氟树脂性能与加工应用_续26_
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• 28 •有机氟工业Organo- Fluorine Industry2021年第1期乙燔-四氟乙烯共聚物的制备、加工及应用进展孟庆文王京辉胡帅捷路迪(浙江巨化股份有限公司氣聚合物事业部,浙江衢州324004)摘要:乙烯和四氟乙烯共聚物(E T FE)为交替共聚物,它在保持了PTFE(聚四氟乙烯)良好的耐热、耐化学性能及电绝缘性能的同时,耐辐射和力学性能有很大程度的改善。
主要介绍了E T F E的制备、加工及相关应用。
展望了E T F E树脂的应用前景。
关键词:E T F E;制备;加工;应用〇刖目ETFE( ethylene - tetrafluoroethylene)为乙稀(E)和四氟乙烯(T F E)的交替共聚物,于1945年由杜邦 公司率先开发[1],1974年、1976年分别在美国和日 本投产。
其具有非常平衡的物理、化学和电学性能,且易熔融加工,但其二元共聚物不耐开裂使其鲜有 合适用途。
直至1970年,杜邦公司[2]将第三单体 PPVE(全氟正丙基乙烯基醚)引入E T F E分子链中 后才大大改善了 E T F E的韧性,使其实现商业化生 产。
尽管E T F E含有氢元素,使其作为含氟聚合物 在性能方面有所下降,但E T F E树脂分子链呈锯齿 状构相[3],一CF2—与邻近分子链上的一C H2—相互 作用,赋予其突出的力学强度、抗蠕变性和耐切割 性,能够满足市场对氟聚物高力学强度的需求。
辐 射交联后其力学性能更优。
E T F E树脂能够耐受众 多化学品,常温下不溶于所有溶剂,耐酸碱和有机溶 剂,但是对氧化剂、含氯溶剂、酮和酯的耐受性稍差。
ETFE树脂还具有优良的光学性能、耐核辐射性能 和耐候性。
E T F E树脂熔体剪切敏感性低,易于加 工,可以制成气枕、管、线、膜和衬里等制品,广泛应 用于建筑、电子、汽车、空天、能源和化工等领域[4]。
1ETFE的制备1.1乙烯-四氟乙烯共聚乙烯和四氟乙烯的共聚按自由基聚合机理进行,由于乙烯、T F E的竞聚率都很小,共聚反应以形 成交替结构的分子链为主。
一、含氟表面活性剂的特点含氟表面活性剂(简单FS)是近些年来逐步商品化的一种特殊性能的表面活性剂。
与普通表面活性剂不同之处,含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部分氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏水基部分,然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团,根据亲水基团性质的不同,分别制得阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。
由于含氟表面活性剂结构上的特殊性,以氟原子取代了普通表面活性剂中疏水基团上的氢原子,把C-H键的结构转变为C-F键的形式,因此它显示出氟碳烃所特有的一些优良性能,同时它具有既憎水又憎油的特性。
含氟表面活性剂的高表面活性,取决于其分子碳氟键所具有的极强疏水性及较低的分子内聚力。
它能使水的表面张力降到很低的数值,而使用的浓度却很小。
一般碳氢链的表面活性剂的应用浓度需在0.1%~1%之间,此时水溶液的表面张力只能降到30~35dyn/cm(1dyn=10-3N/m),需碳氟键表面活性剂的用量在0.005%~0.1%时,就能使水溶液的表面张力降至20dyn/cm以下。
另外含氟表面活性剂在有机溶剂中也显示出良好的表面活性,特别是引入了N-取代的全氟辛酰胺类,它能使碳氢炔类溶剂降低表面张力5~15dyn/cm,含氟表面活性剂所体现出的优良的热稳定性及化学惰性,主要是由于氟碳链憎水基取代碳氢链的憎水基后,由于C-F 键的键能(116kcal/mol)大于C-H键的键能(99.5kcal/mol),因此C-F键要比C-H 键稳定,不易发生断裂。
又由于氟原子取代氢原子后,因氟原子的体积比氢原子的大,使得C-C键因氟原子的屏蔽作用而得到保护,所以使原来键能不太高的C-C键也稳定了,这样使得C-C键也稳定了,这使得含氟表面活性剂具有碳氢表面活性剂所没有的化学稳定性及热稳定性。
例如:C9F17OC6H4SO3K的使用温度可以在300℃左右,而此化合物的中间体C9H17OC6H5在50%的硫酸或25%的氢氧化钠水溶液中,在80℃时处理48小时也不会分解。
四氟垫:全称聚四氟乙烯垫片国外又叫PTFE垫片或Teflon(铁氟龙)垫片由聚四氟乙烯棒、管、板经机械车削或裁切而成的平垫片、V形垫片、活塞环、球阀垫圈等具有耐腐蚀、抗老化和不导电等良好特性。
聚四氟乙烯pH值0-14(熔融的碱金属和高温、高压下的氟除外)。
其在-100℃~100℃之间能够具有良好的机械强度。
聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简写为PTFE,一般称作“不粘涂层”或“易清洁物料。
