聚四氟乙烯的制备和应用
聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能

聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能一、本文概述聚四氟乙烯(PTFE)拉伸微孔膜是一种具有优异物理化学性能的高分子材料,广泛应用于过滤、分离、透气、防水等领域。
本文旨在探讨聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备过程、微观结构以及性能特点,以期为相关研究和应用领域提供理论支持和实践指导。
本文将详细介绍聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备工艺,包括原料选择、配方设计、加工工艺等关键步骤。
通过对制备过程的研究,旨在优化工艺参数,提高膜材料的综合性能。
本文将深入探究聚四氟乙烯拉伸微孔膜的微观结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段,观察膜材料的孔径分布、孔形貌以及内部结构特征。
通过对微观结构的分析,揭示膜材料的形成机理和性能影响因素。
本文将系统评价聚四氟乙烯拉伸微孔膜的性能特点,包括透气性、防水性、力学性能、热稳定性等。
通过与其他材料的比较,凸显聚四氟乙烯拉伸微孔膜在特定应用领域中的优势和潜力。
本文将围绕聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备、结构与性能展开全面而深入的研究,旨在为相关领域的理论研究和实际应用提供有益的参考和借鉴。
二、聚四氟乙烯拉伸微孔膜的制备方法聚四氟乙烯(PTFE)拉伸微孔膜的制备过程通常包括原料准备、熔融挤出、拉伸和热处理等步骤。
将聚四氟乙烯粉末进行预处理,如干燥和筛分,以去除水分和杂质,确保原料的纯净度和稳定性。
然后,将处理后的聚四氟乙烯粉末加入挤出机中,在高温下熔融挤出成薄膜。
在熔融挤出过程中,需要精确控制温度、压力和挤出速度等参数,以保证薄膜的均匀性和稳定性。
同时,还需要根据所需的膜厚和拉伸比,选择合适的模具和挤出条件。
接下来,将挤出的薄膜进行拉伸处理。
拉伸是制备聚四氟乙烯拉伸微孔膜的关键步骤,通常采用单向或双向拉伸的方式。
在拉伸过程中,薄膜中的高分子链会发生取向和重排,形成有序的微观结构。
拉伸后的薄膜需要进行热处理,以消除内部应力,提高稳定性。
热处理温度和时间对膜的性能有重要影响,需要根据具体的应用需求进行优化。
pfa制备过程

pfa制备过程【最新版】目录一、引言二、PFA 制备的原理三、PFA 制备的具体步骤四、PFA 制备的注意事项五、结语正文一、引言聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简称 PTEF 或 Teflon)是一种非常特殊的聚合物,以其卓越的耐热性、耐腐蚀性和低摩擦系数而闻名。
PFA(Perfluoroalkoxy)是 PTEF 的一种改性物,其性能更优,具有更高的化学稳定性和热稳定性。
PFA 广泛应用于电子、电气、化工、航空等领域。
本文将介绍 PFA 的制备过程。
二、PFA 制备的原理PFA 的制备原理主要是通过自由基聚合反应,将四氟乙烯单体和一定比例的其他单体(如:全氟烷基乙烯单体)进行共聚,生成 PFA。
全氟烷基乙烯单体通常是全氟丙烯酸酯或全氟丁烯酸酯,其作用是调整 PFA 的性能,提高其热稳定性和化学稳定性。
三、PFA 制备的具体步骤1.配料:根据配方要求,将四氟乙烯单体和全氟烷基乙烯单体混合在一起,并加入适量的引发剂和助剂。
2.预处理:将配料进行干燥处理,以去除其中的水分和杂质。
3.聚合:将预处理后的物料加入到聚合釜中,加热至一定温度,进行自由基聚合反应。
反应过程中,需要对温度、压力和反应时间进行严格控制,以保证 PFA 的性能。
