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聚四氟乙烯(PTFE)論文
- 分類：行業動态
- 作者：PFA管小姐姐
- 來源：丹凱
- 發(fā)布時間：2022-12-02 14:28
- 訪問量：
聚四氟乙烯(PTFE)論文
- 分類：行業動态
- 作者：PFA管小姐姐
- 來源：丹凱
- 發(fā)布時間：2022-12-02 14:28
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1、聚四氟乙烯的定義及性質
聚四氟乙烯（英文縮寫爲Teflon或[PTFE,F4]）,被美譽爲/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(chéng)的高分子化合物，具有優良的化學(xué)穩定性、耐腐蝕性(是當今世界上耐腐蝕性能(néng)最佳材料之一，
除熔融金屬鈉和液氟外，能(néng)耐其它一切化學(xué)藥品，在王水中煮沸也不起(qǐ)變化，廣泛應用于各種(zhǒng)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(hǎo)的抗老化耐力、耐溫優異（能(néng)在+250℃至-180℃的溫度下長(cháng)期工作）。聚四氟乙烯它本身對(duì)人沒(méi)有毒性，但是在生産過(guò)程
中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被認爲可能(néng)具有緻癌作用。
1.1 化學(xué)性質
耐輻照性能(néng)和較低的滲透性：長(cháng)期暴露于大氣中，表面(miàn)及性能(néng)保持不變。
不燃性：限氧指數在90以下。
耐酸堿性：不溶于強酸、強堿和有機溶劑。
抗氧化性：能(néng)耐強氧化劑的腐蝕。
酸堿性：呈中性。
1.2 物理性質
密度：2.1–2.3 g/cm³
聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面(miàn)能(néng)。聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列優良的使用性能(néng):耐高溫—長(cháng)期使用溫度200~260度，耐低
溫—在-100度時仍柔軟；耐腐蝕—能(néng)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（0.04）；
不粘性—具有固體材料中最小的表面(miàn)張力而不粘附任何物質；無毒害—具有生理惰性；優異的電氣性能(néng)，是理想的C級絕緣材料。聚四氟乙烯材
料，廣泛應用在國(guó)防軍工、原子能(néng)、石油、無線電、電力機械、化學(xué)工業等重要部門。
1.3 力學(xué)性能(néng)
它的摩擦系數極小，僅爲聚乙烯的1／5，這(zhè)是全氟碳表面(miàn)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℃的較廣溫度範圍内均保持優良的力學(xué)性能(néng)，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。
1.4 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(néng)均無變化，也幾乎
不溶于所有的溶劑，隻在300℃以上稍溶于全烷烴（約0.1g／100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對(duì)氧、紫外線均極穩定，具有優異的耐候性。
1.5 電性能(néng)
聚四氟乙烯在較寬頻率範圍内的介電常數和介電損耗都(dōu)很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都(dōu)較高。
1.6 耐輻射性能(néng)