这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。
同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易清洁水管内层的理想涂料。
物理性质编辑英文缩写:PTFE中文名称:聚四氟乙烯中文别名:PTFE;铁氟龙;特氟龙;teflon;特氟隆;F4;塑料之王;英文名称:Polytetrafluoroethylene(英文缩写为Teflon或[PTFE,F4])英文别名:TETRAFLUOROETHYLENE OLIGOMER;TETRAFLUOROETHYLENE RESIN; TEFLON; TEFLON 7A; TEFLON(TM) 30B; TEFLON(TM) 6; TEFLON(TM) 7A; PTFEEINECS号204-126-9CAS No.:9002-84-0分子式:(C2F4)n分子量:100.015612熔点:327℃沸点:400℃折射率:1.35风险术语:R41对眼睛有严重伤害。
安全术语:S24/25避免与皮肤和眼睛接触。
其他∶聚四氟乙烯中波的传播速度为︰207019667.8=0.69v0 注:波在媒介中的传播速度计算式为.为介电常数,为磁导率[1] .聚四氟乙烯被称“塑料王”,氟树脂之父罗伊·普朗克特1936 年在美国杜邦公司开始研究氟利昂的代用品,他们收集了部分四氟乙烯储存于钢瓶中,准备第二天进行下一步的实验,可是当第二天打开钢瓶减压阀后,却没有气体溢出,他们以为是漏气,可是将钢瓶称量时,发现钢瓶并没有减重。
PVDF聚偏氟乙烯,一种化学品,是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。
PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性,是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。
采用PVDF 树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等,在锂二次电池中应用,该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。
可用一般热塑性塑料加工方法成型。
其突出特点是机械强度高,耐辐照性好。
具有良好的化学稳定性,在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀,发烟硫酸、强碱、酮、醚绵少数化学药品能使其溶胀或部分溶解,二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等强极性有机溶剂能使其溶解成胶体状溶液。
PVDF树脂王要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物,PVDF树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性,除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外,还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能,是目前含氟塑料中产量名列第二位的大产品,全球年产能超过4.3万吨。
PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域,由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性,是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。
其良好的化学稳定性、电绝缘性能,使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求,被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送,近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等,在锂二次电池中应用,目前该用途成为PVDF 需求增长最快的市场之一。
PVDF是氟碳涂料最主要原料之一,以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代,由于PVDF树脂具有超强的耐候性,可在户外长期使用,无需保养,该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等;目前在我国以偏氟乙烯为含氟单体和其他含氟单体共聚的涂料用常温固化型氟碳树脂尚未出现,在这方面具有巨大的发展空间。
氟碳树脂 PVDFPVDF T-1是一种粉末状的聚偏氟乙烯产品,可以与丙烯酸树脂、添加剂等混配形成性能优越的烘烤型 PVDF 氟碳涂料。
