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1、氟聚合物介绍大连海得科技有限公司 氟塑料是塑料的一个重要品类，通常人们接触的氟塑料是聚四氟乙烯（PTFE）。聚四 氟乙烯是产量最大、应用最广泛的氟塑料，除此之外，还有多种常用的氟塑料。一，氟塑料的发展史1934 年，Schloffer，Scherer 合成聚三氟氯乙烯（PCTFE）。1938 年 DuPont.Co （杜邦 公司）的R.J.P1unkett合成聚四氟乙烯（PTFE）并于1949年实现工业化。继而英国的ICI, 德国的Hoechst，日本的DAIKIN大金工业，意大利的Montefluos等相继投产。我国氟塑 料在1958年研制成功，首先在上海实行工业化。氟塑料的最初原料是氟石（
2、又称茧石CaF2）和硫酸反应生成的氟化氢。氯仿、四氯乙 烯这类氯化烃在催化剂存在下被HF氟化而生成含氟化合物。这样得到的含氟烃再经过热 分解、脱氯等反应便可得到四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯等单体。由这些单体均聚或 共聚便可得到各种氟塑料。氟塑料的性能视其聚合方法（如悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚 合）、聚合度、分子量分布后处理工艺而异。二、氟塑料种类 氟塑料是由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟 异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚以及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得。氟塑料按数量及 用途来说还是以聚四氟乙烯为最重要。 主要的氟塑料品种如下：聚四氟乙烯（polytetrafl
3、uroethylene; teflon，PTFE，简称 F4）聚全氟乙丙烯（fluorinated Ethylene-Propylene Copolymer， FEP，简称 F46） 可熔性聚四氟乙稀-四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物（tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer ， PFA）聚偏氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride， fluororesin-2 ， PVDF，简称 F2）聚氟乙烯（polyvinylfluoride，PVF，简称F1，杜邦公司的商品名Tedlar泰德拉） 聚三氟氯乙烯（Po
4、lychlorotrifluoroethylene ， PCTFE，简称 F3） 偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物(chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer , Kel-F，简称 F23)偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物(简称F24)偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(vitonA,氟橡胶，简称F26)三氟氯乙烯与乙烯共聚物(ECTFE， Halar，简称F30)四氟乙烯与乙烯共聚物(ethylene tetrafluoroethylene copolymer，ETFE , Tefzel， 简称F40)四氟乙烯一六氟丙烯一偏氟乙烯的共聚物(THV)三、
5、氟塑料的特点氟塑料具有耐热、耐寒、耐候、耐药品、耐溶剂，绝缘性能及高频电性能优异.并具 有不粘性、自润滑性、低磨擦系数等特点。聚四氟乙烯、全氟(乙烯-丙烯)共聚物(FEP )完 全是由碳原子和氟原子组成的，而聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)分子中还含有氢原 子，聚三氟氯乙烯则还含氯原子。氟塑料的优异性能是由碳原子与氟原子间的高结合能实 现。聚四氟乙烯的主链骨架是碳原子，而周围完全由氟原子包围，故其各种性能最高，而 PFA、FEP、ETFE等品种由于侧基的影响，软化点低子PTFE，其他性能也有所变化。1. 热性能：氟塑料具有难燃性和优异的耐热性。PTFE和PFA的连续使用温度可达 26
