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聚四氟乙烯的機械和化學性能

聚四氟乙烯[PTFE,F4]是世界上耐腐蝕性能最好的材料之壹,因此被稱為“塑料之王”。可在任何壹種化學介質中長期使用,它的出現解決了我國化工、石油、制藥等領域的諸多問題。特氟隆密封件、墊圈和墊片。特氟隆密封件、墊片和密封墊片由懸浮聚合特氟隆樹脂通過模壓制成。與其他塑料相比,聚四氟乙烯具有優異的耐化學腐蝕性和耐溫性,被廣泛用作密封材料和填充材料。

聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫是PTFE。商標是“特氟隆”。被譽為“塑料之王”。聚四氟乙烯的基本結構是。-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-。聚四氟乙烯廣泛應用於各種需要耐酸、耐堿、耐有機溶劑的產品中。它對人無毒,但生產過程中使用的原料之壹全氟辛酸銨(PFOA)被認為具有致癌作用。

聚四氟乙烯(Teflon或PTFE),俗稱“塑料之王”,中文商品名有特氟隆、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯等。它是由四氟乙烯聚合而成的高分子化合物,具有優異的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的耐老化性。能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作,能抵抗除熔融鈉和液態氟以外的所有其他化學物質,在王水中煮沸也不會發生變化。

用作工程塑料,可制成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、膜等。壹般用於耐腐蝕的管道、容器、泵、閥門、雷達、高頻通訊設備、無線電設備等。該分散體可用作各種材料的絕緣浸漬溶液以及金屬、玻璃和陶瓷表面的防腐層。各種聚四氟乙烯圈、聚四氟乙烯墊片和聚四氟乙烯填料廣泛用於各種防腐管道的法蘭密封。此外,還可用於紡紗,PTFE纖維——特氟隆(外貿名為特氟隆)。

目前,各類聚四氟乙烯產品已在化工、機械、電子、電器、軍工、航空航天、環保、橋梁等國民經濟領域發揮了重要作用。

聚四氟乙烯(PTFE)行業使用條件:化工、石油化工、煉油、氯堿、制酸、磷肥、制藥、農藥、化纖、印染、焦化、煤氣、有機合成、有色金屬冶煉、鋼鐵、原子能及高純度產品生產(如離子膜電解)、粘稠物料輸送及操作、食品飲料加工及衛生要求高的生產部門。

介質氫氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、鹽酸、各種有機酸、有機溶劑、強氧化劑等強腐蝕性化學介質。

溫度為-20 ~ 250℃,允許突然冷卻和加熱,或冷熱交替運行。

-20~250℃(-4~+482華氏度)

壓力-0.1 ~ 6.4 MPa(總負壓為64kgf/cm2)

-0.1~6.4Mpa(全真空至64kgf/cm2)

耐高溫-工作溫度達到250℃。

耐低溫-良好的機械韌性;即使溫度降至-196℃,也能保持5%的延伸率。

耐腐蝕性-對大多數化學品和溶劑呈惰性,耐強酸強堿、水和各種有機溶劑。

耐候性-在塑料中具有最好的老化壽命。

高潤滑-固體材料中摩擦系數最低的。

不粘——它是固體材料中最小的表面張力,不粘任何物質。

無毒——生理惰性,作為人工血管和器官長期植入後無不良反應。

PTFE的相對分子量比較大,從幾十萬到壹千多萬,通常是幾百萬(聚合度在104量級,而聚乙烯只有103量級)。壹般結晶度為90 ~ 95%,熔融溫度為327 ~ 342℃。PTFE分子中的CF2單元呈鋸齒形排列。由於氟原子的半徑略大於氫原子,相鄰的CF2單元不能完全反式取向,而是形成螺旋扭曲鏈,氟原子幾乎覆蓋了整個聚合物鏈的表面。這種分子結構解釋了PTFE的各種特性。當溫度低於19℃時,形成13/6螺旋;在19℃時,發生相變,分子輕微解聚,形成15/7螺旋。

雖然全氟化碳中碳碳鍵和碳氟鍵的斷裂分別需要吸收346.94 kj/mol和484.88kJ/mol的能量,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯只需要171.38kJ的能量,因此,在高溫熱解過程中,PTFE主要解聚為四氟乙烯。PTFE在260℃、370℃和420℃的失重率(%)分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見聚四氟乙烯在260℃下可以長期使用。由於熱解過程中會產生有毒副產品,如氟代光氣和全氟異丁烯,因此應特別註意安全保護,防止PTFE與明火接觸。

機械性能它的摩擦系數很小,只有聚乙烯的1/5,這是全氟化碳表面的壹個重要特征。因為氟碳鏈的分子間作用力極低,聚四氟乙烯不粘。

在250℃不熔化,在-260℃超低溫不易碎。聚四氟乙烯太光滑了,連冰都比不上。它的絕緣性能特別好,壹張報紙厚的膜就足以抵抗1500V V的高壓。

PTFE在-196 ~ 260℃的寬溫度範圍內保持優異的力學性能,全氟化碳聚合物的壹個特點是低溫不脆。

耐化學腐蝕性和耐候性除熔融堿金屬外,PTFE幾乎不被任何化學試劑腐蝕。如在濃硫酸、硝酸、鹽酸甚至王水中煮沸時,其重量和性質保持不變,幾乎不溶於所有溶劑,在300℃以上僅微溶於總烷烴(約0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃燒,對氧氣和紫外線極其穩定,因此具有優異的耐候性。

