聚四氟乙烯热失重曲线
聚四氟乙烯的物理和化学性质分析
聚四氟乙烯（PTFEPTFE中文名称为聚四氟乙烯,英文名Polytetrafluoroethyleneptfe乳液是一种含聚四氟乙烯高分子化学材料,它广泛应用于包装,电子电气,化工能源,耐腐蚀材料,特氟龙高性能特种涂料是以聚四氟乙烯为基体树脂的氟涂料，英文名称为Teflon，因为发音的缘故，通常又被称之为铁氟龙、铁富龙、特富龙、特氟隆等等（皆为Teflon的译音）。
特氟龙（铁氟龙）涂料是一种独一无二的高性能涂料，结合了耐热性、化学惰性和优异的绝缘稳定性及低摩擦性，具有其他涂料无法抗衡的综合优势，它应用的灵活性使得它能用于几乎所有形状和大小的产品上。
温馨提示：检测聚四氟乙烯(PTFE)的性能可到权威专业的第三方检测机构。
化学性质绝缘性：不受环境及频率的影响，体积电阻可达1018欧姆•厘米，介质损耗小，击穿电压高。
耐高低温性：对温度的影响变化不大，温域范围广，可使用温度-190~260℃。
自润滑性：具有塑料中最小的摩擦系数，是理想的无油润滑材料。
表面不粘性：已知的固体材料都不能粘附在表面上，是一种表面能最小的固体材料。
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。
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物理性质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。
聚四氟乙烯材料端面余弦曲线槽的车削
聚四氟乙烯材料有良好的电气绝缘性能和耐化学品性能，被广泛应用于电子工业领域。
但由于其强度低、刚性差、冷流性大及不能注塑成形等特征，因此多采用车削、铣削等机械加工制作聚四氟乙烯零件。
图1所示零件是我所某产品部件的关键零件，材料为聚四氟乙烯棒SFBN，尺寸精度和表面粗糙度要求均较高，尤其两端面槽为特殊的余弦曲线状，共2个周期，曲线公式y＝0.5cos（0.885πx），其形状加工难度较大，尺寸精度难以保证。
图1 零件结构1零件加工方法该零件加工的关键点是装夹引起的变形和余弦曲线端面槽加工成形两大难题。
（1）装夹引起的零件变形问题当零件一端加工好后，掉头加工另一面时，采用软自定心卡盘装夹，当零件完成加工后，经测量发现零件的内圆为三棱形，无法满足零件的精度要求。
采用铝材料再按原方案加工，零件内圆完好，因此判定为装夹引起零件变形。
进一步分析原因，由于聚四氟乙烯材料的刚性差，即使软自定心卡盘的内圆直径已加工的与零件外圆一致，夹紧力很小，仍然引起零件发生微量变形，导致零件内孔直径超差。
（2）余弦曲线端面槽的成形问题在数控车床加工时采用尖刀，通过编制宏程序加工余弦曲线槽。
但在实际加工中，遇到加工出的余弦曲线不完整的情况，原因是该零件余弦曲线槽面开口尺寸较小，当加工到余弦曲线槽底部时，刀具与余弦曲线槽侧面发生干涉，破坏了曲线的完整性，虽将刀具的尖角减至最小，仍无法避免干涉，导致使用数控车床无法加工该余弦曲线。
2解决措施（1）解决装夹引起的零件变形软自定心卡盘装夹方式会引起零件变形，那么采用过盈心轴的装夹方式进行试验，这也是加工聚四氟乙烯材料常用的装夹方式。
过盈心轴装夹是利用零件内孔与心轴通过过盈配合产生的摩擦力来抗拒零件的切削力，从而实现车削。
这样的装夹方式，由于夹紧力均匀分布在零件的内孔，因此不易引起零件发生变形。
在试验过程中发现，虽然可以勉强加工，但是由于零件的端面槽为连续圆弧，切削阻力大，而内孔与心轴的接触面太小，摩擦力也小，极易引起零件在心轴上“打转”，切削过程极不稳定，造成废品率较高，因此过盈心轴装夹方式不适用。
PFA的制备及性能研究
1700
1800
1900
2000
Wavenumber ( cm-1)
图2 PFA红外局部放大图
从2000 cm-1～1500 cm-1区域放大 图看到，在1794 cm-1和1884 cm-1 有明显吸收，这说明以无机过氧 化物引发剂制备的PFA中含有不 稳定的羧基（1794 cm-1）和酰氟 （-COF，1884cm-1）端基，但是 从吸收峰的强度来看，羧基的吸 收峰强度明显大于酰氟基团的吸 收峰强度，说明PFA中含有的羧 基数目远大于酰氟基团的数目。
