氟塑料

氟塑料

部分或全部氫被氟取代的鍊烷烴聚合物
氟塑料是部分或全部氫被氟取代的鍊烷烴聚合物,它們有聚四氟乙烯(PTFE)、全氟(乙烯丙烯)(FEP)共聚物、聚全氟烷氧基(PFA)樹脂、聚三氟氯乙烯(PCTFF)、乙烯一三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯一四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)。氟塑料模壓成型可加工闆、棒、套筒、膠帶、密封環、隔膜及帶有金屬嵌件的零件等。氟塑料如長期在高溫下使用會引起結晶度變化,在制造設備襯裡時尤須注意。預成型是将PTFE粉末均勻加入模具内,在常溫下加壓成密實的預成型品(即毛坯);燒結是将預成型品加熱到熔點以上,冷卻是從燒結溫度降到室溫的過程。
  • 中文名:氟塑料
  • 外文名:
  • 别名:
  • 類别:多類别
  • 種類1:聚四氟乙烯(PTFE)
  • 種類2:全氟(乙烯丙烯)

氟塑料的特點

1.熱性能氟塑料具有難燃性和優異的耐熱性。PTFE和PFA的連續使用溫度可達260℃,短期可在300℃下使用。FEP的使用溫度要比它們低60℃。PCTFE的最高可在120℃下使用。氟塑料如長期在高溫下使用會引起結晶度變化,在制造設備襯裡時尤須注意。

2.耐藥品性氟塑料具有卓越的耐藥品性和耐溶劑性,尤其是PTFE、PFA、FEP等,酸、堿、溶劑對它們均無浸蝕。但熔融堿金屬、氟、三氟氯化烴對它們有不同程度的影響。PCTFE、ETFE、PVDF等在氟塑料中耐藥品性稍差,但比其他塑料的耐腐蝕性還是好得多。

3.電性能氟塑料的電性能尤其是高頻電性能是其他材料難以匹敵的。PTFE、FEP、PFA分子的極性很低,在很寬的溫度、頻率區間變化都很小、相對介電常數穩定、介電損耗很低,電絕緣性優異。其中PVDF還有特異的壓電性和焦電性,可用來制造壓電材料。

4.機械性能氟塑料分子中含氫、氯原子增加則其拉伸強度也有所提高。PTFE和PCTFE的脆化溫度極低,顯示出極好的低溫性能。PTFE具有最低的摩擦系數和特異的自潤滑性。但是PTFE又有自身磨耗大和冷流性等缺點。可采用填充各種填料以提高耐磨耗性,克服冷流性。

5.不粘性氟塑料具有特異的不粘性。尤其象PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高,表面接觸角非常大,使氟塑料制品表面上的液體成球狀。不易與樹脂粘接,故常用它制造炊具表面不粘徐層。

6.耐侯性各品種的氟塑料都有優異的耐候性,即使在苛刻的溫度下長期曝曬,其各種性能都沒有變化。

7.憎水性氟塑料的吸水率低,尤以PTFE為甚。可利用它的憎水性制造透氣不透水的複合織物和其他裝備。

聚四氟乙烯

聚四氟乙烯具有獨特優異的耐熱(180~260℃),耐低溫(-200℃)及介電性能等。它具有最高的工作溫度(260℃)和最好的化學穩定性,除熔融的堿金屬、高溫和二氟化氛外,尚無其他化學物質能對它産生侵蝕。它還有優良的耐候性,一般可在戶外使用10~30年。具有低的摩擦系數,其潤滑性,特别是自潤滑性非常好。另外,它對其他物質幾乎不粘附。它擁有無敵的耐化學腐蝕和耐老化性能,用它制成的容器,使濃氫氧化鈉和王水、甚至原子能工業中的強腐蝕劑五氟化鈾終于找到了栖身之所。

用聚四氟乙烯替代鋼來制造軸承,其優良的自潤滑特性可以避免加潤滑油的麻煩。杜邦公司推出的“聚四氟乙烯-AF”,自90年代面世以來,已在電子、化學、建築、光學、醫學等領域獲得了極大的應用,主要用作耐腐蝕化工管、閥、環、密封圈及設備襯裡等;電子工業中耐熱防腐電線電纜等絕緣材料;機械工業用耐磨件、自潤滑軸承、活塞環、油壓密封墊、輥筒;建築工業用耐候性塗層、帳篷塗布材料、太陽能換熱器等;醫學臨床上人體的人工血管、氣管及心肺裝置等;在航空航天工業上可用作宇航服、雷達和高頻通訊器材等。

聚四氟乙烯給我們的日常生活帶來了巨大的變化。用它制成的不粘鍋,用它炒出的菜不但色香味俱佳,而且絕不粘鍋,省卻了洗涮之苦,也不必面對油膩難擦的油煙機而眉頭緊蹙。有了聚四氟乙烯,要做到這一點并不難,隻需在用具的表面塗一層聚四氟乙烯就行了。用光滑的杜邦聚四氟乙烯纖維制成的防腳打泡的短襪,因為不粘腳而大大減少了腳與襪子之間的摩擦力,因此腳上不會起泡,也不會磨出繭子。

