氟化工--第九章 氟树脂

氟树脂简介1定义分子结构中含有氟原子的一类热塑性树脂。

氟树脂的主要品种有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯（PVF）等。

其中以聚四氟乙烯为主。

2性能氟树脂具有优异的耐高低温性能、介电性能、化学稳定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦系数等特性。

聚四氟乙烯可以在260℃高温下长期使用，-268℃低温下短期使用。

介电性能不仅优异，且不受工作环境、温度、湿度和工作频率的影响。

在高温下也不与强酸、强碱和强氧化剂起作用，即使在“王水”中煮沸也无变化，故有“塑料王”之称。

润滑性特别是自润滑性很好，对钢的静摩擦系数仅0.02，动摩擦系数0.03，自摩擦系数0.01。

主要缺点是有冷流性，在负荷和高速条件下尺寸不稳定；刚性、耐磨和压缩强度较差，需加硫化钼和青铜粉等填料改性；耐辐照性和加工性不好。

可熔性聚四氟乙烯不仅具有聚四氟乙烯的原有特性，而且高温机械性能（250℃拉伸强度为13MPa，而聚四氟乙烯为8.5MPa）和加工性能大为改善。

聚三氟氯乙烯的特点是透明性、尺寸稳定性和粘接性好，但耐温性较差。

聚偏氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物都是机械强度好和韧性大的氟树脂，耐辐照性优良；聚偏氟乙烯还是压电性和热电性极好的功能材料。

聚氟乙烯薄膜可耐大气老化30年以上。

偏氟乙烯－六氟异丁烯共聚物可在280℃以上高温下长期使用，主要问题是价格昂贵，常温下发脆。

3国内外状况1934年，德国的F.施洛费尔和O.舍雷尔研究成功的聚三氟氯乙烯，是氟树脂的第一个品种。

1938年美国杜邦公司合成聚四氟乙烯树脂，开发出“特氟龙”不粘涂料，它是将聚四氟乙烯（PTFE）以微小颗粒状态分散在溶剂中，然后以360-380oC的高温烧结成膜，该涂层可长期在-195--250oC下使用，其耐化学品性超过所有聚合物，主要应用于不粘涂层；如：不粘锅内涂膜、聚合反应釜内衬。

商品名化学式优点聚四氟乙烯（PTFE）铁氟龙、特氟龙、特富隆、泰氟龙、4F 1、耐热250℃、耐寒-196℃、低磨擦性、不粘附、无毒性；2、耐化学品性、耐候性，是所有塑料中最佳的；3、优异的电性能，损耗因数低，在很宽的温度的频率范围内是稳定的；聚全氟乙丙烯(FEP) F46、特氟隆与PTFE相近的耐热性、低磨擦性、不粘性、耐化学腐蚀性、绝缘性；可以熔融加工；全氟烷氧基树脂（PFA）FA 耐热、耐化学性与PTFE相当；可以熔融加工；聚三氟氯乙烯（PCTFE）在室温下对大多数活泼的化学品呈惰性；具有优异的阻隔气体的能力，其膜产品的水蒸汽透过性在所有透明塑料膜中是最低的；其电性能与其它全氟聚合物相似；优异的光学性能；乙烯三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）F30它是乙烯和三氟氯乙烯1：1的交替共聚物此材料从低温到 165℃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，还有没哪种溶剂能在不高于120℃的情况下溶解它或使它发生应力开裂的；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；低渗透性；乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）F40它是乙烯和四氟乙烯1：1交替共聚物是一种从低温到180℃具有高抗冲性和机械性能好的坚韧的材料；耐化学品性能、电性能和耐候性与ECTFE相似；聚偏氟氯乙烯（PVDF）F2其强度、耐磨性和抗蠕变性比 PTFE、FEP和 PFA高得多；耐大多数化学品和溶剂，以及氧化剂如液体溴和溴盐溶液；具有良好的耐候性，在空气中不燃烧；易于加工、可注塑；聚氟乙烯（PVF）具有一般氟树脂共有的耐气候、耐化学性和不粘性，机械强度较大，有优良的耐磨耗性和绝缘性能，很坚韧而富于弹性，具有杰出的耐候性，在-34—110℃温度范围内性能良好，它具有良好耐磨和耐沾污性，可与胶合板、乙烯基塑料和增强的聚酯及金属箔层合；可溶于100℃以上的二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMA）、γ- 丁内酯，加入0.1%的异丙醇可提高。

