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分子結構中含有氟原子的一類熱塑性樹脂。具有優異的耐高低溫性能、介電性能、化學穩定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦係數等特性。是國民經濟各部門,特別是尖端科學技術和國防工業不可缺少的重要材料。氟樹脂的主要品種有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等。其中以聚四氟乙烯為主。

   

1 氟樹脂 -基本信息

分子結構中含有氟原子的一類熱塑性樹脂。具有優異的耐高低溫性
氟樹脂氟樹脂
 能、介電性能、化學穩定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦係數等特性。是國民經濟各部門,特別是尖端科學技術和國防工業不可缺少的重要材料。氟樹脂的主要品種有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(俗稱可熔性聚四氟乙烯,PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(俗稱氟塑料46,FEP)、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物等。其中以聚四氟乙烯為主。  

2 氟樹脂 -性能

聚四氟乙烯可以在 260℃高溫下長期使用,-268℃低溫下短期使用。介電性能不僅優異,且不受工作環境、溫度、濕度和工作頻率的影響。在高溫下也不與強酸、強鹼和強氧化劑起作用,即使在「王水」中煮沸也無變化,故有「塑料王」之稱。潤滑性特別是自潤滑性很好,對鋼的靜摩擦係數僅0.02,動摩擦係數0.03,自摩擦係數0.01。主要缺點是有冷流性,在負荷和高速條件下尺寸不穩定;剛性、耐磨和壓縮強度較差,需加硫化鉬和青銅粉等填料改性;耐輻照性和加工性不好。可熔性聚四氟乙烯不僅具有聚四氟乙烯的原有特性,而且高溫機械性能(250℃拉伸強度為13MPa,而聚四氟乙烯為8.5MPa)和加工性能大為改善。氟塑料46的最大優點是加工性、阻氣性和低溫柔性好,耐冷流性優,但耐高低溫性能比聚四氟乙烯差,耐應力開裂性能欠佳。四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物改善了氟塑料46的應力開裂性,高溫電性能和力學性能優於氟塑料46和可熔性聚四氟乙烯。聚三氟氯乙烯的特點是透明性、尺寸穩定性和粘接性好,但耐溫性較差。聚偏氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物都是機械強度好和韌性大的氟樹脂,耐輻照性優良;聚偏氟乙烯還是壓電性和熱電性極好的功能材料。聚氟乙烯薄膜可耐大氣老化30年以上。偏氟乙烯-六氟異丁烯共聚物可在280℃以上高溫下長期使用,主要問題是價格昂貴,常溫下發脆。
  

3 氟樹脂 -沿革

始於20世紀30年代。1934年,德國的F.施洛費爾和O.舍雷爾研究成功的聚三氟氯乙烯,是氟樹脂的第一個品種。1938年,美國杜邦公司的R.J.普倫基特發現並於1945年工業上生產了聚四氟乙烯,這是最早工業化的氟樹脂產品,以後不斷開發出新品種。80年代初世界上已工業生產和批量生產的有11種,聚四氟乙烯消費量的年均增長率為5%。1984年,世界氟樹脂需要量超過30kt,其中聚四氟乙烯佔70%。

中國氟樹脂的研製始於50年代後期。1965年以後,聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、氟塑料46等相繼投產,其他品種亦先後研製成功或已小量生產。  

4 氟樹脂 -生產方法

氟樹脂常用懸浮聚合、溶液聚合和本體聚合製得成型用產品,用乳液聚合製得塗料用產品。聚四氟乙烯則多用懸浮聚合和分散聚合法生產。懸浮聚合製得的懸浮聚四氟乙烯,系在聚合釜中以水為介質,過硫酸銨作引發劑,稀鹽酸為活化劑,使四氟乙烯於0.5~2MPa壓力和40~45℃下引發聚合製得白色粒料,經搗碎、研磨、乾燥得到不同粒度的粉狀產品。分散聚合時需加少量分散劑(全氟辛酸銨)和穩定劑(氟碳化合物),以氧化還原體系催化劑進行引發聚合。聚合有高壓和低壓之分。高壓為2MPa和25℃,低壓力0.6~0.7MPa和10~38℃。聚合所得分散液用水稀釋至一定濃度后,於15~20℃進行機械攪拌,再經凝聚、洗滌、乾燥,即得白色鬆散粉狀產品──分散聚四氟乙烯。分散聚合製得的含聚四氟乙烯20%左右的分散液,加入乳化劑,製得固體含量約為60%的乳白色乳狀體的聚四氟乙烯濃縮分散液。  

5 氟樹脂 -加工和用途

氟樹脂多數可用一般熱塑性樹脂的成型方法加工成各種製件。唯聚四氟乙烯因熔融粘度高達1011~1012Pa·s不能流動,難用一般方法加
氟樹脂氟樹脂

工,需用類似於"粉末冶金法"──冷壓與燒結相結合的方法加工。即先在模具內以20~30MPa壓力冷壓成型后,於370~380℃燒結,製成板、棒、管或墊圈、軸承、閥門等製品;或先製成毛坯,再經機械加工成薄膜或各種零部件。分散聚四氟乙烯則用擠出成型製成薄壁管、細棒、異形材、電線電纜被覆層、管道、絲扣密封用生料帶等。而分散液則可用噴塗、流延和浸漬等工藝製得相應製品。

氟樹脂可作化工用管、閥、泵和貯槽的襯裡;電子工業用耐熱防腐電線包皮等絕緣材料;飛機、航天器和電子計算機的配線;機械工業用耐磨、自潤滑軸承、活塞環和墊圈等;造紙工業、印染和紡織工業、食品工業用輥筒,建築用材料等。氟樹脂作塗料、膠粘劑和合成纖維的用途也很廣,如聚四氟乙烯纖維可用於耐熱防蝕濾布、防護服、宇宙服和全氟離子交換膜襯布。此外,聚四氟乙烯還可作人工血管、氣管和心肺裝置等醫用材料,氟塑料46薄膜可作血液保存袋;聚偏氟乙烯薄膜可用作立體揚聲器和強力感測器的材料,抽成絲可作釣魚線等;乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物可用作耐輻射材料;XR樹脂即四氟乙烯-全氟(乙烯基多烷氧基磺酸基)醚共聚物,主要作氯鹼工業用離子交換膜(見彩圖)。  

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