氟塑料知识介绍

Teflon

氟塑料是塑料的一个重要品类，通常人们认识氟塑料是从接触塑料王--聚四氟乙烯（PTFE）开始的。其实聚四氟乙烯只是产量和用量最大的氟塑料品种，除此之外，常用的氟塑料还有：四氟乙烯与全氟（正）丙基乙烯基醚的共聚物（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP，俗称F46）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE，俗称F40）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯的共聚物（THV）等等。

               表一、各 种 氟 塑 料 性 能

性能 树脂		PTF	PFA	FEP	PCTFE	ETFE	PVDF	PVF
耐热性（℃）		260	260	200	150	150	150	100
电性能		优	优	优	好	优	好	可用
阻燃性（VOI%）		95L	95L	95L	95	30	43	23
机械性能		可用	可用	可用	好	好	好	好
低摩擦性		优	好	优	可用	可用	可用	可用
耐 药 品 性	酸	优	优	优	优	优	好	可用
	碱	优	优	优	优	优	好	好
	溶剂	优	优	优	好	优	可用	可用
不粘性		优	优	优	好	好	好	好
耐候性		优	优	优	优	优	优	优
透明性*		可用	好	好	好	可用	可用	可用
成型性		可以	好	好	好	优	优	优
比重		2.17	2.15	2.15	2.13	1.73	1.76	1.38

    注：*氧指数（VOI%），数值越大，阻燃性越好。

    *透明性指的是薄膜制品。

    氟塑料具有优异的介电性能和耐化学腐蚀、耐高低温、防水、不粘、低摩擦系数、良好的自润滑性等性能。目前，已广泛应用于化工、电子、电气、航空、航天、半导体、机械、纺织、建筑、医药、汽车等工业领域。

表二、各种氟塑料的特点及主要用途

树脂名称	特点	主要用途
PTFE	成型困难，但综合性能最好	占整个氟塑料产量的70%左右，应用于化工、机械、电器、建筑、电子、汽车等诸多领域。
PFA	俗称可熔性PTFE，各种性能是氟塑料之冠	广泛应用于半导体行业、以及医疗、化工防腐、汽车等领域
FEP	耐热性比PFA低60℃，耐应力开裂性能稍差，但防粘性和耐辐射性能优异	通讯电缆、电线、半导体、化工防腐、医用材料、汽车、工业涂料等领域
ETFE	加工成型性好，物理性能均衡、机械韧性好、耐射线性能优异	工业用电线电缆，原子反应堆电缆和车辆用电线及制件，工业用涂料等
PCTFE	硬度高、耐低温性、尺寸稳定性优异	低温密封、电气、防腐、防辐射元件
PVDF	阻气性好、有特殊的压电性、热电性性等	建筑防腐、耐候涂料、化工防腐、压电材料、吊鱼线等
PVF	良好的耐候性和较好的耐辐射性	建筑用薄膜等

    我国含氟塑料成型加工行业是60年代初开始发展的，六十、七十年代主要用于国防工业，进入八十年代以后加强了军民结合和推广应用工作，使含氟塑料成型加工行业得到迅速发展。经过40年的努力，我们的生产厂家已基本掌握了主要的成型加工方法。如模压、等压成型、挤压成型（柱塞挤出成型、螺旋挤压成型和糊膏挤压成型）、传递模塑成型、旋转成型、膨体成型、浸渍、喷涂、化学镀、吹塑、注塑成型等多种成型加工方法。其产品已广泛应用于国民经济各个领域。

PTFE

一、氟塑料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能力，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)

聚全氟代乙丙烯(FEP，简称F46)

四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物--可熔性聚四氟乙烯(PFA)

聚三氟氯乙烯(ECTFE，简称F3)

聚偏氟乙烯(PVDF，简称F2)

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。

        由于氟塑料兼备以上种种实用性能、使它可在国民经济的许多领域大显身手。诸如化工防腐蚀管道及设备上的衬里和涂层、超纯物质的过泸材料、耐高低温的液压传递软管、耐各种苛刻环境之密封垫圈、低摩擦之桥梁伸缩滑块、各类无油润滑活塞环、高温高频电子仪器的绝缘、可挠电缆、高级印刷线路板，有压电压热性能材料，无油烹调饮具的脱模涂层、人体血管及心肺脏器的代用品等等，都只是它在这些领域的代表性用途。完全可以相信，随着加工技术的进步，必将有更多的氟塑料产品应用在各行各业的各个部门。