氟树脂 fluororesin图片：图片：fushuzhi氟树脂(卷名：化工)fluororesin分子结构中含有氟原子的一类热塑性树脂。

具有优异的耐高低温性能、介电性能、化学稳定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦系数等特性。

是国民经济各部门，特别是尖端科学技术和国防工业不可缺少的重要材料。

氟树脂的主要品种有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（俗称可熔性聚四氟乙烯，PFA）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（俗称氟塑料46，FEP）、四氟乙烯-六氟丙烯－全氟烷基乙烯基醚共聚物等。

其中以聚四氟乙烯为主。

性能聚四氟乙烯可以在260℃高温下长期使用，-268℃低温下短期使用。

介电性能不仅优异，且不受工作环境、温度、湿度和工作频率的影响。

在高温下也不与强酸、强碱和强氧化剂起作用，即使在“王水”中煮沸也无变化，故有“塑料王”之称。

润滑性特别是自润滑性很好，对钢的静摩擦系数仅0.02，动摩擦系数0.03，自摩擦系数0.01。

主要缺点是有冷流性，在负荷和高速条件下尺寸不稳定;刚性、耐磨和压缩强度较差，需加硫化钼和青铜粉等填料改性；耐辐照性和加工性不好。

可熔性聚四氟乙烯不仅具有聚四氟乙烯的原有特性，而且高温机械性能（250℃拉伸强度为13MPa，而聚四氟乙烯为8.5MPa）和加工性能大为改善。

氟塑料46的最大优点是加工性、阻气性和低温柔性好，耐冷流性优，但耐高低温性能比聚四氟乙烯差，耐应力开裂性能欠佳。

四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物改善了氟塑料46的应力开裂性，高温电性能和力学性能优于氟塑料46和可熔性聚四氟乙烯。

聚三氟氯乙烯的特点是透明性、尺寸稳定性和粘接性好，但耐温性较差。

聚偏氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物都是机械强度好和韧性大的氟树脂，耐辐照性优良；聚偏氟乙烯还是压电性和热电性极好的功能材料。

氟树脂及其在铸铁表面的涂装1引言不粘性涂料是一种涂层表面不易被其他黏性物质所黏附或黏着后易被除去的特种涂料。

这种涂料由于其所形成的涂层表面能极低、摩擦系数小等特点，所以具有不粘性。

一般来说，氟树脂不粘性涂料应具有以下特征：单组分、贮存期限长、不污染环境。

对所需涂装底材的可涂性(润湿性)好；固化条件温和；不改变底材外观(光学透明)；对底材附着性优异；可再涂；耐溶剂；耐酸和碱；耐久耐磨；耐候性良好；具有挠曲性；易清洗；耐污染；经济。

不粘性涂料近年来应用日益广泛，如：家庭用各种锅、烤炉盘；食品工业用搅拌器、滚筒、糖果糕点模具、食品包装机械；塑料橡胶工业用各种模具；造纸、纺织、印染用胶辊等。

在电子及办公用品如油印机导辊方面也得到了广泛应用。

目前所应用的不粘性涂料主要以氟树脂和硅树脂为主，尤其是氟树脂。

2氟树脂涂料2．1常用的氟树脂涂料氟树脂是一种结晶性高分子聚合物，具有很低的表面能，化学性能稳定，即使在高温下，浓酸、浓碱、强氧化剂、大多数有机溶剂对它都不起作用，不会产生质量变化或膨胀现象；具有优异的耐高、低温性，能够长期在-195℃～250℃之间使用。

因而，可以由氟树脂与耐高温黏结树脂及适量配合剂制成具有高性能、多用途的防粘涂层。

氟树脂有聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)和四氟乙烯一全氟烷代丙氧基共聚物(PFA)等，其中以聚四氟乙烯最为常见。

FEP是六氟丙烯(全氟丙烯)与四氟乙烯共聚物，又称全氟代乙丙烯或氟塑料46(F46)，是聚四氟乙烯的改性品种，同样有碳和氟2种原子构成，因而成为耐化学品性能最好的有机氟聚合物之一。

