PTFE的性能是什么意思?

PTFE和PFA二者多是耐腐蚀材料,PTFE中文名聚四氟乙烯,号称塑料王,除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯,以及高温含氟物质,液氯,300℃以上的全烷烃,等少数化学物外,能耐其它一切化学药品,即使在沸腾的王水中也不起如何化学变化,广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。聚四氟乙烯熔结状态时流动性能差,不可注塑生产。PFA分子结构和PTFE很相似,但略有不同,因为分子结构略有不同,导致熔结状态下流动性高于PTFE,所以PFA可以注塑生产,副作用是他的化学性能没有PTFE那么稳定,耐腐蚀性能逊于PTFE,但是仍然优于其他塑料。

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聚四氟乙烯板有如下特点:

1、耐温性能——耐高低温(-192℃-260℃)

2、耐介质性能——耐腐蚀(强酸、强碱、王水等)

3、其它性能——耐气候、高绝缘、高润滑、不粘附、无毒害等

4、多用途性——可广泛应用于化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等领域

正因为其拥有以上这些特性,又因为其与塑料的相似性,又被称为“塑料王”

本回答由科学教育分类达人 邬德伟推荐

耐高温——使用工作温度达250℃。
耐低温——具有良好的机械韧性;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。
耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。
高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。
不粘附——是固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质,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。
无毒害——具有生理惰性,作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。
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。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。
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。
耐酸碱性:不溶于强酸、强碱和有机溶剂。
抗氧化性:能耐强氧化剂的腐蚀。
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。

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PTFE发展现状:从20世纪90年代开始,全球氟树脂生产公司展开了大范围的收购、兼并和重组。目前全球氟树脂生产主要集中在美国的Du Pont、3M、西欧的Arkema、日本的大金、旭硝子等公司,其中Du Pont公司为全球大综合性氟树脂生产公司,生产除PVDF外的几乎全部氟树脂品种,而Arkema公司PVDF、旭硝子ETFE的技术、产能、市场占有率分别为世界。目前,全球含氟聚合物产能已达到20多万吨/年,其中PTFE、PVDF、FEP三种产品占含氟聚合物总量的85%,主要生产国是美国、日本、中国和德国。我国的PTFE树脂生产及加工有40多年的历史。改革开放以来,特别是加入WTO以后,经济的高速发展,国外先进的生产技术、设备以及材料不断涌人,国内需求不断扩大,PTFE塑料制品出口量猛增,使得PTFE树脂的生产和加工进入了高速增长期。目前,国内已形成巨化集团公司、上海三爱富、山东东岳、中吴晨光等大的氟树脂生产企业。除PTFE树脂外,各大公司先后开发了氟树脂新产品,如上海三爱富、中化浙江化工科技集团、巨化集团等公司的PVDF树脂,巨化集团公司、上海三爱富等公司的FEP和PFA树脂。此外,ETFE和离子交换膜用氟树脂已列入国家科技支撑计划项目,分别由巨化集团公司和山东东岳集团等单位进行开发。

PTFE结构与特点:聚四氟乙烯(PTFE)的分子结构与聚乙烯(PE)相似,PE中的所有H原子被F原子所取代后成为PTFE,由于C-F键的键能比C-H键高,氟原子的电子云对C-C键的屏蔽作用大于氢原子;同时,氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强,氟原子极化率低,分布对称,使分子极性变小,因此PTFE和PE相比,在性能上有明显的提高,原子分布对称,使分子极性变小,因此PTFE是表面能低、耐化学腐蚀性优的聚合物品种,熔融温度和相对密度比PE大1倍,耐候性好,高度绝缘,介电常数和损耗因子较小。PTFE的力学性能受到许多因素的影响,如预成形压力、烧结温度和时间、冷却率、孔隙率和结晶程度。有些特性像低摩擦系数、在低温下的柔性、在高温下的稳定性与加工条件关系较小,模塑和烧结条件主要影响弯曲疲劳寿命、渗透性、刚度、弹性、耐冲强度。PTFE拉伸时,在较高的形变处发生屈服现象,屈服形变随温度升高而下降。弹性模量是应力—应变曲线中直线部分的斜率,随温度下降明显增加。PTFE的拉伸强度和压缩强度随温度下降而增大。随着温度增大,相同形变时的应力减少。硬度是衡量材料软硬程度的一项重要指标,随硬度测试方法不同,硬度值不同,如PTFE的洛氏硬度为58; 肖氏硬度为98,而D标值为50-65。PTFE中加人填充料可提高硬度10%-15%,与填充料含量有关。PTFE的摩擦系数极低,其静摩擦系数在塑料中小,因此它大量地应用于无油润滑场合,特别在滑动速度较低、压力不高(35kPa)的工况下更为适宜。