電性能PTFE在較寬的頻率範圍內具有較低的介電常數和介電損耗,以及較高的擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性。

耐輻射聚四氟乙烯耐輻射性差(104 rad),受到高能輻射而降解,聚合物的電學和力學性能明顯降低。

聚四氟乙烯是通過四氟乙烯的自由基聚合生產的。工業聚合是在大量水的存在下通過攪拌進行的,以分散反應熱並促進溫度控制。聚合壹般在40 ~ 80℃,3 ~ 26 kgf/cm2下進行。可以使用無機過硫酸鹽和有機過氧化物作為引發劑,也可以使用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯釋放的熱量為171.38kJ,在分散聚合中,必須加入全氟表面活性劑,如全氟辛酸或其鹽。

PTFE的應用可以通過壓縮或擠壓形成;它還可以制成水分散體,用於塗覆、浸漬或制造纖維。聚四氟乙烯在原子能、航空航天、電子、電力、化工、機械、儀器、儀表、建築、紡織、食品等行業廣泛用作耐高低溫和耐腐蝕材料、絕緣材料和防粘塗層。

耐大氣老化:耐輻射和低滲透性:長期暴露在大氣中,表面和性能保持不變。

不燃性:氧指數低於90。

耐酸堿:不溶於強酸、強堿和有機溶劑。

抗氧化性:能抵抗強氧化劑的腐蝕。

酸堿性:中性。

PTFE的機械性能較軟。具有非常低的表面能。

聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有壹系列優異的性能:耐高溫——長期使用溫度200~260度,耐低溫——在-100度仍保持柔軟;耐腐蝕性——耐王水和所有有機溶劑;耐候性——塑料中最好的老化壽命:高潤滑-在塑料中摩擦系數最小(0.04);不粘——在固體材料中表面張力最小,不粘任何東西;無毒-生理惰性;優異的電氣性能,是理想的C級絕緣材料。聚四氟乙烯材料廣泛應用於國防、軍工、原子能、石油、無線電、電機、化工等重要部門。產品:聚四氟乙烯棒,管,板和車削板。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫是PTFE。結構式為。它於20世紀30年代末被發現,並於20世紀40年代投入工業生產。性能聚四氟乙烯分子量比較大,從幾十萬到壹千多萬,通常是幾百萬(聚合度在104量級,而聚乙烯只有在103)。壹般結晶度為90 ~ 95%,熔融溫度為327 ~ 342℃。PTFE分子中的CF2單元呈鋸齒形排列。由於氟原子的半徑略大於氫原子,相鄰的CF2單元不能完全反式取向,而是形成螺旋扭曲鏈,氟原子幾乎覆蓋了整個聚合物鏈的表面。這種分子結構解釋了PTFE的各種特性。當溫度低於19℃時,形成13/6螺旋;在19℃時,發生相變,分子輕微解聚,形成15/7螺旋。

雖然全氟化碳中碳碳鍵和碳氟鍵的斷裂分別需要吸收346.94 kj/mol和484.88kJ/mol的能量,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯只需要171.38kJ的能量,因此,在高溫熱解過程中,PTFE主要解聚為四氟乙烯。PTFE在260℃、370℃和420℃的失重率(%)分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見聚四氟乙烯在260℃下可以長期使用。由於熱解過程中會產生有毒副產品,如氟代光氣和全氟異丁烯,因此應特別註意安全保護,防止PTFE與明火接觸。

機械性能它的摩擦系數很小,只有聚乙烯的1/5,這是全氟化碳表面的壹個重要特征。因為氟碳鏈的分子間作用力極低,聚四氟乙烯不粘。

PTFE在-196 ~ 260℃的寬溫度範圍內保持優異的力學性能,全氟化碳聚合物的壹個特點是低溫不脆。

耐化學腐蝕性和耐候性除熔融堿金屬外,PTFE幾乎不被任何化學試劑腐蝕。如在濃硫酸、硝酸、鹽酸甚至王水中煮沸時,其重量和性質保持不變,幾乎不溶於所有溶劑,在300℃以上僅微溶於總烷烴(約0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃燒,對氧氣和紫外線極其穩定,因此具有優異的耐候性。

電性能PTFE在較寬的頻率範圍內具有較低的介電常數和介電損耗,以及較高的擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性。

耐輻射聚四氟乙烯耐輻射性差(104 rad),受到高能輻射而降解,聚合物的電學和力學性能明顯降低。

聚四氟乙烯是通過四氟乙烯的自由基聚合生產的。工業聚合是在大量水的存在下通過攪拌進行的,以分散反應熱並促進溫度控制。聚合壹般在40 ~ 80℃,3 ~ 26 kgf/cm2下進行。可以使用無機過硫酸鹽和有機過氧化物作為引發劑,也可以使用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯釋放的熱量為171.38kJ,在分散聚合中,必須加入全氟表面活性劑,如全氟辛酸或其鹽。

膨脹系數(25 ~ 250℃)10 ~ 12×10-5/℃

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