4.后处理:聚合反应完成后,需要将 PFA 从聚合釜中取出,进行洗涤、干燥和造粒等后处理工作,以得到最终的 PFA 产品。
四、PFA 制备的注意事项1.配料的准确性:配料的准确性对 PFA 的性能至关重要,因此在配料过程中需要严格控制单体的比例和引发剂的添加量。
2.聚合反应条件的控制:聚合反应的温度、压力和反应时间对 PFA 的性能有重要影响,需要进行精确控制。
3.后处理过程的管理:后处理过程中,PFA 产品需要进行充分的洗涤和干燥,以去除其中的杂质和残留物。
五、结语PFA 作为一种高性能的聚合物,其制备过程需要严格控制各个环节,以保证其性能。
聚四氟乙烯在医疗领域的应用

聚四氟乙烯在医疗领域的应用1.引言1.1 概述聚四氟乙烯是一种具有非常特殊性质的合成材料,它在医疗领域中有广泛的应用。
聚四氟乙烯具有极低的摩擦系数、高的绝缘性能、良好的耐腐蚀性和化学稳定性,以及优异的温度稳定性。
这些独特的特性使得聚四氟乙烯成为许多医疗器械中不可或缺的材料。
在医疗器械中,聚四氟乙烯被广泛应用于各种领域。
例如,在手术器械领域,聚四氟乙烯常被用作润滑剂和防粘附剂,用于减少手术器械之间的摩擦和黏附,从而提高手术的准确性和效率。
同时,其优异的生物相容性也使得聚四氟乙烯成为一种常见的生物医用材料,在内科和外科领域中广泛应用于人工关节、心脏支架、血管支架等医疗器械的制造中。
此外,聚四氟乙烯还具有抗菌性能,可以有效减少微生物对医疗器械的污染。
因此,在医疗器械的设计和制造中,聚四氟乙烯常被用于制备各种抗菌材料,如抗菌止血纱布、抗菌导管等。
总之,聚四氟乙烯在医疗领域的应用非常广泛,其独特的特性使得它成为许多医疗器械中不可或缺的材料。
随着科学技术的不断进步,我相信聚四氟乙烯在未来的医疗领域中将会有更加广阔的应用前景。
1.2 文章结构本文主要介绍了聚四氟乙烯在医疗领域的应用。
文章将分为三个主要部分,即引言、正文和结论。
在引言部分,首先会对聚四氟乙烯进行概述,介绍其基本性质和特点。
接着,会说明本文的结构和目的,以帮助读者了解全文的框架和主旨。
正文部分将侧重于探讨聚四氟乙烯在医疗器械中的应用。
首先,会详细介绍聚四氟乙烯的特性,包括其化学稳定性、耐磨性、高温稳定性等方面。
然后,会对聚四氟乙烯在医疗器械中的应用进行探讨,包括在导管、缝线、人工关节等方面的应用。
通过对各种医疗器械中聚四氟乙烯的运用,展示其优越的物理和化学性能,以及在提高治疗效果和减少并发症发生方面的作用。
在结论部分,会对聚四氟乙烯在医疗领域的应用进行总结。
文章将重点强调聚四氟乙烯的优点和潜在的应用前景,并指出其在提高医疗技术和改善患者生活质量方面的重要性。
聚四氟乙烯纤维(PTFE)开发生产方案(二)

聚四氟乙烯纤维(PTFE)开发生产方案一、实施背景随着科技的飞速发展,材料科学在各领域的应用越来越广泛。
其中,聚四氟乙烯(PTFE)纤维作为一种高性能工程塑料,具有优异的耐化学腐蚀性、低摩擦系数、高耐热性等特点,在石油、化工、电子、建筑等领域有广阔的应用前景。
然而,国内PTFE纤维的生产技术尚不成熟,大部分依赖进口,这为我国产业发展带来了一定压力。
因此,开展聚四氟乙烯纤维的开发生产研究,对提升我国高分子材料领域的技术水平具有重要意义。
二、工作原理PTFE纤维的生产主要涉及以下几个步骤:1.树脂制备:通过悬浮聚合等方法制备PTFE树脂。
2.纺丝:将PTFE树脂溶解在适当的溶剂中,然后通过喷丝板纺成细丝。
3.拉伸:在一定温度和张力下,对PTFE丝进行拉伸,增加其取向度和结晶度。
4.热处理:在高温下对PTFE纤维进行热处理,提高其热稳定性。
5.后处理:进行脱脂、洗涤、上油等后处理,以获得具有优异性能的PTFE纤维。
三、实施计划步骤1.技术调研:收集国内外关于PTFE纤维的生产、应用和技术研究资料,分析现有技术的优缺点。
2.实验设备准备:购置实验所需的纺丝机、热处理设备等,并进行调试。
3.树脂制备与纺丝实验:根据前期调研结果,尝试不同的悬浮聚合方法和溶剂体系,优化纺丝工艺参数。
