECTFE为部分氟化聚合物.导致聚合物分子结晶的碳,氟原子的图1FluoroplastPVDF粉末的形貌图3TofIon532-50IPFA粉末的形貌图5TofIorl532—8110FEP粉末的形貌盐喷涂实验中,所有涂层耐化学腐蚀性均很好,一方面是由于盐溶液在这些涂层中腐蚀性较小,另一方面涂层的无孑L使涂层很好地保护了基材.在H:SO的强酸性溶液浸泡实验中,火焰喷涂与等离子体喷涂所得PVDF涂层以及等离子体喷涂强键合以及氟原子的较小尺寸是氟聚合物耐化学腐蚀的原因.图2HaIat"6014ECTFE粉末的形貌图4TofIon532-8000FEP粉末的形貌所得PFA涂层均表现出良好的耐腐蚀性.对于ECTFE和FEP涂层,浸泡后涂层的部分区域发生了化学腐蚀.由于立体显微镜均证实这些涂层是完全致密的,因此,这些涂层的耐腐蚀性差异是由于材料性能差异所致.在NaOH的强碱性浸泡实验中,火焰喷涂PVDF涂层被部分腐蚀.PVDF在碱性溶液中中等程度的耐化学腐蚀性在文献[2]中也被提及.等离子体喷涂所得ECTFE涂层在碱液中仅有微量腐蚀,而等离子体喷涂所得PFA与FEP涂层在碱液浸泡中均无腐蚀.PFA与FEP在所有腐蚀性介质中均表现了突出的耐腐蚀性,除了在酸性溶液中,FEP涂层的表面有轻微的腐蚀.PFA与FEP突出的耐化学腐蚀性是由于二者结构的全氟化以及氧原子与碳原子之间强的键合.所有的涂层在腐蚀性实验中都保护了基材.2005年第3期闫玉林?氟聚合物PVDF,ECTFE,PFA与FEP涂层的热喷涂特性.47?图6等离子体喷涂PVDF涂层截面图图8等离子体喷涂PFA涂层截面图4结论借助于火焰喷涂与等离子体喷涂法制备PVDF,ECTFE,PFA与FEP聚合物涂层是可能的.尽管这些粉末更适用于静电沉积喷涂法,但是通过优化喷涂参数,仍可获得无孔且平滑的高品质涂层.氟聚合物涂层在盐喷涂实验中展示了良好的耐腐蚀性.在强碱与强酸性溶液中,某些氟聚合物涂层被轻微腐蚀,但应注意到这些溶液均具极强腐蚀性.另一方面,一些氟聚合物涂层在这些溶液中有中等程度的腐蚀,PFA涂层没有腐蚀现象发生.热喷涂法被证实是制造元器件耐腐蚀氟聚台物涂层的一种合适方法.这种方法具有灵活性,无需静电沉积后的热处理工艺.然而,无孔涂层的制备要求精确的参数优化.如果具备适用于热喷涂的特殊粉体,氟聚合物涂层的制备将更加容易.另外,应当采用更适合于聚合物材料的热喷涂工艺.采用精确的温度控制,以及能够防止聚合物过热分解的低图7等离子体喷涂EGTFE涂层截面图图9等离子体喷涂FEP涂层截面图温火焰或类似的低温热源也是必要的.参考文献1H.I.Rowan,Thermoplasticfluoropolymersofengineering plastics,in:EngineeredMaterialsHandbook,vo1.2,ASM hatemational,MetalsPark,OH,1988,PP.115—119.2E.Norman,Finishing(1995)26—28.3S.Grainger(Ed.),EngineeringCoatings--DesignandAp. plication,AbingtonPubhshing,Abington,1989,PP.139—144.4D.V.Rosato,RosatoPlasticsEncyclopediaandDictiona- ry,HanserPublisher's,Passau,Germany,1993,PP.234—235.5J.Brandrup,E.H.Immergnt,E.A.Gnflke(FAs.),Pol- ymerHandbook,4thed.,Wiley,NewY ork,1999,P.V31.(闫玉林译)。
———————————————作者简介:阮环阳(1987—),男,工程硕士,工程师,主要从事含氟高分子开发和应用研究檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗殗殗殗。
专论与综述无定型氟聚合物阮环阳陈科宋健高自宏(浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023)摘要:介绍了无定型氟聚合物的制备技术和特性,综述了其几种主要应用领域并对其发展趋势进行了展望。
关键词:无定型氟聚合物;TeflonAF ;光学透明;塑料光纤;有机薄膜晶体管前言无定型氟聚合物是20世纪80年代末开发的一种完全非结晶性氟聚合物,它不仅继承了以聚四氟乙烯(PTFE )为代表的结晶或半结晶型全氟聚合物材料的机械性能、热稳定性、耐化学、电气性能和物理性能,而且还具有独一无二的高度透明性和在氟溶剂中的溶解性,因此,无定型氟聚合物可以通过溶液化加工方式灵活地满足多种特殊应用[1-3]。
无定型氟聚合物作为高附加值氟聚合物,一方面由于市场对产品需求量相对较小,市场主要被日美占据;另一方面,国内满足制备无定型氟聚合物的含氟特种单体仍在研发起步阶段,因此,国内对无定型氟聚合物的制备和发展还没有引起业内人员足够的关注。
但是,最新的氟化工行业“十三五”规划已将用于电子行业的氟树脂、无定型含氟材料作为重点发展任务写入规划。
主要介绍几种无定型氟聚合物的合成和市场应用情况。
1无定型氟聚合物的合成无定型氟聚合物的典型代表TeflonAF 由杜邦公司于1989年成功实现商品化,它是由四氟乙烯(TFE )和特种单体4,5-二氟-2,2-二(三氟甲基)-1,3-二氧杂环戊烯(PDD )通过溶液聚合得到。
其中共聚单体PDD 作为功能性单体对调节共聚物的性能有重要影响[4]。
随着共聚产物中PDD物质的量分数的增加,共聚产物经历结晶态、半结晶态和无定型态的转变;其中结晶态、半结晶态的共聚物中PDD 物质的量分数通常小于65%。