其各种理化性能和制漆性能接近国外产品,同国内其他牌号的PVDF相比,在批次稳定性、分散研磨性能和耐黄变性能等方面,更适合于制备烘烤型 PVDF 氟碳涂料中的罩面涂料、浅色涂料。
产品特性项目单位指标ASTM测试方法外观-白色粉末/气味-无/纯度,≥%99.5PVDF标准相对密度-1.74~1.77D 792 ,@23/ 23 ℃熔点℃156~165D 3418熔融指数g/10min0~2.0D 1238 ,230 ℃ , 10kg热分解温度℃382~393TGA , 1%Wt. Loss , Air溶解性-澄清透明,无杂质1g/10ml 30 ℃ 1hr NMP含水率,≤%0.1Karl FischerPVDF 氟碳涂料应用制备与施工PVDF 氟碳涂料广泛应用于户外有超耐侯要求的铝极幕墙,涂层铝极、钢板和铝型材的高档面漆。
采用 PVDF T-1 为涂料通过适当的混配(其中树脂中 PVDF 含量≥70 %)可制成分散型涂料和粉末涂料。
亦可制成有机溶剂型 PVDF 氟碳涂料。
PVDF 氟碳涂料的涂膜方法主要有辊涂、刷涂、浸涂、喷涂和粉末静电喷涂等。
经高温烘烤冷却结晶制成涂膜。
目前应用最广泛的为分散型和粉末 PVDF 涂料,应用最广泛的涂敷方法为喷涂和辊涂。
以 PVDF 为主要成膜物质的涂层有着优异的性能,主要体现为以下特点:超耐侯性。
户外使用可达 20 年以上。
耐腐浊性和耐化学品优异,抗渗透性能好。
物理力学性能优异,后加工性能好。
耐污染性能好。
良好的耐温性,涂层可在 -60 ℃ -150 ℃ 范围内长期使用。
PVDF(聚偏氟乙烯)氟碳树脂在高耐侯涂料中的应用PVDF涂料以其优异的耐候性、耐化学品性、耐污染性、易维护性等,在户外建筑领域有着广泛的应用市场和前景。
但PVDF氟碳树脂的主要供应厂家所采取的认证制度,国内厂家无法获得原料,而无法对涂料制造、施工应用方面从事进一步的研究,因此国内PVDF氟碳技术的发展相对要落后和缓慢,但近几年来,氟碳涂料在国内取得了很大的进展,并成为涂料行业近年来的一大热点,这加速了树脂生产、涂料制造和施工应用方面的进步,引导和推动了市场的发展。
几种常用的防腐材料介绍可溶性聚四氟乙烯(PFA)适用介质:强酸、强碱、强氧化剂、有机溶剂等。
工作温度:≤180℃特点:是类似F46的一种新型含氟树脂,是为了克服聚四氟乙烯加工成型困难而发展的一个新品种,完全保持了聚四氟乙烯的优良性能。
良好的机械、电绝缘性能,突出的耐热性和低摩擦系数,难燃、低烟、耐大气性好。
最大的优点是比较容易成型加工。
聚全氟乙丙烯FEP(F46)适用介质:任何有机溶剂或试剂,稀或无机酸、醇、酮、芳烃、氯化烃等。
工作温度:≤180℃特点:力学、电性能和化学稳定性基本与F4相同,但突出优点是冲击韧性高,即使带缺口的试样也冲不断,有极好的耐候性和辐射性,易于成型加工。
是为了克服聚四氟乙烯成型加工困难而发展的一种含氟树脂,除使用温度低于F4外,其它都保持了聚四氟乙烯的优良性能。
聚三氟氯乙烯PCTFE(F3)适用介质:各种有机溶剂、无机腐蚀液(氧化性酸类)。
工作温度:≤120℃特点:耐热性、电性能和化学稳定性仅次于F4,机械强度、抗蠕变性能、硬度比F4好。
改性聚丙烯(GXPP)适用介质:无机盐类的水溶液、无机酸类、碱类的稀或浓溶液。
工作温度:≤100℃特点:是最轻的塑料之一,其屈服、拉伸和压缩强度、硬度均优于低压聚乙烯,有很突出的刚性,耐热性好,易成型,价廉。
改性后冲击性、流动性、变曲弹性模数提高。
改性聚烯烃(GXPO)适用介质:各种浓度的酸碱盐及某些有机溶剂。
工作温度:≤110℃是目前世界上最理想的防腐蚀、防静电、无毒害、强度高的优质材料,已广泛用于旋转成型的大型设备和阀门、管道作内衬。
广泛应用于化工、冶金、食品、交通、医药、纺织等行业。
聚氯乙烯(硬质)PVC适用介质:耐水、浓碱、非氧化性酸、链烃、油和臭氧等。
工作温度:≤60℃特点:机械强度较高、化学稳定性及介电性能优良,耐油性和抗老化性也极好,易熔接及粘合,价格较低。
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)适用介质:能耐各种腐蚀性介质(酸、碱、盐、但氧化性酸除外)及有机溶剂。
氟塑料铁氟龙介绍商人博客产品产品公司生意经批发直达求购信息资讯论坛商友氟塑料铁氟龙介绍(2010/10/2610:52)一、氟塑料铁氟龙的发展史氟塑料创始于1934年,Schloffer,Scherer发现聚三氟氯乙烯(PCTFE)。
1938年DuPont公司的R.J.P1unkett发现聚四氟乙烯(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。
80年代后各国都增加了生产力,新品种不断出现,现有品种20多种,用途也日益扩大。