4.拉伸与热处理实验:研究不同温度和张力对PTFE纤维性能的影响,优化热处理条件。
5.后处理实验:研究不同后处理方法对PTFE纤维性能的影响,优化后处理条件。
6.性能检测:对所制备的PTFE纤维进行各项性能指标检测,如耐化学腐蚀性、低摩擦系数、高耐热性等。
7.应用研究:将所制备的PTFE纤维应用到实际场景中,评估其使用性能。
8.工业化试验:根据前期实验结果,制定工业化生产方案,进行中试生产。
9.工业化推广:将工业化生产方案推广至大型生产企业,实现规模化生产。
四、适用范围本方案适用于石油、化工、电子、建筑等领域中需要使用PTFE 纤维的场合。
聚四氟乙烯原材料

聚四氟乙烯原材料
聚四氟乙烯是一种非常重要的高分子材料,它具有很多优异的性能,
如高温稳定性、耐腐蚀性、不粘性等。
因此,它被广泛应用于各种领域,如化工、电子、医疗、航空航天等。
聚四氟乙烯的原材料主要是四氟乙烯,它是一种无色、无味、无毒的
气体,具有很高的稳定性和惰性。
四氟乙烯的制备主要是通过氟化反
应来实现的,一般是将氯气和氟气在高温下反应,生成氯氟烃,然后
再将氯氟烃和氢气在催化剂的作用下反应,生成四氟乙烯。
聚四氟乙烯的制备主要是通过聚合反应来实现的,一般是将四氟乙烯
在高压下和催化剂一起反应,生成聚合物。
聚合反应的条件和催化剂
的选择对聚合物的性能有很大的影响,因此需要进行精细的控制。
聚四氟乙烯的原材料和制备过程都比较复杂,因此其成本也比较高。
但是,由于聚四氟乙烯具有很多优异的性能,因此在一些特殊领域中
仍然有着广泛的应用。
例如,在化工领域中,聚四氟乙烯被用作管道、阀门、泵等设备的密封材料,以及反应器、换热器等设备的内衬材料;在电子领域中,聚四氟乙烯被用作电缆、电子元件的绝缘材料;在医
疗领域中,聚四氟乙烯被用作人工心脏瓣膜、血管支架等医疗器械的
材料;在航空航天领域中,聚四氟乙烯被用作导弹、卫星等设备的密
封材料。
总之,聚四氟乙烯是一种非常重要的高分子材料,它的原材料和制备过程都比较复杂,但是由于其优异的性能,在一些特殊领域中仍然有着广泛的应用。
全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究

全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备及其应用基础研究目录1. 引言1.1 背景和意义1.2 结构概述1.3 目的2. 正文3. 方法及实验设计4. 结果与讨论5. 结论和展望1. 引言1.1 背景和意义全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜是一种具有广泛应用前景的新型材料。
聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)作为一种优异的材料,在化学稳定性、电绝缘性、热稳定性和低摩擦等方面表现出色,被广泛应用于领域如电子器件、医药、环境保护和化工等。
然而,由于其自身的缺陷,如低机械强度和易吸湿性,限制了其在某些领域的应用。
而通过引入全氟磺酸(perfluorosulfonic acid, PFSA)可以改善PTFE材料的机械性能,增加其载流子传输能力,使其具备更广泛的应用场景。
目前,全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜正在被广泛地研究和应用。
该复合膜具有优异的离子交换性能、高分子通量和良好的选择性,并且对水、酸碱和溶剂具有较好的稳定性。
因此,全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜在能源、环境和化工等领域显示出了巨大的应用潜力。
1.2 结构概述全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜由两个主要组成部分构成:聚四氟乙烯(PTFE)纤维和全氟磺酸(PFSA)电解质。