由于结晶态、半结晶态的共聚物熔点高、透明性差,均限制了它们的加工和应用,因此实用价值不大。
含氟聚合物的聚合机理含氟聚合物的聚合机理可以通过两种方式进行:自由基聚合和阴离子聚合。
自由基聚合是含氟聚合物常见的聚合机理之一。
在自由基聚合过程中,聚合反应由醇氧自由基引发,然后通过添加剂控制链发生聚合。
常用的引发剂包括过硫酸铵,过硫酸钾等。
下面将分别介绍自由基引发、链传递和链终止等三个关键步骤。
在自由基引发步骤中,引发剂分解产生自由基,其中过硫酸根阴离子是最常用的自由基引发剂。
过硫酸混合物在聚合过程中受热分解生成硫酰基自由基,然后可捕获单体的双键,形成新的自由基。
这个自由基将继续引发其他单体分子,从而引发整个聚合过程。
在链传递步骤中,单体分子与自由基反应,可以生成更多的自由基。
其中含氟单体分子与自由基发生加成反应,将含氟单体引发进入聚合链中。
这个反应是通过双键开环形式,生成新的自由基,从而延长聚合链。
最后,在链终止步骤中,聚合链的延长被中止,从而终止聚合过程。
这可能是通过三个主要途径实现的:互相反应,通过形成共价键将两个自由基反应在一起;重组,两个不同的聚合链上的自由基可以相互结合;还原,引发和传递步骤中出现的自由基可以被还原剂捕获并中止聚合链的延长。
阴离子聚合是另一种常见的含氟聚合物聚合机理。
在这个过程中,聚合反应由阴离子引发,然后通过添加剂控制聚合链的延长。
常用的引发剂包括碱金属或碱土金属引发剂,如碳酸铯、引发剂环丁基锂、四氟硼酸等。
在阴离子聚合过程中,首先引发剂中的阴离子与单体发生反应,生成负离子自由基。
然后,负离子自由基与单体继续反应,形成新的负离子自由基。
这个过程类似于自由基聚合中的链传递步骤。
然后,这些自由基通过添加剂进行控制,延长聚合链。
由于阴离子聚合是一种离子聚合机理,所以它与自由基聚合不同,聚合反应是通过亲核攻击烯烃单体实现的。
阴离子聚合机理被广泛应用于含氟单体聚合物的合成,因为它可以产生高分子量、相对均匀的聚合物。
总的来说,含氟聚合物的聚合机理可以通过自由基聚合和阴离子聚合两种方式实现。
涂料用溶剂型氟聚合物的化学结构与耐候性的关系氟烯烃和烷基乙烯基醚的一种交替共聚物已用于耐久性涂料。
本文对四氟乙烯和三氟乙烯作为共聚物的氟烯烃进行了比较,研究了氟烯烃单元对涂料的耐候性的影响。
对于色漆,在判断耐候性时的可以确认颜料的分散能力是比氟烯烃单元的化学结构更重要的因素。
0 引言一种由氟烯烃和烷基乙烯基醚(FEVE聚合物)的交替共聚物组成的涂料用氟聚合物1982年由Asahi Glass公司开发并实现工业化,商品名称Lumiflon。
这种聚合物已应用于许多领域如桥梁、建筑物、汽车、房屋墙面和屋顶,并已经具有暴露15年的实例。
这种聚合物被定位为新一代PVdF型氟碳漆。
在FEVE共聚物的开发过程中选用过某些氟烯烃,但最终选用三氟氯乙烯(CTFE)与烷基乙烯基醚的共聚物,制备了适合于多种应用的各种涂料树脂。
四氟乙烯(TEF-不含氯原子)当然是FEVE的氟烯烃的选用品种之一,但由于配方的某些限制或涂膜性能的某些缺陷,TEF不适用。
近来,FEVE已作为新一代氟涂料在全球广泛应用。
它已可以使用专用溶剂,特定固化剂或不同于其它普通漆液配方的专用助剂。
而用TFE作为氟烯烃的FEVE树脂也已应用于某些领域。
本文对涂料用FEVE共聚物中CTFE和TFE进行了比较,研究了其性能,特别是耐候性。
1 实验1.1 FEVE共聚物CTFE或TFE及某些烷基乙烯基醚用过氧化物自由基引发剂,在高压釜中于65 ℃的有机溶剂中共聚,聚合物溶液过滤,蒸发浓缩直到50%~60%的浓度,用于涂料配制。
图1 FEVE共聚物的结构1.2 配方配制NCO指数约为1的异氰酸酯固化剂,加入催化剂、消泡剂和流平剂作为涂料组分。
HMDI三聚体:Coronate HX (日本聚氨酯工业公司)封闭HMDI三聚体:Coronate C-2507 (日本聚氨酯工业公司)封闭IPDI三聚体:Desmodur BL4165(Sumitomo Bayer Urethane公司)1.3 色漆二氧化钛用一种加玻璃珠的红魔鬼油漆振动器分散到细度小于10 μm,所用二氧化钛类型分别标示为A、B、C。
含氟聚合物单体是一种具有氟原子取代基团的有机化合物,由于其独特的性质和优异的性能,在许多领域中得到了广泛的应用。
以下是对含氟聚合物单体的介绍:含氟聚合物单体通常具有高化学稳定性、耐候性、耐化学腐蚀、耐高温、耐低温等特性,使其在许多领域中具有广泛的应用前景。
氟原子强烈的电负性可以显著提高聚合物的耐化学腐蚀性,尤其是在酸碱环境和有机溶剂中。
此外,含氟聚合物单体还具有优异的耐候性和耐候性,使其在户外应用中具有很高的价值。
含氟聚合物单体可以根据其结构分为不同的类型,如全氟烷基单体、全氟烯基单体、全氟亚甲基单体等。
其中,全氟烷基单体是最常见的类型之一,它是一种具有全氟碳基团取代的烷烃单体,可以通过聚合反应制备成全氟聚合物。
全氟聚合物具有优异的耐高温、耐低温、耐化学腐蚀、耐候性和耐候性等特性,因此在许多领域中得到了广泛的应用。
含氟聚合物单体的合成方法有多种,包括自由基聚合、离子型聚合、开环易位聚合等。
其中,自由基聚合是最常用的方法之一,可以通过引发剂引发单体在高温下发生聚合反应,制备成含氟聚合物。
离子型聚合也可以用于含氟聚合物单体的制备,可以通过金属盐或碱金属盐引发单体发生离子聚合反应,得到含氟聚合物。
开环易位聚合则是一种可以制备高分子量含氟聚合物的有效方法,它可以利用特定类型的含氟单体通过分子内重排和加成反应制备高分子量的含氟聚合物。
含氟聚合物单体的应用非常广泛,主要集中在国防军工、化工防腐、特种功能涂层、特种高分子材料等领域。
例如,含氟聚合物涂层可以有效地抵抗酸碱环境和有机溶剂的腐蚀,因此在化工、石油、制药等领域得到了广泛的应用。
