聚四氟乙烯及其应用

聚四氟乙烯塑料及其应用 一、 含义 铁氟龙其英文为Teflon，又称为铁富龙、特富龙、特氟龙、特氟隆等，是以聚四氟乙烯为基体树脂的氟涂料。而聚四氟乙烯是铁氟龙的一种，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，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。 二、 分类

铁氟龙分为PTFE、FEP、PFA、ETFE四种类型 1.PTFE（聚四氟乙烯）不粘涂料可以在260℃高温下连续使用，最高使用温度可达290-300℃，极低的摩擦系数、良好的耐磨性和极好的化学稳定性。 2. FEP（氟化乙烯丙烯共聚物）不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜，具有卓越的化学稳定性、极好的不粘特性，最高使用温度为200℃。 3. PFA（过氟烷基化物）不粘涂料与FEP一样在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜。PFA的优点是具有更高的连续使用温度260℃，更强的刚韧度，适合在高温条件下的防粘和耐化学性使用领域。 4. ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物，是最坚韧的氟聚合物树脂，可以形成一层高度耐用的涂层，具有卓越的耐化学性，并可在150℃下连续工作。 三、聚四氟乙烯的优缺点

1.优点 耐高低温——能在+250℃至-180℃的温度下长期工作 耐腐蚀——除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，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场合。 耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。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。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。 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。 优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压；比冰还要光滑。 不燃性：限氧指数在90以下。 2.缺点 （1）、聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变)，这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时，为密封严密而把螺栓拧得很紧，以致超过特定的压缩应力时，会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。 （2）、PTFE具有突出的不粘性，在另一方面也限制了其工业上的应用。 （3）、PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。 （4）. 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 四、聚四氟乙烯成型方法 1.模压法 2．推压法 3．皮囊法 4．喷涂法 5．编织法 6．缠绕法 7．滚压法 8．挤压法 9．粘接法 10．焊接法 11．热定型法 12．机加工法 五、聚四氟乙烯塑料的主要应用 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。 1、聚四氟乙烯（PTFE) 在建筑上应用 PTFE建筑膜材，比如TACONIC公司生产的SOLUS系列产品，已经广泛应用在大型公共设施：体育场馆的屋顶系统、机场大厅、展览中心、站台等。 重量轻 它的重量只是传统建筑材料的一小部分 强度高 玻璃纤维是纺织布料中强度最高的，它甚至比同一直径的钢丝还要牢固 柔韧性 不同与大多数固体建筑材料，柔软的Solus产品可被拉伸成各种动态的弧线形状 透光性 通过内外表面的均匀透光，就形成了柔和的散射光线 低维护 在织布使用期限内，只需做极少量的清洁工作。因为织布表面的不粘性强，同时又是绷紧的，所以雨水会把尘土冲洗掉 表面完全惰性化 恶劣的环境，如霉菌，酸雨等将不对织布表面起作用 可焊接性 每个织布构架将被焊接起来成为一体的大顶棚。焊缝的强度会大于织布本身 使用期限长 在其使用期内，PTFE 涂层的玻璃织布几乎无退化。 2、聚四氟乙烯（PTFE）在防腐蚀性能的应用 由于橡胶、玻璃、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。而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀性能，业已成为石油、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管道，精馏塔、热交换器，釜、塔、槽的衬里，阀门等化工设备。 密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高，使用温度高于100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件，玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件，轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。 