其中,PTFE纤维作为基础材料,具有优异的耐化学侵蚀性、热稳定性和低摩擦特性;PFSA则起到了增强载流子传输能力和提高机械强度的作用。
1.3 目的本文旨在对全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜进行制备及其应用基础方面的探究。
通过对制备方法、材料结构以及性能表征等方面进行系统介绍和分析,以期进一步深入理解该复合膜的特殊性能及其应用前景。
通过本次研究可以为相关领域的工程应用提供基础性的研究指导和理论支持。
接下来的章节将首先介绍全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法及实验设计,然后对该复合膜进行性能测试和结果分析。
最后,结合实验结果,对全氟磺酸--聚四氟乙烯中空纤维复合膜的应用前景进行展望。
聚四氟乙烯生产工艺及应用研究

不匀。除此之外,俄罗斯在研发多种PTFE纤维方面也取
得了较大的成效。
PTFE纤维特性
(1)耐化学性。“C-F”键具有极高的键能,
不易被拆开,PTFE大分子间的堆砌密度大, 使各种试剂难于透入其间。氟原子的取代 使PTFE形成螺旋结构型,这惰性的螺旋形 全氟“外壳”加之聚合物的非极性和结晶 结构,使得PTFE纤维具有极优异的耐化学
PTFE纤维特性
(5)耐大气中的老化。对紫外是100%的稳定,不会老
化,在室外暴露15年机械性能也无明显的变化。
(6)拒水和耐水洗。PTFE不吸水,且容易洗涤,可以在 高温下使用强洗涤剂。其表面排斥水、灰尘和其它污 染物,因此它也是一种极好的的防污材料。 除此之外,PTFE纤维还有本身无毒、绝缘、抗辐射的
聚四氟乙烯纤维是以PTFE为原料,经纺丝或制成薄膜后切 割或原纤化而制得的一种合成纤维。 PTFE被称作“塑料王”。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种 有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟 乙烯具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、低摩擦、高 润滑、自清洁、无毒害等特点。
发展简史
19841953 80年 至今
采用PTFE纤维或PTFE纤维同其他耐高温纤维混合, 可制成高温复合过滤毡,该滤料具有很好的耐腐 蚀、耐高温、耐摩擦等性能,适用于高温、高湿、 高黏性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体
的工业烟尘净化,是其他过滤材料所无法比拟的。
PTFE纤维的应用
医学材料
近年来,PTFE纤维在医学上的应用越来越广泛, 如可用于人造血管,人工心脏瓣膜和人工心脏辅 助装置,人造韧带和人造食道等,PTFE纤维还可
然后经过纵向切割加工、拉伸和蓬松加工,得到PTFE
纤维。
膜裂纺丝法
膨体聚四氟乙烯生产技术_概述及解释说明

膨体聚四氟乙烯生产技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述膨体聚四氟乙烯是一种重要的高性能材料,在化工、电子、航空航天等领域广泛应用。
它具有优异的耐温、耐腐蚀、绝缘性能等特点,因此备受关注。
本文旨在对膨体聚四氟乙烯生产技术进行概述和解释说明,深入了解其生产过程和应用领域。
1.2 文章结构本文共分为五个部分:引言、膨体聚四氟乙烯生产技术概述、膨体聚四氟乙烯生产技术详解、膨体聚四氟乙烯生产工艺优势与挑战以及结论。
在引言部分,我们将介绍文章的背景和目的;在概述部分,我们将简要介绍什么是膨体聚四氟乙烯以及其生产过程和应用领域;在详解部分,我们将详细讲解原料准备、反应器设计与操作条件以及聚合反应及控制参数;在优势与挑战部分,我们将分析该生产工艺的优势,并探讨可能遇到的技术挑战及解决方法;最后,在结论部分我们将总结概述和主要发现,并展望未来研究的价值。
1.3 目的本文的目的是全面介绍膨体聚四氟乙烯生产技术,以便读者对该领域有一个清晰的了解。