此外,含氟聚合物材料还具有优异的防水、防污、耐高温、耐低温等特性,因此在航空航天、军事装备等领域也得到了广泛的应用。
总之,含氟聚合物单体是一种具有广泛应用前景的有机化合物,其独特的性质和优异的性能使其在许多领域中具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展,含氟聚合物单体的合成方法和应用领域也将不断拓展,为人类社会的发展做出更大的贡献。
氟聚合物介绍大连海得科技有限公司 氟塑料是塑料的一个重要品类,通常人们接触的氟塑料是聚四氟乙烯(PTFE)。
聚四氟乙烯是产量最大、应用最广泛的氟塑料,除此之外,还有多种常用的氟塑料。
一,氟塑料的发展史1934年,Schloffer,Scherer合成聚三氟氯乙烯(PCTFE)。
1938年DuPont.Co(杜邦公司)的R.J.P1unkett合成聚四氟乙烯(PTFE)并于1949年实现工业化。
继而英国的ICI,德国的Hoechst,日本的DAIKIN大金工业,意大利的Montefluos等相继投产。
我国氟塑料在1958年研制成功,首先在上海实行工业化。
氟塑料的最初原料是氟石(又称茧石CaF2)和硫酸反应生成的氟化氢。
氯仿、四氯乙烯这类氯化烃在催化剂存在下被HF氟化而生成含氟化合物。
这样得到的含氟烃再经过热分解、脱氯等反应便可得到四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯等单体。
由这些单体均聚或共聚便可得到各种氟塑料。
氟塑料的性能视其聚合方法(如悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合)、聚合度、分子量分布后处理工艺而异。
二、氟塑料种类氟塑料是由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚以及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得。
氟塑料按数量及用途来说还是以聚四氟乙烯为最重要。
主要的氟塑料品种如下:聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene;teflon,PTFE,简称F4)聚全氟乙丙烯(fluorinated Ethylene-Propylene Copolymer, FEP,简称F46)可熔性聚四氟乙稀---四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物(tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer , PFA) 聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,fluororesin-2 , PVDF,简称F2)聚氟乙烯(polyvinyl fluoride , PVF,简称F1,杜邦公司的商品名Tedlar™泰德拉) 聚三氟氯乙烯(Polychlorotrifluoroethylene , PCTFE,简称F3)偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物(chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer , Kel-F,简称F23)偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物(简称F24)偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(vitonA,氟橡胶,简称F26)三氟氯乙烯与乙烯共聚物( ECTFE , Halar,简称F30)四氟乙烯与乙烯共聚物(ethylene tetrafluoroethylene copolymer, ETFE ,Tefzel,简称F40)四氟乙烯—六氟丙烯—偏氟乙烯的共聚物(THV)三、氟塑料的特点氟塑料具有耐热、耐寒、耐候、耐药品、耐溶剂,绝缘性能及高频电性能优异.并具有不粘性、自润滑性、低磨擦系数等特点。
氟聚合物知识
氟聚合物是一种由氟原子构成的高分子化合物。
氟聚合物的特点是具有很高的热稳定性、化学稳定性和电绝缘性能,同时具有低表面能、低摩擦系数和优异的耐腐蚀性能。
常见的氟聚合物包括:
1. 聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简称PTFE):PTFE 是最为知名的氟聚合物之一,也是许多人熟知的“特氟龙”材料。
它具有非常低的摩擦系数和优异的耐腐蚀性能,在广泛应用于润滑、密封、电绝缘和高温环境中。
2. 氟化聚醚(Fluorinated Polyether):氟化聚醚是具有氟原子取代的聚醚类化合物,具有很高的化学惰性和优异的抗溶剂性能。
它常用于制备高性能润滑油、密封材料和防腐蚀涂料等。
3. 氟化丙烯树脂(Fluoroacrylic Resin):氟化丙烯树脂具有很高的耐热性和耐化学腐蚀性能,同时具备良好的电绝缘性和耐候性。
它广泛应用于电子元器件、涂料、防腐材料等领域。
4. 氟化乙烯-氟化丙烯共聚物
(Hexafluoropropylene-Vinylidene Fluoride Copolymer,简称FEP):FEP是一种透明、柔韧且可加工成薄膜或块状的氟聚合物。
它具有优异的耐化学品性能和热稳定性,常用于制备电缆绝缘层、导管和化学容器等。
这些氟聚合物在许多领域中被广泛应用,包括航空航天、化工、电子、医疗等,其独特的性能使它们成为各种特殊需求的材料选择。
