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聚四氟乙烯(特氟龙)的机械性能和化学性能

聚四氟乙烯 [PTFE,F4] 是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一,因此得 " 塑料王 " 之美称。它能在任何种类化 学介质长期使用,它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、 垫片 . 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与 其他塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点,它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。 聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为 PTFE 。商品名为 “ 特氟隆 ” ( teflon) 。被美誉为 “ 塑料之王 ” 。 聚四氟乙烯的基本结构为 . - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广 泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的 , 它本身对人没有 毒性,但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛 酸铵 (PFOA) 被认为可能具有致癌作用。 聚四氟乙烯( Teflon 或 PTFE ) , 俗称 “ 塑料王 ” ,中文商品名 “ 铁氟龙 ” 、 “ 特氟龙 ” 、 “ 特富隆 ” 、 “ 泰氟龙 ” 等。它 是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,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。 用作工程塑料,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。此外,也可以用于抽丝,聚四氟乙烯纤维 —— 氟纶(国外商品名为特氟纶) 。 目前,各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起 到了举足轻重的作用。 聚四氟乙烯 (PTFE) 使用条件行业 化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦 化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产(如离子膜电解) ,粘稠物料输送与操作, 卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。 介质 氢氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、各种有机酸、有机溶剂、强氧化剂以及其它各种强腐蚀性化学介 质。 温度 -20 ~ 250 ℃,允许骤冷骤热,或冷热交替操作。 -20 ~ 250 ℃( -4 ~+ 482° F ) 压力 -0.1 ~ 6.4Mpa (全负压至 64kgf/cm2 ) -0.1 ~ 6.4Mpa ( Full vacuum to 64kgf/cm2 ) 耐高温 —— 使用工作温度达 250 ℃。 耐低温 —— 具有良好的机械韧性;即使温度下降到 -196 ℃,也可保持 5% 的伸长率。 耐腐蚀 —— 对大多数化学药品和溶剂,表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。 耐气候 —— 有塑料中最佳的老化寿命。 高润滑 —— 是固体材料中摩擦系数最低者。 不粘附 —— 是固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质。 无毒害 —— 具有生理惰性,作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。 聚四氟乙烯相对分子质量较大, 低的为数十万, 高的达一千万以上, 一般为数百万 (聚合度在 104 数量级, 而聚乙烯仅在 103 ) 。一般结晶度为 90 ~ 95 %,熔融温度为 327 ~ 342 ℃。聚四氟乙烯分子中 CF2 单元按 锯齿形状排列,由于氟原子半径较氢稍大,所以相邻的 CF2 单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个 螺旋状的扭曲链,氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。 温度低于 19 ℃时,形成 13 / 6 螺旋;在 19 ℃发生相变,分子稍微解开,形成 15 / 7 螺旋。 虽然在全氟碳化合物中碳 - 碳键和碳 - 氟键的断裂需要分别吸收能量 346.94 和 484.88kJ / mol ,但聚四氟乙 烯解聚生成 1mol 四氟乙烯仅需能量 171.38kJ 。所以在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚 四氟乙烯在 260 、 370 和 420 ℃时的失重速率(%)每小时分别为 1× 10-4 、 4× 10-3 和 9× 10-2 。可见,聚四氟乙烯可在 260 ℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等,所以要特别 注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。 力学性能 它的摩擦系数极小,仅为聚乙烯的 1 / 5 ,这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟 - 碳链分子间作 用力极低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。 它在 250 ℃的温度下不熔化,在 -260 ℃的超低温中不发脆。聚四氟乙烯光滑异常,连冰都比不过它;它绝 缘性能特别好,报纸厚的一层薄膜,便足以抵挡 1500V 的高压电。 聚四氟乙烯在 -196 ~ 260 ℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能,全氟碳高分子的特点之一是在低温 不变脆。 耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、 盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,也几乎不溶于所有的溶剂,只在 300 ℃以上稍溶于全 烷烃(约 0.1g / 100g ) 。