氟塑料铁氟龙的最初原料是氟石(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、氟塑料的品种及应用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及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得。
主要的氟塑料品种如下,但按数量及用途来说还是以聚四氟乙烯为最重要。
聚四氟乙烯(PTFE,简称F4)四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物-聚三氟氯乙(ECTFE,简称F3))聚氟乙烯(PVF,简称F1)偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物(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,简称F26)三氟氯乙烯与乙烯共聚物(Halar,简称F30)四氟乙烯与乙烯共聚物(Tefzel,简称F40)偏氟乙烯与六氟异丁烯共聚物(CM-1)以F4为代表的氟塑料具有一系列优良的使用特性,耐高温长期使用温度达200℃;耐低温在-100℃以下仍柔软,耐腐蚀能耐王水和切有机溶剂;耐气候有塑料中最佳的老化寿命;高绝缘体积电阻达1018欧姻·厘米,而且介电性能几乎与温度及频率的变化无关;高润滑具有塑料中最小的静摩擦系数;不粘附有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质;无毒害具有生理惰性、宜与血液接触。
四氟与三氟的区别常温固化FC-S202氟碳涂料采用日本大金化学的Zeffle GK-570四氟乙烯-烃基乙烯基醚氟碳树脂为成膜物,能够确保涂料20年的户外使用寿命。
其次就是必须保证施工的质量。
下面我把用于钢结构涂装的常温固化氟碳涂料中的四氟树脂和三氟树脂的区别做一个解释。
现今常温固化氟碳涂料中最常用的氟烯烃-乙烯多元共聚物FEVE树脂有四大类,三氟氯乙烯-乙烯基酯多元共聚物,三氟氯乙烯-乙烯基醚多元共聚物,四氟乙烯-乙烯基酯多元共聚物,四氟乙烯-乙烯基醚多元共聚物。
三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物由于单体竞速率原因,不会发生醚与醚的接枝,是严格的交替共聚物(ABABAB…,如图1),分子链节上稳定性较差的乙烯基醚片断为稳定性较好的三氟氯乙烯片断所屏蔽和包围,因此耐老化性能好,含氟量约26%,耐人工老化超过4000小时以上。
而三氟氯乙烯-乙烯基酯共聚物的分子结构为非严格的交替共聚物(ABABBAB…),存在连续的乙烯基酯共聚片断,这是耐化学性和耐候性不佳的地方,这种链节也降低了其含氟量为到约25%。
尽管从含氟量来看仅仅比三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物降低约1%,其耐老化性能差很多,仅仅只能耐人工老化到2000~3000小时,差1000小时以上。
目前市售国产氟树脂几乎都是此类氟树脂,含氟量也只有23.5%。
四氟乙烯-乙烯基醚由于氟烯烃链节中不存在氯原子,因此提高了其在防腐蚀领域的效果。
由于氟含量的进一步提高(>35%),四氟乙烯-乙烯基醚涂料具有比三氟型涂料更优异的耐候性、耐化学品性、防腐性和防污性。
图2 氟烯烃-乙烯基醚共聚物的严格交替共聚结构保证了FEVE涂料的超耐候性。
化学惰性的氟乙烯链节保护了不耐紫外线照射和化学腐蚀的乙烯基醚链节。
从综合性能来看,四氟乙烯-乙烯基醚交替共聚物树脂(如日本大金GK-570)为目前常用FEVE类氟碳树脂中性能最佳的。
从其分子结构而言,四氟乙烯链节保证了树脂所需要的耐候性、耐久性,而其它不同官能基团的烃基乙烯基醚则赋予树脂在有机溶剂中的溶解性、与颜料的相容性、光泽、柔韧性、硬度与底材的附着力等。
含氟改性聚酯的合成及应用前景孟楷;翟丽鹏;胡兆麟【摘要】氟碳聚合物是聚合物部分碳原子上的氢被氟取代的一类高分子化合物,具有优异的耐热性、疏水疏油性.笔者介绍了含氟聚酯的主要合成方法、研究现状及其应用领域,并提出了含氟聚酯今后研究发展方向.【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2015(030)004【总页数】5页(P34-38)【关键词】含氟聚酯;合成方法;前景【作者】孟楷;翟丽鹏;胡兆麟【作者单位】中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900;中国石化仪征化纤有限责任公司研究院,江苏仪征211900;江苏省高性能纤维重点实验室,江苏仪征211900【正文语种】中文【中图分类】TQ322.2氟碳聚合物是聚合物部分碳原子上的氢被氟取代的一类高分子化合物。
由于氟原子具有除氢外最小原子半径、较强的电负性,较高的C-F键能,使得氟碳聚合物具有出色的耐热性、耐化学品性、耐候性[1];另外含氟化合物具有较低的分子间凝聚力,使其表面自由能低,赋予了氟碳聚合物优异的疏水、疏油性[2]。
