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PTFE生产方法

2015-05-14 11:16      点击:

PTFE中文名称为聚四氟乙烯,英文名Poly tetra fluoro ethylene ptfe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)。

 

PTFE生产方法

 

  特氟龙基本类型:·特氟龙PTFE:

 

  ·特氟龙FEP:

 

  ·特氟龙PFA:

 

  ·特氟龙ETFE:

 

  经过特氟龙涂装后,具有以下特性:1、不粘性:

 

  2、耐热性:

 

  3、滑动性:

 

  4、抗湿性:

 

  5、耐磨损性:

 

  6、耐腐蚀性:

 

  化学性质绝缘性:

 

  耐高低温性:

 

  自润滑性:

 

  表面不粘性:

 

  不燃性:

 

  物理性质

 

  PTFE(聚四氟乙烯)的应用: 1、聚四氟乙烯(PTFE) 在建筑上应用

 

  1、聚四氟乙烯(PTFE)在防腐蚀性能的应用

 

  3、聚四氟乙烯(PTFE)在电子电气方面的应用

 

  4、聚四氟乙烯(PTFE)在医疗医药方面的应用

 

  5、聚四氟乙烯(PTFE)的防粘性能的应用

 

制品常见缺点

  [1](1) PTFE只能采用模压、挤出工艺制作简单的制品,成型较困难,复杂制品必须由后期机床加工,这就限制了产品的生产效率,加工过程中,材料浪费过大。

 

  (2)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。

 

  (3)聚四氟乙烯的熔体粘度很高,在高温下也不流动。它在熔点(327℃)以上,熔体粘度达到1 010 Pa.s,即使加热到分解温度也不流动,这就使它不能采用一般热塑性塑料的成型方法,而要采用类似粉末冶金那样的烧结方法成型。

 

  (4)PTFE具有突出的不粘性,限制了其工业上的应用。它是极好的防粘材料,这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。

 

  (5)PTFE的导热系数低,导热性能较差,这不仅妨碍它用作轴承材料,而且使得制造厚壁制品时不能淬火。

 

  (6)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。在应用PTFE时,如果对这方面性能注意不够,很容易造成损失。

 

  (7)在400℃以上加热时,聚四氟乙烯的裂解速度逐渐加快,分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。在475℃ 以上,分解产物有极少量剧毒的全氟异丁烯。注意加热温度不能超过400℃,且实验室要有良好的通风系统,利于排除毒性气体。

 

生产方法

  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。

 

基本类型

  ·特氟龙PTFE:

 

  PTFE(聚四氟乙烯)不粘涂料可以在260℃连续使用,具有最高使用温度290-320℃,极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。不能注塑,可以挤压成型或做涂料。

 

  ·特氟龙FEP:

 

  FEP 或者 F46(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℃,熔点为270℃,可以注塑,挤压成型。

 

  ·特氟龙PFA:

 

  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,特别适合使用在高温条件下防粘和耐化学性使用领域。 可以适合任何工艺。

 

  ·特氟龙ETFE:

 

  ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物,该树脂是最坚韧的氟聚合物,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。可以注塑,挤压成型或做涂料。

 

  经过特氟龙涂装后,具有以下特性:

 

  1、不粘性:

 

  几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。

 

  2、耐热性:

 

  特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃,一般在240℃~260℃之间可连续使用,具有显著的热稳定性,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不融化。

 

  3、滑动性:

 

  特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间。

 

  4、抗湿性:

 

  特氟龙涂膜表面不沾水和油质,生产操作时也不易沾溶液,如粘有少量污垢,简单擦拭即可清除。停机时间短,节省工时并能提高工作效率。

 

  5、耐磨损性:

 

  在高负载下,具有优良的耐磨性能。在一定的负载下,具备耐磨损和不粘附的双重优点。

 

  6、耐腐蚀性:

 

  特氟龙几乎不受药品侵蚀,可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。 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。 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。

 

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。

 

PTFE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。 ●力学性能: 抗拉强度 σb (MPa):20.7~27.5 伸长率 δ5 (%):250~350 冲击韧性值 αk (J/cm2):带缺口:≥16.1; 无缺口:>98.1 拉伸弹性模量 (MPa):≥3.92 硬度 :50~65D ●热性能: 热变形温度 :1.86MPa:55℃; 0.46MPa:120℃ 马丁耐热温度 :250℃ 连续使用温度 :250℃ 燃烧性 :自熄 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。

PTFE塑料的应用: 

PTFE独特的性能使其在化工、石油、纺织、食品、造纸、医学、电子和机械等工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。

 

  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。目前, Solus织布估计可使用至少25年

 

  防火性能 Solus织布取得A级防火评估,同时它依然保持很强的透光性

 

  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。 2、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。

 

  3、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。

 

  4、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。

 

  5、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。