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聚四氟乙烯材料簡介、物理特性、化學(xué)特性
日期：2024-09-01 10:25
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摘要：
聚四氟乙烯材料簡介、物理特性、化學(xué)特性
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。商品名為“特氟隆”（******)。被美譽(yù)為“塑料**”。聚四氟乙烯的基本結(jié)構(gòu)為.- CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -.聚四氟乙烯廣泛應(yīng)用於各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的,它本身對人冇有毒性，但是在生產(chǎn)過程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認(rèn)為可能具有致癌作用。
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。結(jié)構(gòu)式為。20世紀(jì)30年代末期發(fā)現(xiàn)，40年代投入工業(yè)生產(chǎn)。性質(zhì)聚四氟乙烯相對分子質(zhì)量較大，低的為數(shù)十萬，高的達(dá)一千萬以上，一般為數(shù)百萬（聚合度在104數(shù)量級，而聚乙烯僅在103）。一般結(jié)晶度為90～95％，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個(gè)螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個(gè)高分子鏈的表麵。這種分子結(jié)構(gòu)解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時(shí)，形成13／6螺旋；在19℃發(fā)生相變，分子稍微解開，形成15／7螺旋。
聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一係列優(yōu)良的使用性能:耐高溫—長期使用溫度200~260度，耐低溫—在-100度時(shí)仍柔軟；耐腐蝕—能耐王水和一切有機(jī)溶劑；耐氣候—塑料中*佳的老化壽命；高潤滑—具有塑料中*小的磨擦係數(shù)（0.04）；不粘性—具有固體材料中*小的表麵張力而不粘附任何物質(zhì)；無毒害—具有生理惰性；優(yōu)異的電氣性能，是理想的C級絕緣材料。聚四氟乙烯材料，廣泛應(yīng)用在國防**、原子能、石油、無線電、電力機(jī)械、化學(xué)工業(yè)等重要部門。產(chǎn)品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、車削板材。
雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分彆吸收能量346.94和484.88kJ／mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時(shí)，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時(shí)的失重速率（％）每小時(shí)分彆為1×10-4、4×10-3和9×10-2?？梢?，聚四氟乙烯可在260℃長期使用。由於高溫裂解時(shí)還產(chǎn)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特彆注意**防護(hù)並防止聚四氟乙烯接觸明火。
聚四氟乙烯的特理特性:
聚四氟乙烯的機(jī)械性質(zhì)較軟。具有非常低的表麵能
力學(xué)性能它的摩擦係數(shù)極小，僅為聚乙烯的1／5，這是全氟碳表麵的重要特征。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。
它在250℃的溫度下不熔化，在-260℃的超低溫中不發(fā)脆。聚四氟乙烯光滑異常，連冰都比不過它；它絕緣性能特彆好，報(bào)紙厚的一層薄膜，便足以抵擋1500V的高壓電。
聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度範(fàn)圍內(nèi)均保持優(yōu)良的力學(xué)性能，全氟碳高分子的特點(diǎn)之一是在低溫不變脆。
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，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶於所有的溶劑，隻在300℃以上稍溶於全烷烴（約0.1g／100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩(wěn)定，所以具有優(yōu)異的耐候性。
電性能聚四氟乙烯在較寬頻率範(fàn)圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射後引起降解，高分子的電性能和力學(xué)性能均明顯下降。
聚合聚四氟乙烯由四氟乙烯經(jīng)自由基聚合而生成。工業(yè)上的聚合反應(yīng)是在大量水存在下攪拌進(jìn)行的，用以分散反應(yīng)熱，並便於控製溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力／厘米2壓力下進(jìn)行，可用無機(jī)的過硫酸鹽、有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，也可以用氧化還原引發(fā)體係。每摩爾四氟乙烯聚合時(shí)放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表麵活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。
應(yīng)用聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型；也可製成水分散液，用於塗層、浸漬或製成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機(jī)械、儀器、儀表、建築、紡織、食品等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘塗層等。
聚四氟乙烯的化學(xué)特性:
絕緣性：不受環(huán)境及頻率的影響，體積電阻可達(dá)1018歐姆?厘米，介質(zhì)損耗小，擊穿電壓高。
耐高低溫性：對溫度的影響變化不大，溫域範(fàn)圍廣，可使用溫度-190~260℃。
自潤滑性：具有塑料中*小的摩擦係數(shù)，是理想的無油潤滑材料。
表麵不粘性：已知的固體材料都不能粘附在表麵上，是一種表麵能*小的固體材料。