3、聚四氟乙烯（PTFE）的低摩擦性能在载荷方面的应用 由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑，比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污， 就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑（直接承受载荷）的最理想材料。这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的。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、聚四氟乙烯（PTFE）在电子电气方面的应用 PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线，以用于微型电机、热电偶、控制装置等；PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料，也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一；利用氟塑料薄膜对氧气透过性大，而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性，可制造氧气传感器；利用氟塑料在高温、高压下发生极向电荷偏离现象的特性，可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等；利用其低折射率的特性，可制造光导纤维。 5、聚四氟乙烯（PTFE）在医疗医药方面的应用 膨体PTFE材料是纯惰性的，具有非常强的生物适应性，不会引起机体的排斥，对人体无生理副作用，可用任何方法消毒，且具有多微孔结构，从而可用于多种康复解决方案，包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。 6、聚四氟乙烯（PTFE）的防粘性能的应用 PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质，同时还具有耐高低温优良的特性，从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。其防粘工艺主要包括两种：把PTFE部件或薄片安装在基体上，以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。 随着材料应用技术的不断发展，PTFE材料的三大缺点：冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在逐渐被克服，从而使它在光学、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。 六、 储运方法 聚四氟乙烯性质稳定，但也应注意杜绝高温，特别是避免接触明火，因其在400℃以上会分解出有毒气体。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。 七、 表面处理与粘接 1.聚四氟乙烯的表面处理 PTFE之所以难粘,主要有下面几个原因 第一， 表面能低，临界表面张力一般只有31～34 达因/厘米。由于表面能低，接触角大，胶粘剂不能充分润湿PTFE，从而不能很好粘附在PTFE上。 第二， 第二，结晶度大，化学稳定性好，PTFE 的溶胀和溶解都要比非结晶高分子困难，当胶粘剂涂在PTFE 表面，很难发生高聚物分子链成链域互相扩散和缠结，不能形成较强的粘附力。 第三， 第三，PTFE 结构高度对称，也是属于非极性高分子。而胶粘剂吸附在PTFE 表面是由范德华力(分子间作用力) 所引起的，范德华力包括取向力、诱导力和色散力。对于非极性高分子材料表面,不具备形成取向力和诱导力的条件，而只能形成较弱的色散力，因而粘附性能较差。 基于上述认识，在一般情况下，为了解决PTFE 难以粘接的问题，人们主要从表面改性和新型胶粘剂的合成出发。 2.聚四氟乙烯表面处理方法 （1）钠—萘络合物化学处理 聚四氟乙烯由于是难粘的极性材料，如非经过化学处理，是很难与其他材料粘接上的。成都托马斯科技有限公司经过多年的研发，已经开发除了相对成熟的聚四氟乙烯处理方法以及相应的聚四氟乙烯处粘接剂。 成都托马斯科技有限公司对于聚四氟乙烯的处理方法： 1、首先将四氟材料以200目左右砂纸正反时针均匀地打磨其表面。 2、然后将四氟类材料专业处理剂倒入一个金属容器中，将适量体积或质量的四氟材料缓慢的投递到处理剂中，并搅拌下处理剂以避免处理剂分层，同时以盖子盖好容器避免处理剂挥发。使用过后的处理剂不能再倒入未使用的处理液中。 3、在室温下浸润5-15分钟后，能清晰看见四氟表面颜色呈黑色或蓝色时即可取出四氟材料，取出后盖好以前使用的处理剂以避免挥发，同时将处理好的四氟材料以蒸馏水或冷水清洗其表面，一直将材料表面的浮质清洗干净。 4、将清洗干净的四氟材料放入烘箱或以电热吹风给干燥其表面，一直到表面完全干燥。 5、待其四氟材料表面干燥后然后蘸少许四氟材料表面擦拭剂B在四氟材料表面进行反复擦拭数次，然后将其以吹风或烘箱烘干四氟表面。 6、将烘干后的材料表面均匀地薄薄地刮涂一层专用胶水，胶水层厚度在两面涂胶厚度总和为0.15mm左右。然后再以平正的不锈钢类材料给以2面适当的外力压平并夹紧，即可加热固化。可以采取同步升温发进行加热固化，这样的话胶水固化更彻底，强度等性能更卓越。 7、如果是四氟材料和硬质金属等金属粘接，则需要对金属表面砂化或酸洗处理。并将处理好后的金属表面以材料处理剂B进行擦拭数次。然后烘干金属表面，最后是在将胶水薄薄地均匀地刮在四氟和金属的两面，胶水层总厚度在0.15mm左右即可。然后再在四氟表面给以一个同样平正或在一个平面的硬质材料压实，外压力为达到少量胶水溢出为好。 针对于聚四氟乙烯的粘接，成都托马斯科技有限公司也研发了一系列专门用于聚四氟乙烯粘接的胶水。

（2）高温熔融法 （3）辐射接枝法 （4）低温等离子体技术 （5）激光处理法（属于增材制造方法，材料先改性，再微航激光机活化，化学镀铜）