        在讨论氟塑料的物性时知道，氟塑料由于它的氟碳键键能很高以及氟原子的屏蔽作用，使它具有优良的耐化学腐蚀性能、介电性能、耐气候性能以及不燃不粘、低摩擦系数和较宽的使用温度范围等性能，因此，广泛应用于防腐蚀、密封、支承负荷、防粘、电气绝缘、医疗卫生及家庭日用品等方面，已成为现代尖端科学、国防工业、电子电气、化工、机械工业等不可缺少的重要材料之一。

        氟塑料在整个塑料中占有的比例很少，但在我国实现四个现代化的过程中，它却是不可缺少的一个品种。随着经济建设的不断发展，氟塑料必将获得迅速的发展。F4耐腐蚀管道及其配件的应用F4管道可以作为输送腐蚀性或粘性液体的管道，也可作为腐蚀性气体的输送管、排气管和蒸气管等。因F4机械强度低，耐压性差，线膨胀系数大，而且，它的机械强度因温度升高而降低，易于变形，特别是在承受高温高压时矛盾更为突出，所以，F4管外及管配件外必须以玻璃钢或金属管加强。它们之间的连接均采用F4管属紧衬里管，即玻璃钢与F4管粘结成一整体。它可克服不同材质间不同线膨胀系数所引起的问题，可作为承受负压系统的输送管道，并能防止大气及环境对管道的腐蚀。由于有些流体在一定流速下与管壁经常发生摩擦，易产生静电而导致管壁击穿，应采取电位相等的导电措施加以防止，或在成型内管及其配件时加入适量碳墨，以防止产生静电并减少因热胀冷缩而引起的尺寸变化。



三、氟塑料的特点详细介绍氟塑料具有耐热、耐寒、耐候、耐药品、耐溶剂，绝缘性能及高频电性能优异.并具有不枯性、自润滑性、低磨擦系数等特点。聚四氟乙烯、全氟(乙烯-丙烯)共聚物(FEP)完全是由碳原子和氟原子组成的，而聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)分子中还含有氢原子，聚三氟氯乙烯则还含氯原子。氟塑料的优异性能是由碳原子与氟原子间的高结合能实现。聚四氟乙烯的主链骨架是碳原子，而周围完全由氟原子包围，故其各种性能最高，而PFA、FEP、ETFE等品种由于侧基的影响，软化点低子PTFE，其他性能也有所变化。

1.热性能：氟塑料具有难燃性和优异的耐热性。PTFE和PFA的连续使用温度可达260℃，短期可在300℃下使用。FEP的使用温度要比它们低60℃。PCTFE的最高可在120℃下使用。氟塑料如长期在高温下使用会引起结晶度变化，在制造设备衬里时尤须注意。

2.耐药品性：氟塑料具有卓越的耐药品性和耐溶剂性，尤其是PTFE、PFA、FEP等，酸、碱、溶剂对它们均无浸蚀。但熔融碱金属、氟、三氟氯化烃对它们有不同程度的影响。PCTFE、ETFE、PVDF等在氟塑料中耐药品性稍差，但比其他塑料的耐腐蚀性还是好得多。

3.电性能：氟塑料的电性能尤其是高频电性能是其他材料难以匹敌的。PTFE、FEP、PFA分子的极性很低，在很宽的温度、频率区间变化都很小、相对介电常数稳定、介电损耗很低，电绝缘性优异。其中PVDF还有特异的压电性和焦电性，可用来制造压电材料。

4.机械性能：氟塑料分子中含氢、氯原子增加则其拉伸强度也有所提高。PTFE和PCTFE的脆化温度极低，显示出极好的低温性能。PTFE具有最低的摩擦系数和特异的自润滑性。但是PTFE又有自身磨耗大和冷流性等缺点。可采用填充各种填料以提高耐磨耗性，克服冷流性。

5.不粘性：氟塑料具有特异的不粘性。尤其象PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高，表面接触角非常大，使氟塑料制品表面上的液体成球状。不易与树脂粘接，故常用它制造炊具表面不粘徐层。

6.耐侯性：各品种的氟塑料都有优异的耐候性，即使在苛刻的温度下长期曝晒，其各种性能都没有变化。

7.憎水性：氟塑料的吸水率低，尤以PTFE为甚。可利用它的憎水性制造透气不透水的复合织物和其他装备。