耐大氣老化性，耐輻照性能和較低的滲透性：長期暴露於大氣中，表麵及性能保持不變。
不燃性：限氧指數(shù)在90以下。
膨脹係數(shù)（25～250℃）10～12×10-5/℃
聚四氟乙烯濾芯焊接溫度是 260℃
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。商品名為“特氟隆”（******)。被美譽(yù)為“塑料**”。聚四氟乙烯的基本結(jié)構(gòu)為.- CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -.聚四氟乙烯廣泛應(yīng)用於各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的,它本身對人冇有毒性，但是在生產(chǎn)過程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認(rèn)為可能具有致癌作用。
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。結(jié)構(gòu)式為。20世紀(jì)30年代末期發(fā)現(xiàn)，40年代投入工業(yè)生產(chǎn)。性質(zhì)聚四氟乙烯相對分子質(zhì)量較大，低的為數(shù)十萬，高的達(dá)一千萬以上，一般為數(shù)百萬（聚合度在104數(shù)量級，而聚乙烯僅在103）。一般結(jié)晶度為90～95％，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個(gè)螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個(gè)高分子鏈的表麵。這種分子結(jié)構(gòu)解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時(shí)，形成13／6螺旋；在19℃發(fā)生相變，分子稍微解開，形成15／7螺旋。
聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一係列優(yōu)良的使用性能:耐高溫—長期使用溫度200~260度，耐低溫—在-100度時(shí)仍柔軟；耐腐蝕—能耐王水和一切有機(jī)溶劑；耐氣候—塑料中*佳的老化壽命；高潤滑—具有塑料中*小的磨擦係數(shù)（0.04）；不粘性—具有固體材料中*小的表麵張力而不粘附任何物質(zhì)；無毒害—具有生理惰性；優(yōu)異的電氣性能，是理想的C級絕緣材料。聚四氟乙烯材料，廣泛應(yīng)用在國防**、原子能、石油、無線電、電力機(jī)械、化學(xué)工業(yè)等重要部門。產(chǎn)品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、車削板材。
雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分彆吸收能量346.94和484.88kJ／mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時(shí)，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時(shí)的失重速率（％）每小時(shí)分彆為1×10-4、4×10-3和9×10-2?？梢?，聚四氟乙烯可在260℃長期使用。由於高溫裂解時(shí)還產(chǎn)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特彆注意**防護(hù)並防止聚四氟乙烯接觸明火。
聚四氟乙烯的特理特性:
聚四氟乙烯的機(jī)械性質(zhì)較軟。具有非常低的表麵能
力學(xué)性能它的摩擦係數(shù)極小，僅為聚乙烯的1／5，這是全氟碳表麵的重要特征。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。
它在250℃的溫度下不熔化，在-260℃的超低溫中不發(fā)脆。聚四氟乙烯光滑異常，連冰都比不過它；它絕緣性能特彆好，報(bào)紙厚的一層薄膜，便足以抵擋1500V的高壓電。
聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度範(fàn)圍內(nèi)均保持優(yōu)良的力學(xué)性能，全氟碳高分子的特點(diǎn)之一是在低溫不變脆。
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，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶於所有的溶劑，隻在300℃以上稍溶於全烷烴（約0.1g／100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩(wěn)定，所以具有優(yōu)異的耐候性。
電性能聚四氟乙烯在較寬頻率範(fàn)圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射後引起降解，高分子的電性能和力學(xué)性能均明顯下降。
聚合聚四氟乙烯由四氟乙烯經(jīng)自由基聚合而生成。工業(yè)上的聚合反應(yīng)是在大量水存在下攪拌進(jìn)行的，用以分散反應(yīng)熱，並便於控製溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力／厘米2壓力下進(jìn)行，可用無機(jī)的過硫酸鹽、有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，也可以用氧化還原引發(fā)體係。每摩爾四氟乙烯聚合時(shí)放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表麵活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。
應(yīng)用聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型；也可製成水分散液，用於塗層、浸漬或製成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機(jī)械、儀器、儀表、建築、紡織、食品等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘塗層等。
聚四氟乙烯的化學(xué)特性:
絕緣性：不受環(huán)境及頻率的影響，體積電阻可達(dá)1018歐姆?厘米，介質(zhì)損耗小，擊穿電壓高。
耐高低溫性：對溫度的影響變化不大，溫域範(fàn)圍廣，可使用溫度-190~260℃。
自潤滑性：具有塑料中*小的摩擦係數(shù)，是理想的無油潤滑材料。
表麵不粘性：已知的固體材料都不能粘附在表麵上，是一種表麵能*小的固體材料。
耐大氣老化性，耐輻照性能和較低的滲透性：長期暴露於大氣中，表麵及性能保持不變。
不燃性：限氧指數(shù)在90以下。
膨脹係數(shù)（25～250℃）10～12×10-5/℃
聚四氟乙烯濾芯焊接溫度是 260℃