PFA应用举例
2021/7/6
8
一、PFA简介
表2 几种氟塑料主要性能对比
性质
PTFE
PFA
相对密度 拉伸强度/MPa
2.18 14-48
2.15 28-31
断裂伸长率/%
200-450 280- 400
熔点/℃
327
305
最高连续使用温度/℃ 260
260
介电常数
103Hz 106Hz
耐化学溶剂
公司
国外公司1 国外公司2 国外公司3 山东华夏神舟
不稳定端基含量（每100万个碳原子）
--COOH含量/个
-COF含量/个
53
19
64
25
42
17
55
21
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二、PFA制备与表征
（8）流变性能
1000
Shear viscosity (Pa.s)
900
PFA1,MFR=18 PFA2,MFR=14
27
二、PFA制备与表征
表7 国内外PFA产品性能主要指标对比
项目
填充聚四氟乙烯热解规律的试验研究
科研开发化工科技,2008,16(2):20～23SCIENCE &TECHNOLO GY IN CH EMICAL INDUSTR Y收稿日期:2007212222作者简介:梁翾翾(1980-),女,江西南昌人,华南理工大学硕士研究生,主要从事废物处理与资源综合利用方面的研究工作。
3广东省科技计划项目(2005B33401001)。
填充聚四氟乙烯热解规律的试验研究3梁翾翾(华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510006)摘 要:采用T G 2DSC 2FTIR 、T G 技术研究了填充聚四氟乙烯(P TFE )在氮气气氛下的热解行为与热解规律。
结果表明,填充P TFE 的热解由脱水、剧烈失重、缓慢失重三个阶段组成;同时利用红外光谱仪检测分析出四氟乙烯单体(TFE )为PTFE 热解基本产物。
在线性升温过程中,不同的升温速率下,填充PTFE 样品呈现一致的热解趋势;而在恒温热解过程中,不同的恒温温度下,样品失重曲线形态亦非常相似。
关键词:聚四氟乙烯;热解;热重分析;四氟乙烯;升温速率;恒温时间中图分类号:TQ 325.4 文献标识码:A 文章编号:100820511(2008)022******* 聚四氟乙烯(P TFE ),俗称“塑料王”,是氟塑料中应用最广泛的一种,其用途涉及航空航天和民用的许多方面,目前在其应用领域已成为不可或缺的材料。
资料统计[1,2],2006年,我国P TFE 树脂的产量约为3万t/a ,与此同时,每年会产生数以万吨计的废旧P TFE 。
这些P TFE 化学稳定性极好,可长时间存在于陆地、河湖及海洋中,给环境造成了严重的污染。
对于废旧P TFE 的处理,目前已有机械粉碎回收、辐射裂解回收和高温裂解回收3种方法[3]。
然而,采用机械法、辐射法回收P TFE 量较小,且填充P TFE 一般不在回收范围内。
高温裂解法适合于处理各种P TFE ,在高温条件下将P TFE 分解成小分子有机氟化物,并可回收这些有机氟化物和热解后残留的填充物,因此,高温裂解法处理P TFE 深受广大学者的普遍关注[4～6]。
五大材料热性能分析方法（TG，TMA，DSC，DMA，DETA）
五大材料热性能分析方法（TG，TMA，DSC，DMA，DETA）以下为正文：热分析简介热分析的本质是温度分析。
热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化，用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化，即P = f(T)。
按一定规律设计温度变化，即程序控制温度：T = (t)，故其性质既是温度的函数也是时间的函数：P =f (T, t)。
材料热分析意义在表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛的应用，对于材料的研究开发和生产中的质量控制都具有很重要的实际意义。
