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全部或部分的碳-氫鍵為碳-氟鍵取代的高分子化合物。其最重要成員是聚四氟乙烯,由於它具有耐化學腐蝕性、耐大氣老化性、優良的介電性能、獨特的低表面能、寬廣的使用溫度範圍等特性,廣泛應用於原子能、航天、電子、機械製造、化學等工業。

    1981年含氟高分子的全世界產量約3萬噸,比常用的聚乙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯等的產量要低得多,而且價格也較昂貴,不過它是耐受苛刻條件和具有特殊優良性能的不可缺少的材料。目前工業上重要的含氟高分子幾乎全部是加聚型高分子。根據單體的不同,可以分為三大類:
  四氟乙烯的聚合物和共聚物 聚四氟乙烯是含氟高分子的主要品種。此外,還有幾種重要共聚物:
  四氟乙烯-六氟丙烯共聚物  英文縮寫為 FEP。這種全氟型高分子材料的密度為2.14~2.17克/厘米3(擠出級),保持了聚四氟乙烯的各種優良性能, 而且是熱塑性高分子,較聚四氟乙烯更易加工成型,但耐高溫性能不如聚四氟乙烯。熔融溫度為242~305℃,只能在205℃長期使用。它的結構特徵是,全氟碳主鏈含有三氟甲基的支鏈:   四氟乙烯-乙烯共聚物  一種熱塑性高分子。與聚四氟乙烯比較,其特點是相對密度較小(1.70),拉伸強度和衝擊強度較高,並具有優良的耐輻射性能(108拉德),但只能在 150℃長期使用。它的電性能和耐化學性能與四氟乙烯-六氟丙烯共聚物相近,廣泛用於電氣電子工業作為絕緣和耐腐蝕材料。結構式為:

含氟高分子

  四氟乙烯與全氟(烷基·乙烯基)醚的共聚物  全氟型高分子,結構特徵是全氟碳主鏈含有全氟烷氧基支鏈。它的長期使用溫度和其他各種性能均接近聚四氟乙烯,而且在250℃的力學性能優於聚四氟乙烯,又是熱塑性高分子,便於加工成型,但目前價格較高。結構式為:

含氟高分子

式中RF為全氟烷基。
  四氟乙烯與亞硝基三氟甲烷共聚物  主鏈上含有氮氧的雜鏈高分子,並含有少量提供交聯點的第三單體,例如 ω-亞硝基全氟丁酸等,是一種彈性體,具有耐低溫(玻璃化溫度為-51℃),耐化學腐蝕和在純氧中不燃等特性;但耐高溫性能不如偏氟乙烯型彈性體。目前只有中間生產。結構式為:

含氟高分子

  四氟乙烯與全氟(甲基·乙烯基)醚的共聚物  含有提供交聯點的第三單體,是在開發中的一種全氟型彈性體。四氟乙烯與全氟烯醚的摩爾比約2:3,玻璃化溫度為-12℃,耐高溫性能優於偏氟乙烯型彈性體。結構式為:

含氟高分子

  四氟乙烯-丙烯共聚物  一種中等性能的氟橡膠,它的特點是加工性能良好。結構式為:

含氟高分子

  四氟乙烯與全氟(含磺醯氟的烷基·乙烯基)醚的 共聚物  一種功能材料。它的結構特徵是全氟碳主鏈上含有末端為磺醯氟基團的支鏈,例如:

含氟高分子

磺醯氟基團可轉化為強極性的磺酸基或磺酸鹽。這種高分子能耐強氧化劑,耐化學腐蝕,又具有優良的離子交換性能,製成複合膜,可在電解食鹽製取高純鹼中用為隔膜材料。最近已投入工業生產。
  偏氟乙烯的聚合物和共聚物 聚偏氟乙烯PVDF具有優良的耐輻射性能(108拉德)。由於 60年代末期發現了它的壓電和熱電性能,在聲電換能器和熱電檢測器等方面得到應用(見高聚物壓電性、高聚物熱電性)。
  但是偏氟乙烯的聚合物仍以氟橡膠為主。最早工業生產的是偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚物。隨之發展的,是偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物,這種氟橡膠的性能超過前者,為目前世界氟橡膠的主要品種,可在 200℃長期使用。偏氟乙烯、六氟丙烯與四氟乙烯三元共聚的彈性體的耐高溫性能又有所提高,可在250℃長期使用。又由於改進了聚合和硫化體系,改善了橡膠的高溫抗壓縮永久變形的性能。這類橡膠產量約佔全部氟橡膠的85%。
  三氟氯乙烯的聚合物和共聚物 三氟氯乙烯的聚合物是聚三氟氯乙烯。其較重要的共聚物目前有兩類:一是三氟氯乙烯-乙烯共聚物,它具有氟塑料的一般優良性能,並有相對密度較小(1.68),力學性能好和耐輻射(108拉德)等特點;另一類是三氟氯乙烯-偏氟乙烯共聚物,偏氟乙烯含量在10%(摩爾)以下的用作塑料,可製成薄膜等,偏氟乙烯含量在10%(摩爾)以上的,可溶於酯和酮類溶劑中,用於塗料。
  其他 聚氟乙烯PVF具有優異的耐候性,其製品和用於金屬表面的塗層,在正常室外條件下經久耐用,壽命可達15~30年。對於縮聚型的含氟高分子雖作過不少研究,但只有含三氟丙基的氟硅橡膠已經工業生產,其結構式如下:

含氟高分子

其他含氟的高分子,例如耐低溫的含氟聚氨酯和耐高溫(300℃)的聚全氟亞烷基三嗪等含氟彈性體,則均在開發中,尚未有中間生產。

1 含氟高分子 -配圖

2 含氟高分子 -相關連接

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