6、0C,短期可在300C下使用。FEP的使用温度要比它们低60C。PCTFE的最高可在120C 下使用。氟塑料如长期在高温下使用会引起结晶度变化，在制造设备衬里时尤须注意。2耐化学品性：氟塑料具有卓越的耐化学品性能，尤其是PTFE、PFA、FEP等，酸、碱、 溶剂对它们均无浸蚀。但熔融碱金属、氟、三氟氯化烃对它们有不同程度的影响。PCTFE、 ETFE、PVDF等在氟塑料中耐化学品性稍差，但比其他塑料的耐腐蚀性强。3. 电性能：氟塑料的电性能尤其是高频电性能是其他材料难以匹敌的。PTFE、FEP、 PFA分子的极性很低，在很宽的温度、频率区间变化都很小、相对介电常数稳定、介电损 耗很低，电绝缘性
7、优异。其中PVDF还有特异的压电性和焦电性，可用来制造压电材料。4. 机械性能：氟塑料分子中含氢、氯原子增加则其拉伸强度也有所提高。PTFE和PCTFE 的脆化温度极低，显示出极好的低温性能。PTFE具有最低的摩擦系数和特异的自润滑性。 但是 PTFE 又有自身磨耗大和冷流性等缺点。可采用填充各种填料以提高耐磨耗性，克服 冷流性。5不粘性：氟塑料具有特异的不粘性。尤其象PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高， 表面接触角非常大，使氟塑料制品表面上的液体成球状。不易与树脂粘接，故常用它制造 炊具表面不粘徐层。6耐侯性：各品种的氟塑料都有优异的耐候性，即使在苛刻的温度下长期曝晒，其各 种性能都没
8、有变化。7憎水性：氟塑料的吸水率低，尤以PTFE为甚。可利用它的憎水性制造透气不透水 的复合织物四、氟塑料具体性能1,聚四氟乙烯（PTFE，简称F4）1938年美国杜邦公司开发成功PTFE, PTFE是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物, 由四氟乙烯单体聚合而成的聚四氟乙烯氟树脂，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，性能稳定，因而其耐化学腐蚀性极佳，能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及高 于300C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；PTFE分
9、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。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324C，分解温度为415C， 最高使用温度为250C，脆化温度为-190C,热变形温度（0.46MPa条件下）为120C。PTFE 的力学性能良好，其拉伸强度为2128MPa，弯曲强度为1114MPa，伸长率为250%300% 聚四氟乙烯具有下列特性：（1）高度的化学稳定性：具有很好的化学惰性，强酸、
10、强 碱或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用。（2）良好的热稳定性：裂解温度在400C以上, 因此，它能够在-200C300C温度范围内正常工作。（3）良好的减摩性：PTFE材料相互之 间的摩擦系数为0.10.2,与金属间的干摩擦系数为0.20.3,有液体润滑的情况下为 0.020.04，其动静摩擦系数都比较小，且其始动摩擦系数与动摩擦系数几乎一样。（4） 优异的自润滑性：PTFE材料表面具有突出的表面自润滑性，几乎所有粘性物质均不能粘附 到它的表面上去。2, 聚偏氟乙烯（PVDF,简称F2）聚偏氟乙烯是一种结晶型的高聚物，熔点较低，约在160170C ；机械强度高，韧性 强,具耐磨、耐切割、耐