由于这些优异的性能,氟碳聚合物可作为涂料、粘合剂、弹性体等,广泛应用于航天电子、军工、石油化工、建筑等许多领域。
传统氟碳聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚全氟代烷氧基树脂(PFA)、聚全氟乙丙烯树脂(FEP)、聚氟乙烯(PVF)、全氟烷基乙烯基醚(PFVE)等[3]。
尽管传统氟碳聚合物具有优异的性能,但其昂贵的价格限制了其使用范围;同时传统氟碳材料加工工艺复杂,用作涂料成膜时存在粘结性差、熔融流动性能差、固化温度高、溶解性能差等缺点,限制了某些场合的应用。
聚酯具有优异的力学性能、耐热性能、加工性能以及较低的生产成本,广泛应用于合成纤维、食品包装、薄膜、瓶、工程塑料等多个领域[4]。
1、PVDF(聚偏氟乙烯) 在氟塑料中具有最强韧性、低摩擦系数、耐腐蚀性强、耐老化性、耐气候,耐辐照性能好等特点。
聚偏二氟乙烯(PVDF)粒料|别名:聚偏二氟乙烯;氟树脂-2;F2;F26英文名polyvinylidene fluoride;PVDF;fluororesin-2物理化学性能氟树脂-2相对密度为1.75~1.78,玻璃化温度为-39℃,脆化温度为-62℃以下,熔点144℃,热分解温度在320℃以上。
长期使用温度为-40~+125℃,从熔点到分解温度的加工温度范围宽,加工温度低,熔融粘度小,容易加工。
F26机械强度是氟树脂中最优越的产品,且在一定温度和受压下仍能保持良好的强度。
拉伸强度高。
冲击强度好,韧性好;硬度大,耐磨性好;抗懦变性也氟树脂中最优之一,在9.8 Mpa负荷下,经100h后,常温的懦变伸长仅为2.2 %,100 ℃时为7%。
F26具有突出的抗紫外线和耐气候老化的特性,其产品在室外放置一、二十年也不变脆龟裂。
耐辐照性能也较突出,经受3×108 拉特r-射线辐照后,性能未见严重下降。
电绝缘性能优异,介电常数(60~106Hz)高达6.0~8.0;介电损耗正切角也较大,在0.04~0.2之间;体积电阻率稍低,为3×1012Ω.cm ,具有压电性和热电性。
F26的化学稳定性能良好,在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀;一般有机溶剂对它也无影响;只有发烟硫酸、强碱、酮、醚等少数化学药品能使其溶胀或部分溶解;二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等强极性有机溶剂能使其溶解成胶体状溶液。
此外,在80℃的吸水性仅为0.03%;对氯气的透过性也是氟树脂中最小的。
2、适用范围:各种防酸碱防腐蚀、耐摩的注塑件、电线电缆、护套、模压内衬件。
PVDF技术参数物理性能比重(g/CM3) 1.75~1.79 熔点(℃) 160~170机械性能拉伸强度(2℃) 30~50 断裂伸长率(23℃) 50~250 压缩强度(23℃-最大) 50~100 硬度70~80 动摩擦系数0.3热性能连续最高使用温度(℃) 125 热变形温度(1.8ZMPa) 84 线膨胀系数(温度范围) 7~14电气性能体积抵抗率(23℃5OXPH) 2×10 绝缘破坏电压3.2mm厚12 介电常数7 介质损耗角正切(X106Hz) <0.1。
THV氟塑料应用开发天地广阔由于具有众多的优异性能,THV氟塑料的新用途源源不断地被开发出来,比如燃油控制、安全玻璃、电线电缆、吹塑模塑制品、光控制……THV是美国Dyneon公司(3M全资子公司)在20世纪80年代开发出性能优异的氟塑料,不仅具有氟塑料耐候性、不燃性、不粘性外,还可以象常见聚合物一样容易加工,是一种极具发展前景的氟塑料。
THV氟塑料是由四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯共聚而成,而且其比例不同而赋予聚合物不同性能,目前国外已经进行系列化多个品种的生产,以满足不同用户的需求。
THV加工温度低、加工温度区间宽、加工温度远低于分解温度,可以适应于挤出、共挤出、注射模塑和吹塑模塑、层压薄膜、浸渍、涂覆和共混等多种加工方式,可生产出膜、管、容器、异型材料和模塑材料。
THV氟塑料是目前商品化最柔软氟塑料,利用其特性与其他塑料或弹性体制备多层次结构制品时,柔韧性优异。
THV氟塑料耐化学性能优越,对许多腐蚀性化学品有极好的防渗透功能。
THV氟塑料具有极好的光透明性和低折射率,可以允许从紫外线到红外线所有频率光的穿透,由于其低折射率和高柔韧性是塑料光导纤维包覆的理想材料。
THV氟塑料自身容易粘接,也容易与其他材料粘接,无需表面处理就能与其他材料很好粘合。
THV比其他氟塑料更容易用辐射交联提高其高温性能,THV 是典型的对电子束敏感材料,用一定辐射量,可以明显提高材料拉伸强度。
THV树脂具有良好的混合性能,可以与聚乙烯的通用技术混合,交联剂很容易加入THV,同样其他类型添加剂,如染料和有机颜料,也很容易加入THV中去。
另外THV氟塑料还具有良好的溶解性能,通过加入化学试剂方法可以实现化学发泡等特性。