通过深入研究膨体聚四氟乙烯的原料准备、反应器设计与操作条件以及聚合反应及控制参数等关键方面,读者将能够更好地理解该生产工艺的优势和挑战,并在实践中应用这些知识。
同时,本文还将展望未来研究膨体聚四氟乙烯生产技术的前景和发展方向,希望能够引起更多学者和专家们对此领域的关注与研究。
2. 膨体聚四氟乙烯生产技术概述:2.1 什么是膨体聚四氟乙烯:膨体聚四氟乙烯是一种具有优异的化学稳定性和极低的摩擦系数的高分子材料。
它以其出色的耐温性、耐腐蚀性和电绝缘性而被广泛应用于化工、电子、汽车等领域。
与其他聚合物相比,膨体聚四氟乙烯具有良好的机械强度和尺寸稳定性。
2.2 生产过程概述:膨体聚四氟乙烯的生产过程通常包括以下几个主要步骤:首先,原料PTFE颗粒通过加热后转变为塑料状。
然后,将塑料状的PTFE在特定条件下进行挤压,使其形成条形块材。
接下来,将条形块材切割成合适尺寸的颗粒。
随后,这些颗粒被注入到模具中,并经过预压和冷压工艺,使其形成所需产品形态。
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聚四氟乙烯的制备和应用1. 聚四氟乙烯的简述随着社会文明的进步和科学技术的发展,材料化学也在日新月异地发展,许多新型的无机材料越来越多地被使用在日常生活中。
聚四氟乙烯(PTFE)作为一种新型的无机非金属材料,在人们的生活和生产实践中起着举足轻重的作用。
四氟乙烯(TFE)的发现首先是被用于冰箱的制冷剂。
1938年4月6日,杜邦公司(Do Pont)的研究员Plunkett和他的助手首次从装有TFE的钢瓶中得到了粉末状的聚四氟乙烯(PTFE),引起杜邦公司的重视,并探索其聚合条件及材料的性能和应用前景。
在第二次世界大战中,PTFE以其优异的性能被列为军需品,同时其专利也被保护起来。
直到1946年JAC才报导了杜邦公司在聚四氟乙烯的研究工作,同时美国专利局批准了多项专利。
聚四氟乙烯的性能特点主要有耐高低温性、耐化学腐蚀和耐候性、摩擦系数低、优异的电气绝缘性、自润滑性和非粘附性等众多优良品质,因此聚四氟乙烯被用于防腐材料、无油润滑材料、电子设备的高级介质材料、医学材料、防粘材料等。
虽然PTFE材料具有其它材料无法替代的优异性能,但是本身也存在着一定的缺点,例如:难熔融加工性、难焊接性和冷流性。
随着材料应用技术的不断发展,这些缺点正在逐渐被克服,从而使它在石油化工、电子、医学、光学等多种领域的应用前景更加广阔。
2. 聚四氟乙烯的制备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℃,0.3~2.6MPa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。
聚四氟乙烯的聚合方法包括本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合( 亦称分散聚合) 等,工业生产中主要采用悬浮聚合和乳液聚合。
2.1. 悬浮聚合悬浮聚合PTFE的加工方法基本步骤包括预成型、烧结和冷却三部分。
预成型是将粉末状PTFE树脂压成具有一定形状的预成品;烧结是将预成品加热至树脂熔点使树脂粒子密集为均相结构;冷却是在一定的冷却速度下降温以获取一定形状的聚四氟乙烯材料。
(1)PTFE挤压成型工艺。
挤压成型是将聚四氟乙烯树脂加入挤压机的料腔中加压,挤入口模使它形成密实的管材、棒材等制品,然后经烧结、冷却制成具有一定规格的产品,挤压成型的特点在于可连续成型,是模压成型工艺的连续化。
(2)PTFE等压成型。
等压成型又称为液压成型,用于制造体积较大的PTFE 的套筒、贮槽、半球壳体、大圆板、塔柱、圆管和用于切削大张薄板的大毛坯、方坯等,也可制造整体的内衬PTFE复合结构的三通弯头、导流管等形状复杂的制品。
PTFE等压成型具有设备简单、投产快、模具结构简单操作方便、制品受压均匀、质量好、节约树脂等特点。
(3)PTFE模压成型。