热分析简史回顾常用热分析方法解读根据国际热分析协会(ICTA)的归纳和分类，目前的热分析方法共分为九类十七种，常用的热分析方法包括热重分析法（TG）、差示扫描量热法(DSC)、静态热机械分析法(TMA)、动态热机械分析(DMTA)、动态介电分析(DETA)等，它们分别是测量物质重量、热量、尺寸、模量和柔量、介电常数等参数对温度的函数。
(1)热重分析(TG)热重法(TG)是在程序温度控制下测量试样的质量随温度或时间变化的一种技术。
应用范围：(1)主要研究材料在惰性气体中、空气中、氧气中的热稳定性、热分解作用和氧化降解等化学变化；(2)研究涉及质量变化的所有物理过程，如测定水分、挥发物和残渣、吸附、吸收和解吸、气化速度和气化热、升华速度和升华热、有填料的聚合物或共混物的组成等。
原理详解：样品重量分数w对温度T或时间t作图得热重曲线(TG 曲线)：w = f (T or t)，因多为线性升温，T与t只差一个常数。
TG曲线对温度或时间的一阶导数dw/dT 或 dw/dt 称微分热重曲线(DTG曲线)。
图2中，B点Ti处的累积重量变化达到热天平检测下限，称为反应起始温度；C点Tf处已检测不出重量的变化，称为反应终了温度；Ti或Tf亦可用外推法确定，分为G点H点；亦可取失重达到某一预定值(5%、10%等)时的温度作为Ti。
聚四氟乙烯材料力学性能参数表
1．聚四氟乙烯聚四氟乙烯是用于密封的氟塑料之一。
聚四氟乙烯以碳原子为骨架，氟原子对称而均匀地分布在它的周围，构成严密的屏障，使它具有非常宝贵的综合物理机械性能(表14—9)。
聚四氟乙烯对强酸、强碱、强氧化剂有很高的抗蚀性，即使温度较高，也不会发生作用，其耐腐蚀性能甚至超过玻璃、陶瓷、不锈钢以至金、铂，所以，素有“塑料王”之称。
除某些芳烃化合物能使聚四氟乙烯有轻微的溶胀外，对酮类、醇类等有机溶剂均有耐蚀性。
只有熔融态的碱金属及元素氟等在高温下才能对它起作用。
聚四氟乙烯的介电性能优异，绝缘强度及抗电弧性能也很突出，介质损耗角正切值很低，但抗电晕性能不好。
聚四氟乙烯不吸水、不受氧气、紫外线作用、耐候性好，在户外暴露3年，抗拉强度几乎保持不变，仅伸长率有所下降。
聚四氟乙烯薄膜与涂层由于有细孔，故能透过水和气体。
表14-9聚四氟乙烯性能聚四氟乙烯在200℃以上，开始极微量的裂解，即使升温到结晶体熔点327℃，仍裂解很少，每小时失重为万分之二。
但加热至400℃以上热裂解速度逐渐加快，产生有毒气体，因此，聚四氟乙烯烧结温度一般控制在375～380℃。
聚四氟乙烯分子间的范德华引力小，容易产生键间滑动，故聚四氟乙烯具有很低的摩擦系数及不粘性，摩擦系数在已知固体材料中是最低的。
聚四氟乙烯的导热系数小，该性能对其成型工艺及应用影响较大。
其不但导热性差，且线膨胀系数较大，加入填充剂可适当降低线膨胀系数。
在负荷下会发生蠕变现象，亦称作“冷流”，加入填充剂可减轻蠕变程度。
聚四氟乙烯可以添加不同的填充剂，选择的填充剂应基本满足下述要求：能耐380℃高温即四氟制品的烧结温度；与接触的介质不发生反应；与四氟树脂有良好的混入性；能改善四氟制品的耐磨性、冷流性、导热性及线膨胀系数等。
常用的填充剂有无碱无蜡玻璃纤维、石墨、碳纤维、MoS2、A123、CaF2、焦炭粉及各种金属粉。
如填充玻璃纤维或石墨，可提高四氟制品的耐磨、耐冷流性，填充MoS2可提高其润滑性，填充青铜、钼、镍、铝、银、钨、铁等，可改善导热性，填充聚酰亚胺或聚苯酯，可提高耐磨性，填充聚苯硫醚后能提高抗蠕变能力，保证尺寸稳定等。
热重分析TG
6.2 TG基本原理
热重法又称热失重法（Thermogravimetry,TG)
在程序控温下，测量物质的质量随温度（或时间）的变化 关系。对于材料的热稳定性、组成以及热反应变化进行有 效表征。
微量热 天平
铂金样 品盘
加 热 器
热重分析通常可分为两类：动态(升温)和静态(恒温)。
谱图表示方法： 样品的重量或重量分数随温度或时间的变化曲线
•精确反映样品的起始反应温度，达 到最大反应速率的温度（峰值）， 反应终止温度。 •利用 DTG 的峰面积与样品对应的重 量变化成正比，可精确的进行定量 分析。