由于THV氟塑料众多的优异性能,决定其具有多种用途,而且随着科技进步,许多新的用途正在源源不断的开发出来。
燃油控制THV/环氧氯丙烷橡胶及THV/丁腈橡胶体系复合结构的复合管大量应用于汽车燃料输送的进料、排气和蒸汽管线。
PTFE-聚四氟乙烯简介聚四氟乙烯,英文名称:Polytetrafluoroethylene ,简称FTFE 或F4。
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。
聚四氟乙烯(Teflon 或PTFE ),俗称“塑料王”,是美国杜邦公司的彭励格(Roy Joseph Plunkett )博士于1938年发明的,杜邦公司在1945年注册了Teflon ®(特富龙®)商标并商业化生产。
PTFE 的分子式:-[CF 2 - CF 2]n -PTFE 分子中F 原子把C -C 键遮盖起来而且C -F 键键能高特别稳定,除碱金属与氟元素外它不被任何化学药品侵蚀。
PTFE 分子中F 原子对称,C -F 中两种元素共价相结合,分子中没有游离的电子,整个分子呈中性。
使PTFE 具有优良的介电性能。
由于PTFE 分子外有一层惰性的含氟外壳,使它具有突出的不粘性能与低的摩擦系数。
聚四氟乙烯具有杰出的优良综合性能,耐高温,耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数。
在PTFE 中加入任何可以承受PTFE 烧结温度的填充剂,它的机械性能可获得大大的改善。
同时,保持PTFE 其它优良性能。
填充的品种有玻璃纤维、金属、金属化氧化物、石墨、二硫化钼、碳纤纖、聚酰亚胺、EKONOL…等,耐磨耗、极限PV 值可提高1000倍。
聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐 力。
能在+250℃至-180℃的温度下长期工作,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。
PTFE 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PTFE 结构式: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。
聚四氟乙烯求助编辑百科名片聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,一般称作“不粘涂层”或“易洁镬物料”;是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。
这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。
同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。
目录聚四氟乙烯(PTFE)基本介绍使用优点化学性质物理性质力学性能耐化学腐蚀和耐候性电性能耐辐射性能聚合膨胀系数聚四氟乙烯制品成型方法汇总聚四氟乙烯烧结工艺物料性能成型性能聚四氟乙烯应用聚四氟乙烯分类及其填充产品通用材料防腐类密封类承荷类绝缘类防粘类耐温类其他类聚四氟乙烯制品国家标准目录聚四氟乙烯(PTFE)基本介绍使用优点化学性质物理性质力学性能耐化学腐蚀和耐候性电性能耐辐射性能聚合膨胀系数聚四氟乙烯制品成型方法汇总聚四氟乙烯烧结工艺物料性能成型性能聚四氟乙烯应用聚四氟乙烯分类及其填充产品通用材料防腐类密封类承荷类绝缘类防粘类耐温类其他类聚四氟乙烯制品国家标准目录展开编辑本段聚四氟乙烯(PTFE)聚四氟乙烯Polytetrafluoroethylene(英文缩写为Teflon或[PTFE,F4])被称“塑料王”,氟树脂之父罗伊·普朗克特1936 年在美国杜邦公司开始研究氟利昂的代用品,他们收集了部分四氟乙烯储存于钢瓶中,准备第二天进行下一步的实验,可是当第二天打开钢瓶减压阀后,却没有气体溢出,他们以为是漏气,可是将钢瓶称量时,发现钢瓶并没有减重。
他们锯开了钢瓶,发现了大量的白色粉末,这是聚四氟乙烯。
他们研究发现聚四氟乙烯性质优良,可以用于原子弹、炮弹等的防熔密封垫圈,因此美国军方将该技术在二战期间一直保密。
直到二战结束后,才解密,并于1946年实现工业化生聚四氟乙烯。
中文商品名“特氟龙”、“特氟隆”(teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。
氟树脂性能与加工应用(续26)钱知勉(上海市塑料研究所,上海200090)
摘要叙述了聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物和聚氟乙烯在各行业的应用。关键词聚偏氟乙烯;聚三氟氯乙烯;乙烯-四氟乙烯共聚物;乙烯-三氟氯乙烯共聚物;聚氟乙烯;应用中图分类号TQ325.4文献标识码C文章编号1006-6829(2008)06-0008-06
10.4聚偏氟乙烯