聚四氟乙烯的耐輻射性能(néng)較差（104拉德），受高能(néng)輻射後(hòu)引起(qǐ)降解，高分子的電性能(néng)和力學(xué)性能(néng)均明顯下降。
圖一：聚四氟乙烯管 來源：丹凱
2、聚四氟乙烯分類及其填充産品
2.1 通用材料
各種(zhǒng)棒、管、闆膜、帶、繩、盤根、墊片,及用石墨、二硫化钼、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維作爲填充物,來提高純聚四氟乙烯力學(xué)性能(néng)。
2.2 防腐類
管道(dào)及配件：純聚四氟乙烯管；聚四氟乙烯内襯管；外纏玻鋼鋼管；鋼複合法蘭；
化工容器内襯：聚四氟乙烯内襯釜；
聚四氟乙烯内襯槽；
聚四氟乙烯内襯塔；
熱交換器；
波紋伸縮管；
閥門及泵的主要部件；
鋼絲增強滿壓軟管；
過(guò)濾材料。
聚四氟乙烯膜經(jīng)過(guò)縱橫雙向(xiàng)拉伸内大量氣孔，是一種(zhǒng)新材料，將(jiāng)它與其他織物複合，即可制成(chéng)煙塵固相防腐過(guò)濾袋或良好(hǎo)的防水透氣、防風得暖
的雨具運動服、防寒服、特種(zhǒng)防護服和輕便帳篷，制藥用空氣壓縮空氣、各種(zhǒng)溶劑的無菌過(guò)濾及電子工業中高純氣體的過(guò)濾。
2.3 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、環形密封件）：V型密封體——用于軸、活塞杆、閥門；渦輪泵内密封件；聚四氟乙烯與橡膠的複合密封環；帶波紋管可
伸縮的機械密封。
2.4 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，可在高溫高壓幹摩擦、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複合織物制成(chéng)的軸承内襯，用于低速高負荷；
4.填充聚四氟乙烯活塞環，導向(xiàng)環，機床導軌和橋梁滑塊；
2.5 絕緣類
1.電線電纜的C級絕緣材料；
2.雙水内冷汽輪發(fā)電機定子和轉子引水管和熱電偶的護套；
3.高頻、超高頻通訊設備和雷達的微波絕緣材料；
4.印刷線路基闆及馬達、變壓器（含氣體變壓器）絕緣材料；
5.空調、電子爐、各種(zhǒng)加熱器及六氟化硫斷路器的絕緣材料；
2.6 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(chéng)的粘輥現象，大大提高生産速率和坯布質量；
2.食品工業的微波幹燥輸送帶——較之其他材料的輸送帶有不吸收微波能(néng)量，不粘物因之有節電、清潔優點；
3.聚乙烯袋裝封口的熱合套防粘材料；
4.防粘塗層——用于廚房用鍋、烘面(miàn)包的烤模、冷凍食品儲存托盤、電熨鬥托底、複印機夾輥；
圖二：聚四氟乙烯管 來源：丹凱
3、聚四氟乙烯的合成(chéng)方法
目前化工行業最新型的工程塑料, 有“塑料王”的美稱。PTFE由四氟乙烯經(jīng)自由基聚合而生成(chéng)。其聚合方法包括本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合
和乳液聚合( 亦稱分散聚合) 等, 工業生産中主要采用懸浮聚合和乳液聚合。聚合一般在40～80℃,3～26kgf ／ cm2 壓力下,采用無機的過(guò)硫酸
鹽、有機過(guò)氧化物作爲引發(fā)劑進(jìn)行。
4、聚四氟乙烯的應用性能(néng)
因爲聚四氟乙烯在多方面(miàn)的優異性能(néng)，所以它在化工、機械、電子、醫學(xué)、紡織等工業中被廣泛用作耐高低溫材料、耐腐蝕材料、絕緣材料、醫
用材料、防粘塗層等。
4.1 用作防腐材料
PTFE 材料克服了普通塑料、金屬等耐腐蝕能(néng)力較差的缺點, 以其卓越的耐高低溫和耐腐蝕性能(néng), 已經(jīng)成(chéng)爲石油、化工、紡織等行業的主要耐腐蝕
材料。例如, 用于制造輸送腐蝕性氣體的輸送管、排氣管、蒸汽管以及作爲高壓容器、閥門、泵的密封件等。
4.2 用作無油潤滑材料