模压成型是PTFE最常用的方法,一些形状简单的制品如板、棒、套管、薄膜毛坯、垫板等都可用模压成型。
模压成型方法基本上包括混料、预成型、烧结、冷却四步组成。
即在室温下使聚四氟乙烯成型成密实的预成型品,加热到熔点以上,使其由结晶相转变为无定形相,形成密集、连续、透明的弹性体,在通过降温转变为结晶相的过程。
聚四氟乙烯的烧结过程由升温、保温、降温三个阶段组成。
升温是将预成型品由室温加热到烧结温度的过程,是从结晶相转变为无定形相的过程。
聚四氟乙烯受热后体积膨胀,在熔点时体积膨胀25%左右。
保温是将达到烧结温度的预成型品在此温度下保持一段时间,使整个制件达到完全透明的过程。
在保温过程中,聚四氟乙烯的分子运动加剧,颗粒间的界面消失,成为密实的连续的整体。
聚四氟乙烯的烧结温度一般为375℃。
降温是将以烧结的预成型品从保温温度降至室温的过程。
在此过程中,树脂由无定形转变为结晶相,降温速度的快慢受到制品大小的限制。
降温时在其结晶速度最快的温度范围中保温一段时间,使预成型品的内外温度趋于平衡,这种制品称为不淬火制品。
采取快速冷却方式的制品称为淬火制品。
2.2. 乳液聚合(分散聚合)分散PTFE是PTFE分散粒子经凝聚后形成的次级粒子,直径为500μm,粉状,比表面积大,吸收有机溶剂后,经剪切力的作用形成糊膏状,通常采用挤压成型工艺,故称糊膏挤压成型。
采用糊膏挤压成型的PTFE制品品种较多,有小口径棒、电线、薄壁管、导型材、生料带、生料棒和PTFE膨体制品,如弹性带、膨体生料带、膨体纤维和膨体膜等。
(1)PTFE分散液浸渍。
用PTFE分散液浸渍石棉、玻璃纤维、玻璃布、多孔金属等材料所制得的制品具有优良的性能,如不吸水、良好的不粘性、润滑性与气密性,及在高温时仍具有优良的耐化学腐蚀性。
(2)PTFE分散液的涂覆成型。
PTFE分散液在金属、陶瓷、木材、塑料表面形成涂层,使这些材料表面具有防粘、低摩擦系数和防湿性能,从而大大开拓了这些材料的应用范围。
涂覆工艺有静电喷涂、等离子喷涂等。
(3)湿法混合与填充PTFE。
湿法混合就是将PTFE分散液和填充剂均匀混合后使其共凝聚。
用此法制得的PTFE制品力学强度较高,耐磨性及介电性能较好,但由于乳液聚合树脂热稳定性较差,仅限于制造薄壁小型制品。
(4)PTFE分散液流延成型。
PTFE分散液流延成型是在一条连续运转的高度抛光的金属带上持续不断地用PTFE分散液涂布,然后将涂布好的PTFE送入高温塔进行烘焙,在水分及表面活性剂完全挥发后再在360-380℃下烧结成制品,用该方法加工的制品为PTFE流延薄膜,表面光滑、柔软,用作电容器的绝缘材料。
3. 聚四氟乙烯的结构和特点PTFE的分子构形在温度低于19℃时呈三棱体形,螺旋形大分子中每13个碳原子扭转180°,其轴向间距为117nm;温度高于19℃时呈六面体形,每15个碳原子扭转180°,轴向间距为2nm。
这种由温度变化引起的大分子链型式的转变可以引起聚合物的比容有1%的突然变化。
PTFE分子的主链由C - C键构成,所有的侧键都为氟原子取代,C - F 键结合能很大,所以PTFE有很高的耐热性能;氟原子较氢原子半径大,且带负电,对主链碳原子的正电荷起有效的屏蔽作用,而相邻大分子上的氟原子的负电荷具有排斥作用,导致了PTFE极低的内聚能,分子间结合力很弱;氟原子体积大,又相互排斥,使PTFE分子链不能呈平面锯齿形而呈螺旋形,并且比较僵硬。
由于PTFE的特殊分子结构特征,使其具有如下的特点:1).摩擦系数小。
由于PTFE大分子间的相互引力小,且表面对其它分子的吸引力也很小,因此其摩擦系数非常小,是已知固体工程材料中最低的,仅为0.04 (静摩擦系数) ,小于其动摩擦系数,在极低的滑动速度下也不会出现爬行现象,是金属摩擦学中从未出现的奇特现象。
2).优异的耐老化性能和抗辐射性能。
在苛刻环境下性能不变,潮湿状态下不受微生物侵袭,而且对各种射线辐射具有极高的防护能力,在真空中,辐照剂量为1 ×107 rad时,仍可保持原有拉伸强度的50%。