聚偏氟乙烯(PVDF)具有通用热塑性树脂的加工特性,可以挤出管材和片膜。注塑泵壳和阀件以及粉末涂层。PVDF坚韧的机械性能、耐药品性,以及特殊的电气性能,使它在耐腐蚀和电气领域获得广泛应用。10.4.1耐蚀耐热
PVDF粉末涂层、片材衬里、直管的管道衬里及
泵、阀制品等在化工、钢铁、冶金、食品、药品和半导体工业得到应用。PVDF在药液中浸出的金属离子少,使它在超纯水制造中用作管道和贮槽等的内衬材料。PVDF粉末涂膜的厚度0.8~1.5mm,可以通过
静电涂装或流动床浸渍法制取,作衬里的片材厚1.0mm。也可把PVDF片与玻璃布复合后作衬里材料。
PVDF挤出管插入钢管后再2端翻边,法兰连接。
PVDF挤出棒直径3~100mm,挤出板厚度2~100mm。注塑成型PVDF隔膜阀、蝶阀、球阀和止逆
阀等的阀件。PVDF的塔、槽、电镀槽在-40~120℃下用,也可加工成耐热150℃的杀菌容器、耐酸泵、管配件、多孔板、温度计保护管等耐腐蚀零部件。10.4.2电气电子
PVDF作为绝缘体因耐热性中等,仅作A级~E级的绝缘材料,但PVDF包覆电线的明显优点是经得起重载荷的切割,不易为载荷切断。见表10-19。PVDF的耐磨性优,可减薄电线包覆层的厚度,
在小型化设备的高密度配线时能提高可靠性而被用于计算机和通信机。美国PVDF电线也被用作Plenum电线。PVDF的高介电常数ε,耐电压、自熄
性,使它用作电容膜时能使电容器小型化,但因tgδ
大,只宜作直流电容,而且ε随温度而变,使它的使用温度范围较窄,所以PVDF膜不像聚酯膜那样普及,只用在小型化设备,如复印机等蓄积直流高压电源的电容器就需要PVDF电容膜。PVDF的压电膜、热电膜的压电率、热电率及电
气机械结合系数等固有物性,虽不一定优于无机物陶瓷,但它具有可挠性、容易薄膜化和大面积化等特点,能加工成任何形状,适宜在扬声器和大型压电传感器中使用。与无机压电体相比,PVDF的ε小而压电电压常数大,产生高阻抗适用于FET晶体管。PVDF的低密度、低弹性模量,它的声特性阻抗(音
速×密度)接近于水生体的数值(Z=1.5×106kg/(cm2
·
s)),声音在水生体界面不损耗,这个效果弥补了电
气机械结合常数低的缺陷,而被用于医用超声波探头、水下测音器、漏水检查器、含水听诊器和水中地震检波器等。PVDF压电、热电膜的应用见表10-20。
10.4.3耐老化
PVDF的耐气候老化性优良、被广泛用作户外
涂料,也用PVDF与其他树脂的复合成膜,如表层为PVDF,中间层为聚丙烯酸酯,基材为PVC构成的3层复合材料;也有表层为PVDF,基材为聚丙烯酸酯
材料PVDF0.20242424242424241PTFE0.19241FEP0.19241PA6100.2024242421PVC0.201
绝缘层厚度/mm
各载荷(N)的切断时间/h
2030405060708090
表10-19室温下PVDF包覆电线的耐切断性
钱知勉氟树脂性能与加工应用(续26)氟化工!!!!!!"!"
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"氟化工
·8·2008年第15卷第6期化工生产与技术ChemicalProductionandTechnology
品种应用超声波:探头、水下测音器、音响光学元件、扩音器、超声波显微镜、弹性表面波元件、空中超声波、AE传感器计测:振动计、压力计、加速度计、应变仪医用:心音传声器-血压计、触诊装置其他:触觉传感器、显示装置、微型操作机、可变曲率镜热电膜计测:毫米波检测器、红外光导摄像管、辐射温度计其他:复印机、火灾报警器、入侵感应器等
压电膜音响:扬声器、耳机、话筒、电话机
的2层复合材料。性能见表10-21。表10-21户外覆盖用PVDF复合膜性能
注:ST-50Y为PVDF-软PVC,RT-50Y为PVDF-PVC,AT-50Y为PVDF-PMMA。
1)空气,100℃,干燥5min。
10.4.4钓鱼线、滤布
PVDF容易加工成单丝,美国的主要用途是把
它织成造纸工业用的滤布,日本的主要应用是作钓鱼线。PVDF钓鱼线在水中结节的机械强度大,用较细的线即可钓鱼。PVDF的折光率与水接近(η20
D=
1.4),沉在水中鱼难以发现,它的吸水性比尼龙线
小,长时间在水中质量不变,是理想的钓鱼材料。10.5聚三氟氯乙烯
10.5.1垫片
聚三氟氯乙烯(PCTFE)的耐热性虽不及PTFE,但它的压缩强度大,宜作化工设备的耐高压防腐垫片。PCTFE垫片的垫片系数:对1mm厚度以下的垫
片为4.4,对1mm以上垫片为4.0。10.5.2阀门
PCTFE尺寸稳定性优于PTFE,它的热胀系数
约为PTFE的50%,而且低温下的机械强度大,因此宜作低温机械的零部件。随着液化天燃气(LNG)的应用,在LNG运输船、LNG贮存罐等要应用大量的耐低温阀片。低温阀用PCTFE球不易泄漏,而且对流体流动的阻力小,如图10-14所示,常常把PCTFE和PTFE组合使用。
图10-14PCTFE阀10.5.3管子
PCTFE用耐腐蚀导管、透明坚韧,常作液面计