11、高温、耐腐蚀、电性能良好（介电常数高）。还具有优异的耐候性、 抗紫外线、抗辐射性能和加工性能；同时，具有加工温度低，熔融流动好，可做成管、板 棒、薄膜和纤维。可溶于某些有机溶剂。60年代出现的PVDF（聚偏二氟乙烯树脂）有机分散性涂料，主要用于建筑结构。以 KYNAR500为品牌的PVDF氟涂料，在世界知名建筑物外装饰涂层经过30年真实考验，能基 本保持刚涂装时原貌，体现氟碳涂料优良的耐久耐候性能，在国外主要作为标志性建筑的 金属装饰板材的罩面保护，其性能标准并被列为美国AAMA2605超性能涂层的性能要求和 测试程序的自发性标准。目前，PVDF在下列领域有重要应用：一是理想的化工设备防腐材料
12、，特别适合于酸、 有机溶剂、卤素及它们的混合物的场合使用；二是广泛用于电子、电器工业，如作电子计 算机电线、航空电线和地球物理电缆的披复式套管等；三是作光导纤维的外涂层、高介电 常数的电容器薄膜和电热带等。3, 聚全氟乙丙烯（FEP，简称F46）聚全氟乙丙烯是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，六氟丙烯的含量约15%左右，是聚 四氟乙烯的改性材料。F 4 6树脂和聚四氟乙烯虽都由碳氟元素组成，碳链周围完全被氟原子包围着，但 F46其大分子的主链上有分支和侧链。这种结构上的差别对于材料在长期应力下的温 度范围上限来看，有很大影响，F 4 6的上限温度为2 0 0 C，而聚四氟乙烯的最高使 用温度是2 6
13、 0 C。但是，这种结构上的差别，却使F 46树脂具有相当确定的熔点， 并可用一般的热塑性加工方法成型加工，使加工工艺大为简化。这是聚四氟乙烯所不具备 的。这便是用六氟丙烯改性聚四氟乙烯的主要目的。F46中六氟丙烯的含量对共聚体的性能是有一定的影响。目前生产的F46树 脂的六氟丙烯的含量，通常在14%25%（质量分数）左右。F 4 6的熔点随共聚体的组分不同而有一定的差异，共聚体中六氟丙烯的含量的增 加时，熔点变低。按差热分析法所测得的结果，国产F 46树脂的熔点大多在2 5 0 2 7 0 C之间，比聚四氟乙烯低。F-4 6树脂既具有与聚四氟乙丙烯相似的特性，又具有热塑性塑料的良好加工性 能
14、。因而它弥补了聚四氟乙丙烯加工困难的不足，使其成为代替聚四氟乙丙烯的材料，在 电线电缆生产中广泛应用于高温高频下使用的电子设备传输电线、电子计算机内部的连接 线、航空宇宙用电线及其特种用途安装线、油泵电缆和潜油电机绕组线的绝缘层。4, 乙烯一四氟乙烯共聚物（ETFE。简称F40）为了改善聚四氟乙烯的物理性能和加工性能差的缺陷，世界各国的实验室都做了大量 的研究工作，美国杜邦和日本旭硝子先后于20世纪70年代起，研制开发出了牌号为TEFZEL 和COP的系列乙烯一四氟乙烯共聚物树脂产品。乙烯-四氟乙烯共聚物作为结晶性高聚物, 熔点为265280C，使用温度范围-60C180C。燃烧性属自熄。其抗
15、剪切机械强度高, 耐低温冲击性能是现有氟塑料中最好的，从室温到-80C都能够有较高的冲击强度。化学 性能稳定，电绝缘性和耐辐照性能好，同其他氟塑料一样具有极低的表面摩擦系数，是一 种可熔融加工的氟树脂。它可直接采用挤出法成型生产薄膜材料。ETFE是最强韧的氟塑料，在保持了聚四氟乙烯良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能 的同时，它的耐辐射和机械性能有很大程度的改善，拉伸强度可达到50MPa，接近聚四氟 乙烯的两倍。F40具有优良的抗冲击性、导电性、热稳定性和耐化学腐蚀性，而且机械强 度高、加工性能好，广泛用于化工防腐、电子通讯、设备制造、建筑篷布、航空航天等领 域。5, 可溶性聚四氟乙烯（PFA）
16、可溶性聚四氟乙烯（PFA）是四氟乙烯和全氟正丙基乙烯基醚（PPVE）的二元共聚物 耐热、耐寒，化学稳定性、机械性、绝缘性、自润滑性、耐折性、耐开裂性优异。适用范围:目前国内主要用于防腐防酸碱注塑件、高温电线电缆、防酸碱内衬件，吹 塑制品等。6, 全氟正丙基乙烯基醚PPVE全氟正丙基乙烯基醚是一种全氟乙烯基单体，可以作为共聚或改性单体参与聚合，以 改善氟聚合物的某些性能。如：耐低温性能、韧性、耐撕裂性能、与基材的粘结性能等。7, 四氟乙烯一六氟丙烯一偏氟乙烯的共聚物（THV）四氟乙烯一六氟丙烯一偏氟乙烯的共聚物(THV)是美国Dyneon公司在20世纪80年代 开发出的性能优异的氟塑料，除具有氟塑料耐候性、不燃性、不粘性外，还可以象常见聚 合物一样容易加工，是一种极具发展前景的氟