含氟聚合物疏水原理今天咱们来唠唠含氟聚合物为啥能疏水呢,这可老有趣啦!咱先得知道水是个啥样的存在。
水呀,就像一群调皮的小娃娃,它们之间有很强的吸引力,喜欢抱团。
水分子里有氢原子和氧原子,氢原子就像小手一样,会拉着别的水分子的氧原子,这就是氢键啦。
普通的材料呢,水分子就很容易凑上去,然后就湿哒哒的。
那含氟聚合物为啥就不一样呢?含氟聚合物里有氟原子这个神奇的小元素。
氟原子可傲娇啦!它的电负性超级大,就像一个很有个性的小美女,它对自己周围的电子把控得死死的。
氟原子在含氟聚合物里,就会让聚合物的表面变得很特别。
你看啊,当含氟聚合物遇到水的时候,水就像那些想凑上去玩的小朋友,但是含氟聚合物表面的氟原子根本就不咋搭理水。
因为氟原子周围的电子云分布得很特殊,就像给自己周围设了一道小屏障。
水分子想靠氢键和含氟聚合物表面亲近,可氟原子就像在说:“哼,你别想轻易靠近我!”而且呀,含氟聚合物的分子结构也很有讲究。
它们的分子链排列得比较规整,就像一群训练有素的小士兵。
这种规整的排列使得表面更加平滑,水在上面就像在溜冰场一样,很难停留。
水在含氟聚合物表面就只能滑溜溜地溜走,根本没办法安安稳稳地待着。
再说说含氟聚合物的表面能。
它的表面能很低,这就好比它是一个很慵懒的家伙,不想和外界有太多的互动。
水呢,是个能量比较高的家伙,想要和含氟聚合物互动就得付出很多能量。
水可没那么傻,就像你不会去做一件特别费劲又没啥好处的事儿一样,水也就不愿意在含氟聚合物表面停留啦。
含氟聚合物就像一个穿着特殊防护服的小卫士,这个防护服就是它的氟原子和特殊的分子结构。
不管水怎么试图进攻,它都能把水挡在外面。
这就是含氟聚合物疏水的小秘密啦。
你想啊,如果没有含氟聚合物的这种神奇的疏水性能,那我们生活中的好多东西都会变得很糟糕呢。
比如说那些户外的衣服,如果不疏水,下雨天就会湿得透透的,穿在身上又冷又难受。
还有厨房的厨具,如果容易沾水,就会有好多水渍,看起来脏脏的。
氟聚合物介绍大连海得科技有限公司 氟塑料是塑料的一个重要品类,通常人们接触的氟塑料是聚四氟乙烯(PTFE)。
聚四氟乙烯是产量最大、应用最广泛的氟塑料,除此之外,还有多种常用的氟塑料。
一,氟塑料的发展史1934年,Schloffer,Scherer合成聚三氟氯乙烯(PCTFE)。
1938年DuPont.Co(杜邦公司)的R.J.P1unkett合成聚四氟乙烯(PTFE)并于1949年实现工业化。
继而英国的ICI,德国的Hoechst,日本的DAIKIN大金工业,意大利的Montefluos等相继投产。
我国氟塑料在1958年研制成功,首先在上海实行工业化。
氟塑料的最初原料是氟石(又称茧石CaF2)和硫酸反应生成的氟化氢。
氯仿、四氯乙烯这类氯化烃在催化剂存在下被HF氟化而生成含氟化合物。
这样得到的含氟烃再经过热分解、脱氯等反应便可得到四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯等单体。
由这些单体均聚或共聚便可得到各种氟塑料。
氟塑料的性能视其聚合方法(如悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合)、聚合度、分子量分布后处理工艺而异。
二、氟塑料种类氟塑料是由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚以及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得。
氟塑料按数量及用途来说还是以聚四氟乙烯为最重要。
主要的氟塑料品种如下:聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene;teflon,PTFE,简称F4)聚全氟乙丙烯(fluorinated Ethylene-Propylene Copolymer, FEP,简称F46)可熔性聚四氟乙稀---四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物(tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer , PFA) 聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,fluororesin-2 , PVDF,简称F2)聚氟乙烯(polyvinyl fluoride , PVF,简称F1,杜邦公司的商品名Tedlar™泰德拉) 聚三氟氯乙烯(Polychlorotrifluoroethylene , PCTFE,简称F3)偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物(chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer , Kel-F,简称F23)偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物(简称F24)偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(vitonA,氟橡胶,简称F26)三氟氯乙烯与乙烯共聚物( ECTFE , Halar,简称F30)四氟乙烯与乙烯共聚物(ethylene tetrafluoroethylene copolymer, ETFE ,Tefzel,简称F40)四氟乙烯—六氟丙烯—偏氟乙烯的共聚物(THV)三、氟塑料的特点氟塑料具有耐热、耐寒、耐候、耐药品、耐溶剂,绝缘性能及高频电性能优异.并具有不粘性、自润滑性、低磨擦系数等特点。
含氟聚合物的聚合机理