因爲PTFE 材料的摩擦系數是已知固體材料中最低的, 所以這(zhè)就使填充PTFE 材料成(chéng)爲機械設備零件無油潤滑( 直接承受載荷) 的最理想材料。例如
造紙、食品、紡織等工業領域的設備加潤滑油容易使産品受到沾污, 所以使用PTFE 材料就解決了這(zhè)一難題。
4.3 用作電子設備的高級介質材料
PTFE 固有的低損耗與介電常數使其成(chéng)爲電線和電纜的理想絕緣材料: 其獨特的多孔結構可以使損耗和失真降至最低并使信号以近光速的速度進(jìn)行
傳輸, 并且具有熱穩定性和機械柔韌性。同時, 聚四氟乙烯還(hái)可以降低總體互連的尺寸和重量, 是一種(zhǒng)良好(hǎo)的填充介質材料。所以聚四氟乙烯制品被
廣泛應用于電信、計算機、測試與測量、國(guó)防、航空與航天市場等諸多高性能(néng)、高挑戰性的領域。
4.4 用作醫學(xué)材料
由于膨體PTFE 材料優良的機械性能(néng)、耐久性、穩定性和生物适應性, 不會引起(qǐ)機體的排斥, 對(duì)人體無生理副作用, 而且具有多微孔結構等特點, 從2
0 世紀70 年代開(kāi)始首先被制成(chéng)人造血管應用于臨床, 現在,由于其優異的性能(néng), PTFE 在醫學(xué)上的應用越來越廣泛。包括用于軟組織再生的人造血管
和補片以及用于血管、心髒、普通外科和整形外科的手術縫合等。例如, 比較常見的整容手術隆鼻和整形下颌就是采用PTFE 作爲填充材料。
4.5 用作防粘材料
PTFE 材料具有固體材料中最小的表面(miàn)張力, 不粘附任何物質, 同時還(hái)具有耐高低溫、無毒的優良特性, 所以 PTFE 作爲塗料常用作餐具的防粘内襯,
主要用于不粘鍋和微波爐的内膽。
圖三：聚四氟乙烯管 來源：丹凱
5、聚四氟乙烯的國(guó)内外生産狀況，市場狀況
聚四氟乙烯是氟塑料的主要品種(zhǒng)，目前供應市場的三大産品是懸浮樹脂、分散樹脂和濃縮分散液分别占消費量人50%-60%、20%-35%、
10%-20%。懸浮法聚四氟乙烯主要與密封圈、墊片、化工泵、閥、管備件和設備襯裡(lǐ)，電絕緣零件，薄膜等；分散法聚四氟乙烯主要用于耐腐
蝕、耐高溫、耐高壓電電線電纜，化工管道(dào)襯裡(lǐ)等；聚四氟乙烯濃縮分散液主要用于食品、紡織、造紙等領域中人防粘塗層及浸漬玻璃布、石棉
等。
目前在國(guó)内上海三愛富聚四氟乙烯分散樹脂價格在64000 -66000元/噸，價格平穩；山東東嶽聚四氟乙烯分散樹脂價格60000 -66000元/噸；中
昊晨光聚四氟乙烯分散樹脂商家報價爲65000 -66000元/噸；浙江巨聖氟化學(xué)分散樹脂廠家報價62000-65000元/噸。用于加工普通模壓制品的
懸浮聚四氟乙烯，近期價格波動不大，四川地區價格基本在55000元/噸-56000元/噸，交易一以維持前期訂單爲主，散戶交易量不大，聚四氟乙
烯分散乳液近期交易平穩，預計短期内仍保持在42000元/噸。
2010年4月10日，石油和化學(xué)工業規劃院精細化工處處長(cháng)張方說：“含氟聚合物是有機氟行業的一類重要産品，但國(guó)内企業除了聚四氟乙烯外，
其他含氟聚合物幾乎不會做。在國(guó)内，聚四氟乙烯占了含氟聚合物總量的90%左右;而在國(guó)外這(zhè)個比例是50%左右。即便是聚四氟乙烯，國(guó)内也隻
能(néng)生産一部分低端産品，用于出口，高端産品卻需從國(guó)外進(jìn)口，且進(jìn)口單價是出口單價的2倍以上。”事(shì)實上，高性能(néng)聚四氟乙烯、氟橡膠、聚全
氟乙丙烯都(dōu)值得國(guó)内企業關注。因此 ，聚四氟乙烯前景很可觀。
6、聚四氟乙烯應用領域研究進(jìn)展
6.1聚四氟乙烯在表面(miàn)改性的研究進(jìn)展
聚四氟乙烯(PTFE)具有優異的耐高低溫性能(néng)和耐化學(xué)腐蝕性能(néng)，可廣泛用于航空、航天、電子和機械等諸多領域。但是，PTFE的表面(miàn)能(néng)較低、比
表面(miàn)積較小、與其他材料之間的粘接性能(néng)較差等缺點已直接影響其在粘接、印染和生物相容等方面(miàn)的應用。近年來，國(guó)内外研究人員通過(guò)表面(miàn)改