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,所以具有优异的耐候性。 电性能 聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低, 而且击穿电压、 体积电阻率和耐电弧 性都较高。 耐辐射性能 聚四氟乙烯的耐辐射性能较差( 104 拉德) ,受高能辐射后引起降解,高分子的电性能和力学 性能均明显下降。 聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。 工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的, 用以 分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在 40 ~ 80 ℃, 3 ~ 26 千克力/厘米 2 压力下进行,可用无机的过 硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热 171.38kJ 。分 散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。 应用 聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙 烯在原子能、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品等工业中广泛用作耐高低 温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等。 耐大气老化性:耐辐照性能和较低的渗透性:长期暴露于大气中,表面及性能保持不变。 不燃性:限氧指数在 90 以下。 耐酸碱性:不溶于强酸、强碱和有机溶剂。 抗氧化性:能耐强氧化剂的腐蚀。 酸碱性:呈中性。 聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。 聚四氟乙烯 (F4,PTFE) 具有一系列优良的使用性能 : 耐高温 — 长期使用温度 200~260 度,耐低温 — 在 -100 度时仍柔软;耐腐蚀 — 能耐王水和一切有机溶剂;耐气候 — 塑料中最佳的老化寿命;高润滑 — 具有塑料中 最小的摩擦系数( 0.04 ) ;不粘性 — 具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;优异的电气性能,是理想的 C 级绝缘材料。聚四氟乙烯材料,广泛应用在国防军工、原子能、石油、 无线电、电力机械、化学工业等重要部门。 产品:聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、车削板材。 聚四氟 乙烯是四氟乙烯的聚合物。 英文缩写为 PTFE 。结构式为 。 20 世纪 30 年代末期发现, 40 年代投入工业生 产。性质 聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上,一般为数百万(聚合度在 104 数量级,而聚乙烯仅在 103 ) 。一般结晶度为 90 ~ 95 %,熔融温度为 327 ~ 342 ℃。聚四氟乙烯分子中 CF2 单元按锯齿形状排列, 由于氟原子半径较氢稍大, 所以相邻的 CF2 单元不能完全按反式交叉取向, 而 是形成一个螺旋状的扭曲链,氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的 各种性能。温度低于 19 ℃时,形成 13 / 6 螺旋;在 19 ℃发生相变,分子稍微解开,形成 15 / 7 螺旋。 虽然在全氟碳化合物中碳 - 碳键和碳 - 氟键的断裂需要分别吸收能量 346.94 和 484.88kJ / mol ,但聚四氟乙 烯解聚生成 1mol 四氟乙烯仅需能量 171.38kJ 。所以在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚 四氟乙烯在 260 、 370 和 420 ℃时的失重速率(%)每小时分别为 1× 10-4 、 4× 10-3 和 9× 10-2 。可见,聚 四氟乙烯可在 260 ℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等,所以要特别 注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。 力学性能 它的摩擦系数极小,仅为聚乙烯的 1 / 5 ,这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟 - 碳链分子间作 用力极低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。 聚四氟乙烯在 -196 ~ 260 ℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能,全氟碳高分子的特点之一是在低温 不变脆。 耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、 盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,也几乎不溶于所有的溶剂,只在 300 ℃以上稍溶于全 烷烃(约 0.1g / 100g ) 。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,所以具有优异的耐候性。 电性能 聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低, 而且击穿电压、 体积电阻率和耐电弧 性都较高。 耐辐射性能 聚四氟乙烯的耐辐射性能较差( 104 拉德) ,受高能辐射后引起降解,高分子的电性能和力学 性能均明显下降。 聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。 工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的, 用以 分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在 40 ~ 80 ℃, 3 ~ 26 千克力/厘米 2 压力下进行,可用无机的过 硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热 171.38kJ 。分 散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。 膨胀系数( 25 ~ 250 ℃) 10 ~ 12× 10-5/ ℃ 

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