含氟聚合物的聚合机理与一般的聚合物类似,但由于含氟聚合物中含有氟原子,因此聚合机理可能会有所不同。
以下是一种可能的含氟聚合物聚合机理的简要描述:
1. 起始物质:通常情况下,含氟聚合物的聚合以含有含氟单体的起始物质开始。
这些起始物质可以是含氟单体自身,也可以是与其他单体反应得到的含氟聚合物。
2. 自由基引发剂:聚合反应需要引发剂来提供自由基,以启动聚合反应。
在含氟聚合物的情况下,可以使用一般的自由基引发剂,如过氧化物或亚硝酸盐。
3. 聚合反应:聚合反应通过自由基聚合的机制进行。
自由基引发剂引发生成自由基,并开始聚合反应。
这些自由基可以引发单体的聚合,将单体分子连接在一起形成长链聚合物。
在含氟聚合物的情况下,由于含氟单体中的氟原子的特殊性质,可能导致产生特定的聚合物结构。
4. 链转移反应:在聚合反应过程中,链转移反应可能会发生。
链转移反应是在聚合物链上转移自由基,导致聚合物链的分子量分布变宽。
在含氟聚合物的情况下,链转移反应可能会被氟相邻的氢原子引发,从而改变聚合物的分子量分布和分子结构。
总体上,含氟聚合物的聚合机理是通过自由基引发剂引发反应,并通过自由基聚合和链转移反应来形成含氟聚合物。
具体的机理可能会因聚合物和反应条件的不同而有所不同。
PFA(全氟烷氧基树脂)详解氟树脂是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物,它们有聚四氟乙烯(PTFE)、全氟(乙烯丙烯)(FEP)共聚物、聚全氟烷氧基(PFA)树脂、聚三氟氯乙烯(PCTFF)、乙烯一三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯一四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)。
PFA简介四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(又:过氟烷基化物,可溶性聚四氟乙烯),英文名称:Polyfluoroalkoxy,简称PFA,又称过氟烷基化物和可溶性聚四氟乙烯。
PFA的熔点大约为580F,比重为2.13-2.167克/立方厘米,成型收缩率:3.1-7.7%,成型温度:350-400℃。
物料性能1、为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物。
熔融粘结性增强,溶体粘度下降,而性能与聚四氟乙烯相比无变化。
此种树脂可以直接采用普通热塑性成型方法加工成制品。
2、长期使用温度-80--260度,有卓越的耐化学腐蚀性,对所有化学品都耐腐蚀,摩擦系数在塑料中最低,还有很好的电性能,其电绝缘性不受温度影响,有“塑料王”之称。
3、其耐化学药品性与聚四氟乙烯相似,比偏氟乙烯好。
4、其抗蠕变性和压缩强度均比聚四氟乙烯好,拉伸强度高,伸长率可达100-300%。
介电性好,耐辐射性能优异。
阻燃性达5、无毒害:具有生理惰性,可植入人体内。
V0级1、适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医疗器械零件。
2、高温电线、电缆绝缘层,防腐设备、密封材料、泵阀衬套,和化学容器。
成型性能1.结晶料,吸湿小。
可采用通常得热塑性塑料得加工方法加工成制品。
3、流动性差,极易分解,分解时产生腐蚀气体。
宜严格控制成型温度不要超过475度,模具应加热至150-200度,浇注系统对料流阻力应小。
4、半透明粒料,注塑、挤出成型。
成型温度350-400度,475度以上容易引起变色或发生气泡。
并注意脱模会较困难。
5、因熔融的材料对金属有腐蚀作用,长期生产,模具需要电镀铬处理。
1.1-二氟乙烯(偏氟乙烯)R-1132a六氟乙烷R-116国标编号22034 CAS号76-16-4 中文名称六氟乙烷英文名称Hexafluoroethane 别名R116;全氟乙烷分子式C2F6;CF3CF3 外观与性状无色、无气味、非易燃的气体,在24.3℃以上时不能保持液态,通常装在耐高压钢瓶内分子量138.0 临界温度68F 临界压力432P沸点-78℃熔点-101℃溶解性微溶于水密度相对密度(水=1)1.61;相对密度(空气=1)4.7 比重(Air):3.8稳定性稳定危险标记5(不燃气体) 主要用途用作绝缘气、等离子蚀刻剂,高介电强度冷却剂氟乙烯R-1141【中文名称】氟乙烯【英文名称】vinyl fluoride;fluoroethylene【结构或分子式】CH2=CHF【沸点(℃)】-72【性状】氟乙烯常温下为无色,有极弱醚味的极易燃气体,微溶于水,溶于乙醇、乙醚、丙酮。
它的化学性质活泼,容易发生聚合。
三相点为-160.5 °C【用途】用于制聚氟乙烯树脂和同其他单体的共聚物。
三氟溴甲烷R-13B1二氟氯甲烷R-22外观与性状:无色气体,有轻微的甜气味。
熔点(℃): -146 沸点(℃): -40.8相对密度(水=1): 1.21相对蒸气密度(空气=1): 3.0饱和蒸气压(kPa): 908(20℃)燃烧热(kJ/mol): 65.7临界温度(℃): 96临界压力(MPa): 4.91辛醇/水分配系数: 1.081.1.1-三氟乙烷R-143a化学品中文名称:1,1,1-三氟乙烷化学品英文名称:1,1,1-trifluoroethane中文名称2:氟利昂-143技术说明书编码:16CAS号:420-46-2分子式:c2h3f3分子量:80.4外观与性状:微带气味的易燃气体。