和液体输入导管。PCTFE管的耐压见表10-22。
表10-22PCTFE管的耐压情况(破坏强度)MPa
10.5.4薄膜
PCTFE的耐水性与PTFE相同,在60℃水中浸
900h质量不变,即在水中或高湿度环境下制品尺
寸稳定。PCTFE膜的水蒸汽透过率属塑料中最低的,厚0.075mm的PCTFE膜在38℃,95%相对湿度下放2个月后的透湿率为0,水汽透过率仅0.2g/(m2·d),因此PCTFE可用作高级电子元件的防湿
包装材料。但PCTFE膜的热封性能较差,需经电晕
性能ST50YRT50YAT50Y厚度/μm505050相对密度1.31.41.2拉伸强度/MPa3050280断裂伸长率/%3307080拉伸弹性模量/MPa30025001300透光率/%929292透紫外光波长/nm≤370≤370≤360表面硬度(铅笔法)HBHBHB透湿率/(g·m-2·d-1·mm-1
)
315
热收缩率1)
/%
纵向0.91.61.4横向0.20.70.7可燃性难燃难燃弱燃
PTFEPCTFE
4026.517126.26.3常温
100℃
2/15/310/717/1330/2644/40管径(外径/内径)/mm
106.54.33.11.51.6
表10-20PVDF压电热电膜的应用·9·放电处理后用热熔粘合剂层压。10.6乙烯-四氟乙烯共聚物
乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)有均衡的耐热性和耐药品性,主要用于化学工业和电气电子工业。10.6.1化学工业
10.6.1.1涂层、衬里
被涂基材作一般的洁净处理后ETFE就有良好的粘接强度,可在负压设备上应用。ETFE片材衬里的设备几乎沾不上污垢。熔融加工的ETFE涂膜无针孔、耐化学药品,有较高的安全性。厚0.6mm的ETFE片作设备衬里经1个月的药液浸渍后,外观
不起变化的最高耐温见表10-23。ETFE流动浸渍涂膜的耐药品性见表10-24。ETFE与其他树脂的透气透湿性比较见表10-25。表10-23ETFE衬里层在腐蚀介质中的使用温度
ETFE衬里塔、槽类设备的使用例:药液贮槽
(pH=1~3,40℃,铁质基材),PVC聚合后处理槽(HCl,Cl2,80℃,铁质),搅拌浆(HCl,FeCl3,50℃,铁质),过滤压板(CaF2,Na2SO4,40℃,铁质),氯甲烷气
体吸收塔底(HCl,Cl2,NaOH,CH3Cl,30℃
,铁质),硫
酸清洗塔底(HCl,H2SO4,HF,氟利昂,30℃,SUS-
304不锈钢),蒸馏塔(无机盐、醋酸、甲醇、水,120℃,铁质)。
ETFE衬里槽车寿命6年以上。ETFE静电涂层
用于大离心机料框,洗净塔多孔料斗。10.6.1.2注射制品
纯ETFE或ETFE填充碳纤维后注射成各种泵的零部件及气体洗涤塔、蒸馏塔中的填充料,它比陶瓷填充料质轻耐冲击,填充入塔时的破损率小,由此可简化塔体本身及塔的支撑部分。此外如pH计的外壳、流量计、管接头等也可用ETFE注射件。10.6.1.3挤出制品
ETFE挤出管、膜、单丝等制品,如直径1~12
腐蚀介质、名称质量分数/%温度/℃
硫酸25120501207012098120硝酸6050磷酸80100五氧化二磷10080盐酸1010020903580次氯酸钠1280过氯酸3050铬酸51001010050100氰化氢10100
硼酸100120氢氟酸10602060
氟硅酸25120溴化氢48120氢氧化铵5~29120氢氧化钠5~48120
腐蚀介质、名称质量分数/%温度/℃
氢氧化钾25120氢氧化钙20120甲酸100100醋酸10~100100三氯醋酸50100乳酸50100丙烯酸100100脂肪酸100100柠檬酸10090丹宁酸10090纯水、海水-140丙酮100120苯100120四氯化碳100100氯仿100100
氯气干120萘100120电镀液-120
过氧化氢3050亚硫酸气干120湿120次氯酸钙2080
表10-24ETFE流动浸渍涂膜的耐药品性试剂10%1)醋酸冰醋酸醋酐丙酮氨基乙醇干燥氨气精制氨气苯胺王水苯苄腈苯甲醛溴水二丁醚二硫化碳四氯化碳乙二醇乙二醚氯仿耐受性BBABBBBBCBBBBBABBB试剂耐受性马达油A萘A70%1)硝酸B硝基苯A硝基甲烷B过氯酸B四氯乙烯B苯酚B氢氧化钾/甲醇B四氯化硅C50%1)氢氧化钠B次氯酸钠液B10%1)硫酸B浓硫酸A四氢呋喃C甲苯B三氯乙烯B三氟三氯乙烷B试剂耐受性
洗涤剂A二甲基甲酰胺B邻苯二甲酸二辛酯A
道氏热媒A二甲醚B甲醇A乙二胺C二氯乙烷B乙二醇B环氧乙烷B干燥氟气X氟利昂113B燃油A汽油B庚烷A浓盐酸B30%1)双氧水
C
煤油A铬酸C水、油水A甲乙酮A原油B甲基异丁基酮A二甲苯B
注:A,B,C———分别于149,93,38℃下放置1个月后无异常,X———试验很快发生异常;A,B,C有下划线的涂膜厚250~380μm,其他涂膜厚380~430μm。
1)质量分数。
钱知勉氟树脂性能与加工应用(续26)氟化工·10·