性處理方法(如鈉一萘絡合物化學(xué)改性、高溫熔融改性、高能(néng)輻射接枝改性、準分子激光處理、離子束注入改性及低溫等離子體改性等)解決了
PTFE的粘接問題，并取得了良好(hǎo)的效果。
6.2 聚四氟乙烯在防腐蝕塗層的研究進(jìn)展
目前，金屬及其合金仍然是很重要的結構材料,其應用遍及國(guó)民經(jīng)濟的各個領域。金屬腐蝕現象是普遍的，并給國(guó)民經(jīng)濟帶來巨大損失。金屬防腐
蝕方法很多,其中有機塗層防腐蝕是最普遍和最重要的手段之一,其施工簡單，維修方便,成(chéng)本低廉,适應性廣 。随着社會經(jīng)濟的發(fā)展、人們生活水平
的提高和對(duì)環境保護意識的增強,對(duì)塗層和塗敷方法提出了更高的要求。有機氟聚合物具有優異的耐化學(xué)藥品性能(néng)、耐熱性能(néng)、耐候性能(néng)、不粘性
能(néng)和潤滑性能(néng)等,越來越受到人們重視，被廣泛應用于重防腐、高檔裝飾、防粘和潤滑處理等方面(miàn)。
在所有有機氟聚合物中,聚四氟乙烯( PTFE)的防腐蝕性能(néng)最好(hǎo)、應用最廣。PTFE具有非常優良的耐蝕性和耐熱性能(néng),除熔融于堿金屬锂、鈉、鉀、
三氟化氯,高溫下的三氟化氧,高流速的液氟外,它幾乎可以抵抗所有化學(xué)介質(包括濃硝酸和王水) 的侵蝕。它可以長(cháng)期在-180～260℃下工作,并具
有優良的電絕緣性、抗粘性,且摩擦因數低。但是,由于PTFE的一些固有缺陷,特别是其冷流性能(néng)較大和加工性能(néng)較差,使它的應用受到一定的限制。
因此,深入研究PTFE的性質、改善其加工性能(néng),開(kāi)發(fā)新型PTFE複合材料。
6.3 聚四氟乙烯在纖維的研究進(jìn)展
世界上隻有屈指可數的公司有能(néng)力將(jiāng)聚四氟乙烯材料加工成(chéng)纖維及單絲，用其生産出的纖維具有低摩擦性、難燃燒性及良好(hǎo)的絕緣和隔熱性。由
于PTFE耐強氧化物的氧化腐蝕及根本不會發(fā)生水解反應的特性，可廣泛應用于垃圾焚燒除塵中，未來也會大量運用在燃燒高硫煤除塵工礦中。良
好(hǎo)的清灰性能(néng)使PTFE濾材使用壽命比其它材質的濾料提高1～3倍以上(如國(guó)外記載用100％PTFE纖維制成(chéng)的濾料已使用7～10年)，具有很高的性
價比。
6.4 聚四氟乙烯在機械應用領域的研究進(jìn)展
填充改性PTFE在滑動導軌、摩擦零件、密封件、防腐部件、建築材料、農業機械材料等方面(miàn)的應用，從材料性能(néng)和結構兩(liǎng)個方面(miàn)同時考慮，PTFE
在汽車工業、常規兵器、船舶、宇航和原子能(néng)、醫藥、環保等機械領域有廣闊的前景。
6.5 聚四氟乙烯在整形美容中的應用
Gore—Tex膨體聚四氟乙烯(ePTFE)是一種(zhǒng)高分子軟組織填充材料，上世紀70年開(kāi)始ePTFE的人造血管首先應于臨床。由于ePTFE的組織相容性良
好(hǎo)，在80年代初期一些發(fā)達國(guó)家已經(jīng)應用于整形美容外科，尤其以隆鼻術、面(miàn)部凹陷畸形的整複、唇線增高、唇加厚、鼻唇溝過(guò)深的整形美容
術。鞍鼻畸形或鼻梁過(guò)低的患者，凡是适合矽橡膠假體植入的均可選擇eFFFE隆鼻；因矽橡膠假體植入而發(fā)生組織反應，造成(chéng)植入物取出，也可
植入ePTFE鼻模型。唇線增高、唇加厚、鼻唇溝過(guò)深、額部凹陷等，采用eFFFE補片植入或模型植入效果最佳。
小結
聚四氟乙烯特殊的性質意味着更廣闊的前景。雖然我國(guó)PTFE的生産和應用已具有一定基礎，但與國(guó)外的差距尚大，所以應深入研究PTFE在各個方
面(miàn)的應用。
本文由鐵氟龍管小姐姐原創，歡迎關注，帶你一起(qǐ)長(cháng)知識！
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