易液化熔点(℃):-117沸点(℃):-4.7相对蒸气密度(空气=1):2.9液态密度:1.300*103㎏/m3爆炸上限%(v/v):19爆炸下限%(v/v):9.5二氟二氯甲烷R-12二氟二氯甲烷(制冷剂-12,R-12)中文名: 二氯二氟甲烷英文名: DICHLORODIFLUOROMETHANECAS号: 75-71-8化学式: CCl2F2分子量: 120.913 g/mol熔点: 115.15 K沸点: 243.36 K临界压力: Pa临界温度: 384.95 K临界体积: 2.17E-04 m3/mol临界压缩因子: 0.28分子式:CCl2F2 为极性分子,只有一种结构分子量:120.92物化性质:无色无臭气体,熔点—158℃,沸点-19.7℃,液体重度1.326×103kg/m3,溶于醇、醚,与酸、碱、水均不起作用。
法定职业病之有机氟聚合物单体及其热裂解物中毒概述有机氟聚合物单体及其热裂解物已被列为国家法定的职业病危害因素,长期接触有机氟聚合物单体及其热裂解物易引起中毒。
本文将详细介绍有机氟聚合物单体及其热裂解物的基本情况、中毒原理、防护措施等内容。
有机氟聚合物单体及其热裂解物的基本情况有机氟聚合物单体有机氟聚合物单体是一种无色透明液体,作为合成聚合物的原料,广泛应用在塑料、涂料、油墨、粘合剂等行业。
有机氟聚合物热裂解物有机氟聚合物热裂解物指的是在高温下对有机氟聚合物进行分解得到的物质,主要应用于电子、半导体、光电材料等行业,其颜色从无色、白色到淡黄色不等。
中毒原理有机氟聚合物单体中毒有机氟聚合物单体的主要毒性为长期接触的慢性毒性,主要表现为神经、肝、肾损伤,造成神经衰弱、头痛、眩晕、震颤、胃肠功能紊乱、记忆力减退等症状。
有机氟聚合物热裂解物中毒有机氟聚合物热裂解物中毒主要来源于其挥发出的有毒气体,在高温下挥发的有毒气体会对呼吸道、眼睛、皮肤等造成刺激和损伤。
热裂解物的主要毒性是急性毒性,表现为头晕、恶心、呕吐、眼痛、流泪、皮疹、呼吸困难等症状。
防护措施接触有机氟聚合物单体防护措施1.在操作时应戴口罩、防护眼镜、手套等防护用品,以避免直接接触有机氟聚合物单体。
2.做好个人卫生,避免在口、鼻、眼等部位摸擦,洗手后再吃饭、喝水等。
3.在车间设备上应加装通风设备,保持室内空气清新,排放废气。
接触有机氟聚合物热裂解物防护措施1.在高温下如需进行操作应开启通风设备以及戴好防护口罩、手套等,避免吸入有毒气体或直接接触有机氟聚合物热裂解物。
2.工作服材料要质地较为厚实,手套要具有化学防护功能,以降低有机氟聚合物热裂解物直接接触皮肤的风险。
3.工作场所应进行有效通风,保持室内通风,排放废气。
总结有机氟聚合物单体及其热裂解物中毒的危害性是比较大的,需要加强对其的认识和防范意识。
操作时必须要严格遵守各种操作规程,加强个人防护和环保意识,及时发现问题,做好紧急处置,从而有效地保障操作人员的生命和身体健康。
含氟聚合物在医学上的应用嗨,小伙伴们!今天咱们来聊聊含氟聚合物在医学上的应用,可有趣啦。
含氟聚合物在医学领域那可算是个“小明星”呢。
你想啊,人体是个超级复杂又脆弱的系统,医疗用品当然得既安全又好用。
含氟聚合物就有这样的本事。
比如说,在一些医疗设备的表面涂层上,它就发挥着大作用。
像心脏起搏器这种精密又性命攸关的小仪器,要是表面容易被腐蚀或者和身体组织起反应,那可不得了。
含氟聚合物涂层就像给它穿上了一层超级防护服,既保证了仪器的正常工作,又不会让身体对它产生排异反应。
再说说缝合线吧。
咱们都知道,伤口缝合后要是缝合线不好,那可就麻烦了。
含氟聚合物做的缝合线就很棒,它很柔软,不会像一些粗糙的线那样让伤口感觉不舒服。
而且啊,它还有很好的抗张强度,就像个小小的坚强卫士,紧紧地把伤口拉拢,帮助伤口愈合。
在伤口愈合的过程中,它还不会引起太多的炎症反应,这对于伤口的恢复来说,简直是再好不过的事情了。
还有牙科方面呢。
含氟聚合物在假牙制作和牙齿修复材料里也有它的身影。
咱们的嘴巴可是个很挑剔的地方,每天要吃东西、说话,对假牙和修复材料的要求可高啦。
含氟聚合物做的假牙材料,戴着很舒服,而且还不容易滋生细菌,这样就不会有口臭之类的尴尬情况啦。
对于牙齿修复材料来说,它能够很好地和牙齿贴合,就像给牙齿找到了一个完美的“小伙伴”,一起守护我们的口腔健康。
含氟聚合物在药物输送系统里也有独特的贡献。
它可以做成一种特殊的载体,就像一个个小小的快递包裹,把药物准确地送到身体需要的地方。
这样既能提高药物的治疗效果,又能减少药物对其他正常组织的损害。
这就好比是给药物开了个专车,直接送到目的地,多高效呀。
概括来说呢,含氟聚合物在医学上的应用就像一场神奇的魔法表演,在各个角落里悄悄地为我们的健康保驾护航。
它虽然不是什么特别高调的东西,但却在医疗这个大舞台上扮演着不可或缺的角色呢。
氟聚合物氟(F2):A.1886年,法国的莫瓦桑在铂制U型管中,用铂铱合金作电极,电解干燥的氟氢化钾,制得氟。
B.常温下为淡黄色气体,有刺激性臭味;熔点-219.62℃,沸点-188.14℃,密度1.69克/升。
C.化学性质最活泼、已知的最强的氧化剂之一,除氦、氖、氢外,可以同所有的非金属和金属元素起猛烈的反应,生成氟化物,并发生燃烧。
有机氟工业的开端:A.1928年化学家雷密得在他的实验室给通用公司的老板打电话,快要结束通话时,通用老板说他与冰箱的工程师讨论过,若要制冷工业不断地取得进步,需要一种新的制冷剂。
B.1930年,雷密得和他的助手向世界宣布合成了一种新的制冷剂二氟二氯甲烷(R12)。
人们往往把这一年认为是有机氟工业的开端。
题外:1930年,他在美国亚物兰大美国化学学会宣读论文发现这一新发明时,所有分会均延期。
他在宣读论文时,为证明这种制冷剂无毒,现场深深地吸了一口R12气体将一只燃烧的蜡烛吹灭。
说明这种制冷剂无毒、不易燃、易气化。
氟聚合物的发现:氟聚合物是偶然被人类发现的。
杜邦公司的Dr.RoyPlunkett在1938年用四氟乙烯(TFE)合成一种新的制冷剂三氟一氯乙烷(CCLF2—CF2)的实验过程中,将四氟乙烯密封在一个圆柱形容器内,过了一段时间它打开容器时发现里面的TFE没有了,取而代之的是一些白色腊状粉末。