6.4 TG在聚合物材料中的应用
1. 聚合物热稳定性的评价 2. 聚合物组成的剖析 3. 研究聚合物固化 4. 研究聚合物中添加剂的作用
5. 研究聚合物的降解反应动力学
PTFE 31.5%
炭黑 18.0%
SiO2
50.5%
乙丙橡胶中炭黑和油的含量
共聚物的分析
苯乙烯-α -甲基苯乙烯共聚物的热稳定性
a-聚苯乙烯
b-苯乙烯-α -甲基苯乙烯无 规共聚物
c-苯乙烯-α -甲基苯乙烯嵌 段共聚物
d-聚α -甲基苯乙烯
乙烯-乙酸乙烯酯共聚体中组分含量的测定
乙酸
乙酸乙烯酯 量 相对分子质 乙 酸 乙% 烯 酯 含 量 TG 曲线第一阶 乙酸相对分子质量
•试样量过多，传质阻力大，使试样温度偏离线性程 序升温，TG曲线发生变化；
•试样粒度越小越好，尽可能平铺； •＜600℃采用铝皿， ＞600℃采用三氧化二铝皿； •碱性样品不能采用铝皿。
2. 升温速率
1-20℃/min
常用：10-20℃/min
注意事项：
聚四氟乙烯理化性质与质量指标
聚四氟乙烯理化性质与质量指标1.1 聚四氟乙烯的基本概念聚四氟乙烯又称聚四氟乙烯树脂；英文名：poly (tetrafluoroethylene)、politef、poly (difluoromethylene)、Teflon；简称：PTFE；分子式：(CF2-CF2)n；分子量：54.0904；CAS号：9002-84-0；结构式：图1.1 聚四氟乙烯分子结构式聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene），英文缩写为Teflon或PTFE，F4），被美誉为“塑料王”，中文商品名“铁氟龙”、“特氟隆”（teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。
一般称作“不粘涂层”或“易洁镬物料”；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。
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的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。
聚四氟乙烯树脂俗称“塑料王”，是目前化工行业最新型的工程塑料，聚四氟乙烯（PTFE）是氟塑料的主要品种，主要分为：粗粒级、填料级、粉末级（絮粘分散）、水性分散级和石蜡级等，其耐热、耐化学品性能良好，摩擦系数低，电气绝缘性能十分优异，能在高温下连续使用。
……1.2 聚四氟乙烯的性能聚四氟乙烯是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其结构简式为-[-CF2-CF2-]n-，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，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，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）。
聚四氟乙烯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。
表1.1 聚四氟乙烯的理化性质分子式(CF2-CF2)n外观与性状成型品具有色泽洁白的半透明外观，蜡状感觉的分子量---熔点327℃溶解性不溶于水，在王水中煮沸也不发生变化。
聚四氟乙烯废料的热解实验
Experimental study on waste polytetrafluoroethylene pyrolysis
， XIA Ruiquan ZHANG Xiaoping
， ， (College of Environmental Science and Engineering South China University of Technology ， ， Guangzhou 510006 Guangdong China)
octafluorocyclobutane are presented.