3).极佳的化学稳定性。
PTFE不与环境介质发生反应,能承受大部分强酸(包括王水、氢氟酸、浓盐酸、发烟硫酸、有机酸等)、强碱、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用。
4).极小的吸水率( 0.001% ~0.005% ) 。
渗透率较低,除了对其组成相似的氟碳化合物有较高的渗透率外,对大部分气体和液体的渗透性较小。
5).良好的电性能。
PTFE 为高度非极性材料,具有极优良的介电性,并且不随频率和温度而变化,也不受湿度和腐蚀性气体的影响。
6).宽广的使用温度(从- 250℃到260℃) 。
7).突出的表面不粘性和良好的自润滑性。
8).PTFE表面张力小( 0.019N /m),是目前表面能最小的一种固体材料,几乎所有的固体材料都不能粘附在其表面。
9).极好的热稳定性。
PTFE熔点327℃,高于其它一般高聚物。
在260℃时其断裂强度仍保持5MPa左右(约为室温的1 /5) ,抗屈服强度达114MPa。
同时,它还具有极可贵的不燃性,其限氧指数(LO I)在95 以上,在火焰上只能熔融,不生成液滴,最终只被碳化。
在具有以上优异性能的同时,PTFE的结构也产生了如下一些缺点:1).成型和二次加工困难。
PTFE的成型收缩率较大,熔体粘度极高,不能用塑料常用的注射成型、压延成型等二次加工工艺。
2).机械性能和承载能力差。
PTFE的机械强度仅为14~25MPa,无回弹性,硬度较低,但断裂延伸率较大。
3).线膨胀系数较大。
在- 50 ~250℃之间,PTFE线膨胀系数达1.13 ×10-4~2.16 ×10-5 /℃,是钢铁的13倍,故与其它材料复合易发生变形、开裂等现象。
4).导热性差。
导热系数仅0.24kcal/ (m ·h·℃) ,易造成热膨胀、热疲劳和热变形。
5).耐蠕变性差,易冷流。
PTFE在负荷长期作用下,蠕变较大,易发生冷流现象。
6).耐磨性差。
PTFE硬度较低,磨耗较大,当负荷( P)和滑动速度(V)超过一定条件时,其摩耗会变得很大,因此在应用中PV值有一定限制。
7).生产成本较高。
PTFE的以上缺陷限制了其应用,为提高其综合性能,国内外对PTFE的研究重点在于寻找适当的方法对其进行改性,从而在一定程度上改善其性能,扩大其应用范围。
4. 聚四氟乙烯的应用因为聚四氟乙烯在多方面的优异性能,所以它在化工、机械、电子、医学、纺织等工业中被广泛用作耐高低温材料、耐腐蚀材料、绝缘材料、医用材料、防粘涂层等。
4.1. 用作防腐材料由于橡胶、玻玻、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊人。
PTFE材料克服了普通塑料、金属等耐腐蚀能力较差的缺点,以其卓越的耐高低温和耐腐蚀性能,已经成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。
其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压置道,精馏塔、热交换器、釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。
4.2. 用作无油润滑材料因为PTFE材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的,所以这就使填充PTFE 材料成为机械设备零件无油润滑的最理想材料。
其具体用途包括用于化工设备、造纸机械、农业机械的轴承,用作活塞环、机床导轨、导向环;在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块,以及用作桥梁支座和架桥转体等。
4.3. 用作电子设备的高级介质材料PTFE固有的低损耗与介电常数使其成为电线和电缆的理想绝缘材料:其独特的多孔结构可以使损耗和失真降至最低并使信号以近光速的速度进行传输,并且具有热稳定性和机械柔韧性。