应用温度比聚四氟乙烯低50℃，熔融黏度比聚四氟乙烯低，因此具有好的加工特性，容易制成没有针孔的涂层。

FEP的熔点(265℃)和热分解温度(380℃)相差大，烧结工艺条件易控制，涂层性能有保证。

ETFE是等物质的量的乙烯与四氟乙烯单体聚合而成的热塑性有机氟聚合物，又称氟塑料40(F40)。

1.1含氟树脂概述自1963年聚偏氟乙烯（PVDF）涂料成功地应用在建筑业，涂覆于装饰板材上以来。

氟树脂涂料已经走过了近40年的发展历程，氟树脂涂料以其独特的性能经受住了历史的考验。

目前国际上形成了三种不同用途的氟树脂与氟涂料行业，第一种是以美国阿托—菲纳公司生产的PVDF树脂为主要成分的外墙高耐候性氟树脂涂料、具有超强耐候性；第二种是以美国杜邦公司为代表的特氟龙不粘涂料。

主要用于不粘锅、不粘餐具及不粘模具等方面；第三种是以日本旭硝子为代表的室外常温固化氟树脂涂料，主要应用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等[1]。

1.2含氟树脂的结构特点及性能1.2.1氟树脂的结构特点常温固化氟树脂的结构如图1.1所示, 在FEVE的分子结构中, 作为主要的单体三氟氯乙烯, 由于前述氟原子的特性, 在空间结构和化学上, 氟烯烃单元保护了不很稳定的乙烯基醚单元, 使其难以受氧化侵蚀, 提高了树脂的耐候性和耐化学腐蚀性,并为树脂提供了必要的硬度。

环己基的引人, 则赋予了树脂刚性和透明性, 其侧链的大环降低了树脂的结晶性, 使其可以在常温下溶于大多数有机溶剂。

烷基的引人给树脂提供了较好的挠曲性能, 增加了树脂的柔韧性能。

经烷基的引人则给树脂带来了固化点, 使树脂能在常温下与异氛酸醋交联固化, 高温下与三聚氰胺树脂交联固化, 使树脂具有从室温到高温广阔温度范围内固化的性能, 应用范围大为扩展。

而侧链上梭基的引人, 则提高了树脂对颜料的润湿性, 加强了树脂与固化剂、有机颜料的相溶性。

C-F键能高达486KJ/mol,因此分子结构稳定, 很难被热、光以及其它化学因素破坏。

在同一分子中未成键原子之间存在着一种较弱的范德华力。

2个氟原子的范德华半径之和为0.27nm,两个氟原子正好把C-C之间的空隙填满, 保护了碳碳键, 使氟碳树脂相当稳定。

1.2.2氟树脂的性能氟树脂具有优异的耐候性、耐腐蚀性、耐沾污性、耐热性、耐化学品性、斥水斥油性、绝缘性及低摩擦系数, 其原因是由于氟原子电负性高, 原子半径小, 与碳形成的C-F键极短, 相邻氟原子相互排斥, 使含氟烷烃中氟原子呈螺线形分布, 碳链周围被一系列带负电性的氟原子所包围, 形成屏蔽层。

氟树脂研究报告
氟树脂是一种具有优异耐高温、耐腐蚀、不粘性、电绝缘性等多
种特性的高分子材料。

其最突出的特点是具有极好的耐化学性，能在
极低温度（-270°C）到极高温度（+260°C）下工作，且能承受极强
的酸碱溶液、氧化剂和高能辐射等腐蚀性介质的侵蚀。

因此，在医疗、电子、化工、军事等领域有广泛应用。

近年来，氟树脂在新能源领域的应用得到了迅速发展。

例如在太
阳能电池、锂离子电池等电池隔膜、氢燃料电池、固态电解池、传感
器等方面都有广泛的应用。

此外，氟树脂也被用于制造无烟环保的防
火涂料、环保型材料等。

氟树脂的研究主要集中在改性、合成新型材料、加工及其应用等
方面。

改性方面主要是对氟树脂的力学性能、耐磨性能、导电性能等
进行提高和改善，从而应用范围更广泛。

新型氟树脂的研究主要针对
纳米氟树脂、功能型氟树脂及其复合材料的开发和研究。

加工方面的
研究则主要是针对氟树脂的成型方法、表面处理等技术进行改进，以
满足不同应用领域的需求。

总之，氟树脂具有极为优异的综合性能，其应用领域越来越广泛。

未来，随着科技的不断发展，氟树脂的研究和应用将会更加深入和广泛。