Key word：PTFE；pyrolysis；influence ； factors hexafluoropropylene
聚四氟乙烯（PTFE）是氟塑料中应用最为广 泛的一种，以其高度的化学稳定性、优异的耐大气 老化性及不燃性而享有“塑料王”之称。由于 PTFE 本身的优良特性，其使用量在不断增加，使用范围 也在扩大。2005 年我国 PTFE 的表观消费量接近 3 万吨，主要应用在石油化工、电子、电气、机械等 领域中 。[1] PTFE 树脂在制造加工过程中，有 40%～ 50%作为边角废料被丢弃，这样既污染环境，又造 成资源浪费，其再生利用和再资源化问题一直受到 人们重视。回收方法有物理回收法和化学回收 法 。 － [2 4]
45
℃ 500
40
℃ 525 ℃ 550
35
热分解率/%2350
555025050℃℃℃
20
15
10
0
10 升温20速率/K·3m0in－1 40
50
图 3 升温速率对废料热分解率的影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.3 不废同料的颗颗粒粒粒大径小的会影影响响热解过程中颗粒径向的 传热传质及产物的逸出速度。取破碎后和粉碎后的填 充 PTFE 废料（粒径分别为 8 mm×8 mm 和 φ0.76 μm），在相同升温速率 15 K/min、氮气流速 3 cm/s 条件下，考察热解终温 550 ℃时颗粒大小对废料热 解率的影响。实验结果如图 4。由图 4 可知，相同热 解气速、升温速率和热解终温条件下，粉末状颗粒有 明显的优势。与大粒径较废料粒相比，粉末状颗粒的 热解效率较高。原因是由于粉末状颗粒径向温度均 匀，热分解进行得较彻底，挥发分几乎全部析出，而 且固定碳高温下也可较多地参与还原反应，使气体产 量增加，焦炭含量减少。随着颗粒尺寸的增大，机械
聚四氟乙烯性能
聚四氟乙烯性能聚四氟乙烯[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。
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聚四氟乙烯热失重曲线
聚四氟乙烯（PTFE）是非常稳定的高分子化合物，具有极高
的热稳定性。
因此，它的热失重曲线相对来说比较简单和平坦。
一般情况下，PTFE在室温下会保持稳定，直到约为342°C时
开始有轻微的质量损失。
然后，在约为342°C至400°C之间，PTFE的分子结构开始发生变化，会发生较大量的热分解，导
致明显的失重。
在大约400°C以上，PTFE的高分解温度使得热失重曲线趋于
平稳，失重率减慢。
总体来说，PTFE的热失重曲线主要可以分为以下几个阶段：
1. 室温至约342°C：质量基本稳定。
2. 约342°C至400°C：有一段明显的失重增加。
3. 400°C以上：失重率逐渐减慢，热失重曲线趋于平稳。
需要注意的是，具体的热失重曲线可能会受到不同的实验条件和PTFE样品的不同性质而有所差异。
因此，实际应用中需要
根据具体情况进行热失重实验，以获得准确的热失重曲线。