这就是聚四氟乙烯(PTFE),从此揭开了人类研究、利用氟聚合物的历史。
氟聚合物:A.含氟聚合物是指主链上碳—氢键上的氢原子被氟原子全部或部分取代的一类聚合物。
B.氟聚合物分为氟树脂、氟弹性体、聚氟醚,与相对应的就是氟塑料、氟橡胶和氟润滑油。
全(含)氟单体的制备:四氟乙烯性质与应用:轻微毒性的可燃性无色气体。
它比空气重3倍,能扩散很远,并被远处的火源点燃后能把火焰沿气流相反方向引回。
具有很强的聚合趋势,不能控制的聚合作用能引起爆炸性分解。
有氧存在时,易形成不稳定易爆炸的过氧化物,所以要在—30℃左右下无氧贮存,而且要加入阻聚剂。
氟聚合物有关资料氟聚合物,常规的聚合物大都由炭C、氢H两种元素或者再加上氧O三种元素所组成,如聚苯乙烯(polystyrene)它由炭C、氢H两种元素组成,当聚苯乙烯中的氢原子部分或者全部被氟原子替代后,这样的聚苯乙烯就成了含氟的聚苯乙烯,这样的含氟聚苯乙烯广义上也叫氟聚合物。
概念简介氟聚合物指的是一类聚合物(即聚合物中还有氟原子),而不是某一个特定的聚合物。
可以理解为只要聚合物中含有氟原子,那么我们就可以说这个聚合物就是氟聚合物。
如当聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate)中的氢原子部分或者全部被氟原子替代了,我们同样可以称这样的聚甲基丙烯酸甲酯为氟聚合物。
氟聚合物主要分为氟塑料和氟橡胶两大类,其中氟塑料包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等,其中PTFE、PVDF和FEP这3种氟塑料的用量最大。
氟化工因高技术、高性能、高附加值的特性,被誉为“黄金产业”。
国外现状成熟市场的发展速度会相对放缓,但美国著名的增长咨询公司弗若斯特沙利文近日发布的报告显示,由于氟聚合物本身优良的物理化学性能以及下游应用领域的持续发展,已步入成熟阶段的美国氟聚合物市场发展前景仍然乐观。
预计至2013年,美国氟聚合物市场销售额将达20.82亿美元,产量突破2亿磅。
推动美国氟聚合物市场保持增长的动力主要来源于几个主要下游市场的强劲需求。
氟聚合物被广泛用于披护材料或者绝缘材料等,美国电缆市场近年来持续稳定增长带动了氟聚合物市场的增长。
FEP以及PVDF在电缆行业中应用最为广泛,作为光缆制造中的主要材料之一,PVDF市场增长潜力巨大。
另外,作为主要下游市场之一,近年来美国半导体行业持续增长,对氟聚合物的需求也不断增长。
PTFE、氟橡胶以及PVDF是半导体行业应用最多的材料。
随着美国老龄化现象的不断加剧,医药行业增长明显,也由此推动了氟聚合物在该领域的应用。
此外,一些新兴行业,例如锂电池、燃料电池、生物燃料等的蓬勃发展也成为美国氟聚合物市场的新增长点。
与此同时,ETFE、PVF、PCTFE和ECTFE等产量较小的氟聚合物在某些新兴下游领域也得到了越来越多的使用。
这些领域主要包括太阳能以及医药包装等行业。
这些氟聚合物需求的持续放大势必带动整个美国氟聚合物市场的发展。
如今,美国这一成熟市场的发展面临着来自多方的挑战。
首先,市场增长放缓。
在美国,PTFE供应量在氟聚合物中占据第一,但60多年的发展使其生产工艺已十分完善,下游市场趋于饱和,因此市场增长率有所放缓。
由高昂油价引发的汽车销售量下滑也使美国氟聚合物市场的发展受到影响,特别是PTFE及氟橡胶两类产品。
不过,汽车市场对于高性能的氟聚合物材料需求仍然表现强劲,因此提升产品性能将是未来针对汽车领域的一个重要策略。
其次,价格竞争愈发激烈。
随着大量价格相对低廉的中国产品进入美国本土市场,美国氟聚合物市场价格竞争明显加剧。
这一现象在PTFE市场表现尤为突出,部分美国本土供应商为了维护客户而不得不降低产品价格。
第三,安全和环保性能遭到质疑。
2006年,美国环保署(EPA)颁布新的法令认为全氟辛酸铵(PFOA)有可能引发癌症等重大疾病,引发了市场的诸多争论,杜邦随后也宣布将于2015年推出不含PFOA的安全氟化产品。
另外,由于氟原子的存在使氟聚合物分子结构十分稳定,是不可生物降解的化学物质,这也引发了环保人士对于氟聚合物可能引发环境问题的担忧。
[1]国内现状目前我国已成为世界最大的氟化工初级产品生产国和出口国,然而,应用研发不足、技术水平落后让国内氟化工产业难以摆脱低端产品过剩、高端产品不足的被动局面。
氟化工产业不以石油天然气为主要原料,与石油价格的关联度不大,但分析人士认为,全球能源的日益紧张,却为氟硅材料的发展提供了巨大空间。
氟产品是高性能化工新材料,生产技术复杂,整体价格较以石油、天然气为原料的材料高。
随着石油产品价格上涨,两者之间的价格差距正在逐渐缩小,这为氟材料拓展应用市场提供了广阔的空间。
全球含氟聚合物总产能约22万吨/年,中国产能约为4万吨/年,占世界总产能的18%,已成为世界第二大氟聚合物生产国。
浙江巨化集团公司董事长叶志翔认为,随着经济实力的增强和人民生活水平的提高,中国对氟产品的需求增长率将远高于全球平均水平。
2010-2020年这10年间,全球对氟聚合物的需求仍将保持相同的增长幅度,氟产品的全球平均需求增长率将在3%以上。
预计“十一五”期间,中国氟聚合物产能可保持15%的年增速,2010年产能将达到7万吨/年,总产量接近5万吨/年。
从各类氟产品的前景来看,氟氯烷进入衰退期,其替代品将因此而出现广阔的市场;氟树脂进入成熟期,主要产品聚四氟乙烯竞争加剧;氟橡胶进入增长期,随着我国汽车产业的发展,氟橡胶将出现明显的增长;氟涂料则将随着建筑、化工产业的增长而增长;而含氟精细化学品的发展空间最为广阔。
