聚四氟乙烯性能参数有哪些（材料介绍之聚四氟乙烯）

  聚四氟乙烯是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物。英文缩写为PTFE。中文商品名为“特氟隆”（Teflon)、“特富隆”、“泰氟龙”、“铁氟龙”等。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 -，具有优良的化学稳定性、抵抗腐蚀能力、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在-180℃至 250℃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。聚四氟乙烯大范围的应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的环境当中,它本身对人没有毒性，但是在生产的全部过程中使用的原料之一的“全氟辛酸铵(PFOA)”被认为可能具有致癌风险，聚四氟乙烯塑料受高热分解出四氟乙烯、六氟丙烯、八氟异丁烯，吸入后引起化学性肺炎或肺水肿。

  聚四氟乙烯以其优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性，已在化工、石油、纺织、电子电气、医疗、机械等领域获得了广泛应用。

  在氟塑料中聚四氟乙烯（PTFE）的消耗量最大，用途最广，塑料中的一个重要品种。PTFE具备优秀能力的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性，有“塑料王”之美称。该材料最早是为国防和尖端技术需要而开发的，而后逐渐推广到民用，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。

  聚四氟乙烯是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物，其密度为2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。它的化学结构与PE相似，只是聚乙烯中的全部氢原子都被氟原子所取代。由于C-F键键能高，稳定性很高，因而其耐化学腐蚀性极佳，可承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠之外的所有强酸（包括王水），以及强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用；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，仅伸长率会降低。聚四氟乙烯薄膜与涂层由于有细孔，故能透过水和气体；PTFE分子中F原子对称，C-F键中两种元素以共价键结合，分子中没有游离的电子，使整个分子呈中性，因此它具有优良的介电性能，而且其电绝缘性不受环境及频率的影响。它的介电损耗小，击穿电压高、耐电弧性好，能在250℃的电气环境下长期工作；因PTFE分子结构中没有氢键，结构对称，所以它的结晶度很高（一般结晶度为55%~75%，有时高达94%），使PTFE 耐热性能极好，其熔融温度为324℃，分解温度为415℃，最高使用温度为250℃，脆化温度为-190℃，热变形温度（0.46MPa条件下）为120℃。PTFE的力学性能好，其拉伸强度为21~28MPa，弯曲强度为11~14MPa，伸长率为250%~300%，对钢的动静摩擦系数均为0.04，比尼龙、聚甲醛、聚酯塑料的摩擦系数都小，具体数值见表。

  纯PTFE强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好,通常要在PTFE聚合物中添加一些无机颗粒，如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维等来提高其力学性能；也可利用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(PFEP)等共混的方法来扩展其阻尼温度范围，提高其耐蠕变性。 介质 ：氢氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、各种有机酸、有机溶剂、强氧化剂以及其它各种强腐蚀性化学介质。

  耐低温——拥有非常良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。

  耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。

  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各样的性能。温度不高于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℃经常使用。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，所以要格外的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。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。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。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。

  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(F4,PTFE)具有一系列优良的使用性能:耐高温—经常使用温度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级在允许电压下不导电的材料。聚四氟乙烯材料，大范围的应用在国防军工、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。

  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）。

  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，所以具备优秀能力的耐候性。

  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。

  聚四氟乙烯本身对人没有毒性，但是在生产的全部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。 聚四氟乙烯煮食器具大约在到达温度500 .F (260℃) 之后开始恶化，并且在660 .F (350℃)之上开始分解 。这些分解产品可令鸟致死和可能使人产生类似流感的症状。烹调油脂，油和黄油在大约392 .F (200℃)将开始烧焦和放出烟, 肉通常油煎在400-450 .F (200-230℃)之间, 但空的煮食器具 如果放置在未看管在一台热的火炉上 可能超出这个温度。但是, 有必要注意一下的是, 食油被加热到这样高温度后之分解的物质，实际上比那些由聚四氟乙烯的产物更具毒性。人吸入这些产物可能会引起幻觉。

  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存在广泛的应用。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作而成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐非物理性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。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比较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及智能雷达、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作很多材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐蚀涂层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等大范围的使用在各类防腐管道法兰密封。此外，也能够适用于抽丝，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。

  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人。而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀和抗老化性能，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。

  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。

  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在允许电压下不导电的材料，也是航空航天等工业电子部件必不可少的材料之一；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。

  膨体PTFE材料是纯惰性的，有很强的生物适应性，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。

  PTFE材料具备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十分普遍。其防粘工艺最重要的包含两种：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持续不断的发展，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、石油化学工业输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。

  该粘接剂由底涂处理剂P-10和瞬间强力胶SG-506组合的双组分、溶剂型胶粘接，适合于PTFE与PTFE工件材料的快速粘合。

  粘接工艺：将被粘表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净，晾干；用底涂处理剂P-10分别刷涂被粘表面，晾干(3~5min)；用强力胶SG-506快速粘接，3~8s即可粘牢。

  该粘接剂为单组分、溶剂型胶粘剂，适合于PTFE与PTFE自粘接或PTFE与不锈钢互粘接。

  粘接工艺：将被粘表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净，晾干，直接在被粘表面涂T530胶，接合、施压进行粘接，5~10min即可粘牢。

  该方法多用于几何形状规则的PTFE工件，选用铝合金做焊刀加热至380±5℃ ，施压1~2MPa进行热压焊接 。施焊工艺如下： (1)将被粘表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净，晾干； (2)在两焊接面之间放一层可熔性聚四氟乙烯(PFA)，起润湿剂作用； (3)用电加热至380℃±5℃的铝合金焊刀靠近或贴在焊接表面，使PTFE两焊接面呈熔融状态； (4)在两工件上施加1~2MPa压力，直至稳固、冷却。

  高温熔融改性法是将一些表面活性较强、易粘合和粒径较小的填料(如二氧化硅、铝粉等)在高温条件下烧结到PTFE表面，以此来改变PTFE表面的结构与性质，达到提高粘接强度的目的。（注：纯二氧化硅不导电，二氧化硅是原子晶体，结构和化学性质稳定，没有自由移动的电子不会导电，而玻璃的主要成份是SiO2以及碱金属 、碱土金属氧化物，当玻璃加热到达熔融时，玻璃中有离子的存在，因此能导电）

  该方法的优点是： 耐候性、耐湿热性较好；适合长期户外使用。 该方法的不足之处在于：高温时PTFE的尺寸稳定性较差，不易保持形状； 填料与PTFE基体间的结合力较小，致使最高粘接强度受一定的影响。郭金彦等采用硅烷偶联剂对熔融法加以改进。 研究根据结果得出：处理前后PTFE的粘接强度由7.8 MPa提高到9.5 MPa；经该方法处理所得的胶接接头，其耐湿热性能明显优于钠一萘处理法。付朝霞等以高温熔融法为基础，在PTFE中加入了无机添加剂LW，从而有效改善了PTFE板材的粘接性能。当LW 经硅烷偶联剂表面处理后，PTFE板材的粘接性能进一步提升，并且其剥离强度和剪切强度在w(LW)=10％时达到最大值。

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