PTFE抗沖強度高,但拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性比其它工程塑料差。有時加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來改善其特殊的機械性能。它的摩擦系數幾乎比任何其它材料都低,具有很高的氧指數。

PTFE可制成粒料、凝結的細粉(0.2微米)和水分散液。粒狀樹脂用于壓塑和柱塞擠塑;細粉可以糊狀擠塑成薄壁材料;分散液可用作塗料和浸漬多孔材料。在美國市場經銷的純的PTEE産品有Auimont USA公司的AI-goflo牌、Dupont公司的Teflon牌、ICI AInericas Inc的FI牌、HOechstCelanese公司的HOSaflon牌。

PTFE具有非常高的熔體粘度,這妨礙了慣用的熔融擠塑或模塑技術的采用。粒狀PTFE的模塑和擠塑方法與粉狀金屬和陶瓷用的方法相似——先壓縮再高溫燒結;細粉需與加工輔料混合(如石腦油)形成糊狀,然後在高壓下擠成薄壁材料,再加熱除掉揮發性的加工助劑,最後燒結。

種類

聚四氟乙烯

商品名“鐵氟龍”、“特氟龍”、“特富隆”、“泰氟龍”、"4F"等,PTFE是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一種全氟聚合物,它具有一CF2=CF2一重複單元線性分子結構,是結晶性聚合物,熔點大約為631℃,密度為2.13—2.19g/CC(克/立方厘米)。PTFE具有優異的耐化學品性,其介電常數為2.1,損耗因數低,在很寬的溫度和頻率範圍内是穩定的。它從低溫到550V的機械性能都很好。

PTFE抗沖強度高,但拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性比其它工程塑料差。有時加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來改善其特殊的機械性能。它的摩擦系數幾乎比任何其它材料都低,具有很高的氧指數。

PTFE可制成粒料、凝結的細粉(0.2微米)和水分散液。粒狀樹脂用于壓塑和柱塞擠塑;細粉可以糊狀擠塑成薄壁材料;分散液可用作塗料和浸漬多孔材料。在美國市場經銷的純的PTEE産品有Auimont USA公司的AI-goflo牌、DU POut公司的Teflon牌、ICI AInericas Inc的FI牌、HOechstCelanese公司的HOSaflon牌。

PTFE具有非常高的熔體粘度,這妨礙了慣用的熔融擠塑或模塑技術的采用。粒狀PTFE的模塑和擠塑方法與粉狀金屬和陶瓷用的方法相似——先壓縮再高溫燒結;細粉需與加工輔料混合(如石腦油)形成糊狀,然後在高壓下擠成薄壁材料,再加熱除掉揮發性的加工助劑,最後燒結。

聚全氟乙丙烯

FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。

FEP結晶熔化點為580℉,密度為2.15g/CC(克/立方厘米),它是一種軟性塑料,其拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學惰性的,在很寬的溫度和頻率範圍内具有較低的介電常數(2.1)。該材料不引燃,可阻止火焰的擴散。它具有優良的耐候性,摩擦系數較低,從低溫到392℉均可使用。該材料可制成用于擠塑和模塑的粒狀産品,用作流化床和靜電塗飾的粉末,也可制成水分散液。半成品有膜、闆。棒和單纖維。

美國市場經銷的FEP有DUIPont公司的 Teflon牌、Daikin公司的Neoflo牌、Hoechst Celanese公司的IHoustaflow牌。其主要的用途是用于制作管和化學設備的内村、滾筒的面層及各種電線和電纜,如飛機挂鈎線、增壓電纜、報警電纜、扁形電纜和油井測井電纜。FEP膜已見用作太陽能收集器的薄塗層。

可熔性聚四氟乙烯

PFA是聚四氟乙烯改性溫度可以達到260度,全氟烷氧基樹脂

PFA樹脂相對來說是比較新的可熔融加工的氟塑料。

PFA的熔點大約為580℉,密度為2.13—2.16g/cc(克/立方厘米)。PFA與PTFE和FEP相似,但在302℃以上時,機械性能略優于FEP,且可在高達500℉下的溫度下使用,它的耐化學品性與PTEF相當。PFA的産品形式有用于模塑和擠塑的粒狀産品,用于旋轉模塑和塗料的粉狀産品;其半成品有膜、闆、棒和管材。美國市場經銷的PFA樹脂有DUPOut公司的Teflon牌、Daikin公司的Neoflon牌、Ansimont公司的Hthen牌、HOechst Celanese公司的Hostafl牌。PFA的用途與FEP類似。