国内CFC替代品及CFC产品的毛利率基本维持在20%以上的水平,而对于氟橡胶、聚全氟乙丙烯乃至氟精细化学品而言,由于市场需求较强,竞争较弱,仍将在未来3年内维持30%以上的较高毛利水平。
如何让氟化工产业的“短腿”变长?我国在高端氟化工领域拥有哪些技术优势?今后应重点投资和开发哪些产品?多位专家针对含氟聚合物、ODS替代品、无机氟化物、含氟精细化学品四大领域进行深入分析。
氟化工是各国鼓励发展的新兴高新技术产业,含氟聚合物又是氟化工产业的高端领域。
如今,最便宜的聚四氟乙烯也在3万元/吨左右,最昂贵的含氟聚合物则高达数千万元/吨。
如何让这一潜力巨大的高端产业焕发其应有的光彩?专家针对国内氟化工的产业基础,提出了技术攻关方向。
“国外生产的是材料,我们生产的是化学品”内蒙古奥特普氟化学新材料开发有限公司总工程师杨兵告诉记者,我国含氟聚合物与国际同行的主要差距体现在清洁度、质量稳定性、生产效率三个方面。
“有用户说,国内含氟聚合物企业生产的是化学品,国外企业生产的是材料。
言下之意,尽管我国生产的含氟聚合物在化学结构上和国外同类产品相同,但是人家的能用,我们的则难以应用。
”杨兵面色凝重地说。
在清洁度方面,由于我国在生产工艺和设备管理等方面较为落后,含氟聚合物产品中的杂质往往较多,难以在高端市场应用。
以悬浮聚四氟乙烯为例,国外客户尽管大量采购中国产悬浮聚四氟乙烯,但往往只用于生产质量要求不高的制品,或是进一步纯化处理后再使用。
在质量稳定性方面,国内含氟聚合物技术的主要来源是上海有机氟材料研究所以及俄罗斯、日本的有关企业。
“最近十年含氟聚合物的大发展,使我国在产量上实现了飞跃,但在原创技术方面却停滞不前。
由于得不到核心技术的支撑,我国含氟聚合物产品质量不稳定成为用户公认的事实。
”杨兵介绍。
此外,我国聚合工艺技术的落后还体现在生产效率低下,包括聚合配方、聚合设备、自动控制等方面。
拿悬浮聚四氟乙烯生产装置来说,国外企业用两个2.3立方米的聚合釜系统就可达到1万吨/年的产能,而国内企业用相同体积的聚合釜系统只能达到1700吨/年的规模。
杨兵提出:“我国不乏实力雄厚、抱负远大的企业家,与其投入上亿元资金生产每吨几千或几万元的氟化工产品,不如投资到每吨几十万、几百万甚至几千万元的高档含氟聚合物领域。
”主要应用氟聚合物具有优异的物理化学特性,因而广泛应用于交通运输、建筑、化工设备、电子及半导体、家庭用品等行业,其中交通运输以及化工设备是氟聚合物的两大主要下游领域。
作为氟聚合物的第一大应用领域,交通运输行业主要包括汽车以及航空航天两大领域。
在航空航天领域中,耐火以及轻质的特性使氟聚合物成为理想选择。
在汽车领域中,由于氟聚合物具有卓越的耐热性以及耐腐蚀性能,其多被用于汽车引擎以及车盖等部位。
另外,优异的耐腐蚀性以及热稳定性使氟聚合物在化工设备制造中被广泛采用。
目前氟聚合物主要用于管道、储罐、热交换器、反应器等部件的内层和保护膜,也被用于通用塑料的添加剂。
另外,它们还用于软管等液体传输系统、垫圈、密封圈、阀门、密封膜等。
代表物质聚四氟乙烯商品名“铁氟龙”、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”、"4F"等,PTFE是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一种全氟聚合物,它具有一CF2=CF2一重复单元线性分子结构,是结晶性聚合物,熔点大约为631℃,密度为 2.13—2.19g/CC(克/立方厘米)。
PTFE具有优异的耐化学品性,其介电常数为2.1,损耗因数低,在很宽的温度和频率范围内是稳定的。
它从低温到550V的机械性能都很好。
PTFE抗冲强度高,但拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性比其它工程塑料差。
有时加入玻璃纤维、青铜、碳和石墨来改善其特殊的机械性能。
它的摩擦系数几乎比任何其它材料都低,具有很高的氧指数。
PTFE可制成粒料、凝结的细粉(0.2微米)和水分散液。
粒状树脂用于压塑和柱塞挤塑;细粉可以糊状挤塑成薄壁材料;分散液可用作涂料和浸渍多孔材料。
在美国市场经销的纯的PTEE产品有 Auimont USA公司的 AI-goflo牌、DU POut公司的Teflon牌、ICI AInericas Inc的 FI牌、HOechstCelanese公司的HOSaflon牌。
PTFE具有非常高的熔体粘度,这妨碍了惯用的熔融挤塑或模塑技术的采用。
粒状PTFE的模塑和挤塑方法与粉状金属和陶瓷用的方法相似——先压缩再高温烧结;细粉需与加工辅料混合(如石脑油)形成糊状,然后在高压下挤成薄壁材料,再加热除掉挥发性的加工助剂,最后烧结。
含氟聚合物薄膜目前,可用来制造含氟聚合物薄膜的主要有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)和聚氟乙烯(PVF)。
含氟聚合物的应用领域包括脱模剂、罐衬里、光伏背板、装饰和保护膜以及药品泡罩包装等。
与其他聚合物薄膜相比,含氟聚合物薄膜拥有一些性能上的优势,主要有耐化学性、介电性能、电气绝缘、耐高温、可焊性、防潮性、透明和机械强度等。
含氟聚合物薄膜同时还能与其他一些聚合物如聚乙烯和聚氯乙烯薄膜相容,可以应用于多层薄膜。
乙烯三氟氯乙烯共聚物ECTFE树脂是乙烯和三氟氯乙烯1:1的交替共聚物,熔点为464 ℉ ,密度为1.68g/cc(克/立方厘米)。
此材料从低温到 330T的性能良好,其强度、耐磨性、抗蠕变性大大高于PTEE、FEP和PFA。
它在室温和高温下耐大多数腐蚀性化学品和有机溶剂。
它的介电常数(2.6)低,在很宽的温度和频率范围内性能稳定。
ECTFE不着火,可防止火焰扩散,当暴露在火焰中时,将分解成硬质的碳。