聚三氟氯乙烯

PCTFE是三氟氯乙烯自由基引發聚合的帶有主要是重複一CF(cl)—CF單元線性主鍊的産物。

PCTFE是結晶性的高分子,熔點為425℉,密度為2.13g/cc(克/立方厘米)。

PCTFE在室溫下對大多數活潑的化學品呈惰性,而在212T以上可被少數幾種溶劑溶解,也可被一些溶劑溶脹,尤其是氯化過的溶劑。PCTFE具有優異的阻隔氣體的能力,其膜産品的水蒸汽透過性在所有透明塑料膜中是最低的。其電性能與其它全氟聚合物相似,但介電常數(2.3—2.刀和損耗因數稍高,尤其是在高頻時。PCTFE可制作厚的(1/8英寸)光學透明制件。

PCTFE雖可用熔融加工,但由于熔體粘度高,有降解趨勢導緻加工品的性能變壞,故加工困難。

PCTFE樹脂可制成用于模塑和擠塑的粒料。膜厚度為0.001—0.010英寸,亦可制成棒和管。美國市場上經銷的PCTFE樹脂有3M公司的Kel—FI牌、Daikin公司的Daiflon牌、AlliedlSignal公司的Acfon牌。

乙烯三氟氯乙烯共聚物

ECTFE樹脂是乙烯和三氟氯乙烯1:1的交替共聚物,熔點為464℉,密度為1.68g/cc(克/立方厘米)。

此材料從低溫到330T的性能良好,其強度、耐磨性、抗蠕變性大大高于PTEE、FEP和PFA。它在室溫和高溫下耐大多數腐蝕性化學品和有機溶劑。它的介電常數(2.6)低,在很寬的溫度和頻率範圍内性能穩定。ECTFE不着火,可防止火焰擴散,當暴露在火焰中時,将分解成硬質的碳。

ECTFE可制成用于模塑和擠塑的粒料及用于旋轉模塑、流化床塗飾、靜電塗飾的粉狀産品。可在傳統擠塑設備用化學發泡法加工成泡沫狀産品,待别适用于計算機用電線的領域。半成品有膜、闆、管和單纖維。Ausimont USA公司銷售的ECTFE産品牌号為Halar。

在電線和電纜領域,最重要的應用是用于增壓電纜、公共交通車用電纜。火警電纜、陽極保護電纜。注塑産品有塔填料、問和泵零件、接插件、電線接線柱、過濾機殼。ECTFE管的應用有光導纖維的套管、非支撐管、鋼管和增強塑料管的内襯。

ECTFE塗料和内村可防止金屬被環境侵蝕。膜的應用有理電池和隔離方面的應用。單纖維的應用有消油霧器、編織套管、過濾織物。寬幅(48in)以玻璃纖維作背村的ECTFE片材,可用作耐化學品和強度要求高的槽罐的内襯。

乙烯—四氟乙烯共聚物

ETFE是乙烯和四氟乙烯1:1交替共聚物。ETFE熔點為518F,密度為1.70g/CC。ETFE是一種從低溫到356F具有高抗沖性和機械性能好的堅韌的材料。耐化學品性能、電性能和耐候性與ECTFE相似,與全氟聚合物相近。該聚合物暴露在火焰中會熔化和分解。ETFE可制成用于擠塑和模塑的粒料,及用于旋轉模塑、流化床和靜電塗飾的粉末。

半成品有膜、棒、管和單纖維。美國市場銷售的ETFE有Du Poutl公司的Tefzel牌、Ansimont USA公司的Hyflon牌、Daikin公司的Neoflon牌。在電線和電纜的應用有飛機用挂釣線、公共交通車和計算機上的背闆。注塑産品有泵、間和其它化工設備的部件,包裝物,塔填料,電器零件。

聚偏氟乙烯

PVDF是偏二氟乙烯高分子量的聚合物,它屬于結晶性材料,熔點為338F,密度為1.78g/CC。其強度、耐磨性和抗蠕變性比PTFE、FEP和PFA高得多;耐大多數化學品和溶劑,以及氧化劑如液體溴和溴鹽溶液;具有良好的耐候性,在空氣中不燃燒;與其它氟塑料相比具有很高的介電常數(8—9)和損耗因數;在148~302F溫度範圍具有的性能良好。

PVDF可制成粉狀、粒料和分散體系(鄰苯二甲酸二甲酯和二異丁基甲酮中含44%的樹脂)。它可用擠塑、注射模塑、傳遞模塑,也可通過幹粉或分散體噴塗技術用作塗料,半成品有膜、闆、棒和單纖維。美國市場銷售的PVDE有AtOChem Inc的 Kpor牌、Sovay公司的Soef牌,Daikin公司的Neoflon牌及Ansimont公司的Hylar牌。

聚氟乙烯

PVF是高結晶性材料,隻能制成膜狀,它很堅韌而富于彈性,具有傑出的耐候性,在-94—230F溫度範圍内性能良好,它具有良好耐磨和耐沾污性,可與膠合闆、乙烯基塑料和增強的聚酯及金屬箔層合。

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