PTFE性能:在正常使用温度260℃前,PTFE有良好的热稳定性,但在更高的温度下会热降解。热降解的速率与温度、时间、压力及周围环境等因素有关。PTFE具有优良的绝缘性能,使得它能作为多用途的电绝缘体。PTFE不吸水,因此即使长时间浸渍在水中后,它的电阻率也同样保持不变。PTFE和其他全氟代聚合物对辐射能都很敏感,暴露于高能射线如X射线、丫射线及电子束下会使分子降解如同热降解一样。在辐射过程中,PTFE 电阻率下降,介电常数和损耗因子增加;辐射后,这些特性趋于回到它曝光前值的大小,在高频率条件下,介电性质对辐射的敏感程度较低频率时要差,辐射对绝缘强度的影响非常小。在高温高压条件下,PTFE对几乎所有的工业化合物和溶剂都具有化学惰性。这种化学惰性源于氟原子对主链碳原子的良好的保护作用。对PTFE来说,它对亲核试剂不敏感,因为不含有双键,但敏感于亲电试剂对它的侵蚀,特别在高温下长期置于诸如钾、钠、锂之下会脱去氟屉子。脱去氟原子后的PTFE分子不稳定,使它的F/C比降低,此时PTFE外表由白色变为褐色甚至黑色。这层黑色通常由C、O和少量其他元素所组成。PTFE受金属侵蚀后的表面脱去氟原子而氧化,结果赋予其表面可黏性。PTFE的平均分子量越高则弯曲寿命越高,但结晶度越高则弯曲寿命越低。用作弯曲的PTFE制品内不允许含有孔隙,因为每个孔隙都可成为疲劳的引发点,从而影响疲劳弯曲寿命。PTFE 制品从23℃降至-196℃时收缩2%,而从23℃升至249℃时膨胀4%,这是重要的设计与应用性数据。在19℃的晶型转变点PTFE制品会发生很大的线膨胀变化,所以在加工时要避开19℃,在23-25℃下操作较安全。

PTFE加工成型:PTFE加工成型方较多,有模压成型、液压成型、柱塞挤出、滚塑成型、静电喷涂等多种成型方式,PTFE主要采用模压法成型。PTFE悬浮树脂模主要采用模压成型,其成型工艺流程有预处理、混合、预成型、烧结、后处理五个步骤.将PTFE悬浮树脂均匀地加入压模模腔,施加压力压制成预成型物,脱模后把它放人烧结炉内烧结,然后冷却即得PTFE模压制品。模压制品有板、棒、套管、垫块和型坯等。柱塞挤压成型是模压成型的连续化。常用立式柱塞挤压工艺,适宜于连续生产直径5-50mm的棒、管和异型材等。应采用经过预烧结的较硬而流动性较好的PTFE树脂。柱塞挤压成型是加料、加压、烧结和冷却连成一体的连续成型工艺,而模压、等压成型工艺所压制的预成型物,都需放人烧结炉烧结和冷却才成为终制品,因此都不是连续成型工艺。压制好的PTFE预成型物只有树脂颗粒间堆积造成的生料强度,需经过烧结才有实际使用的强度。当温度升至342℃以上时,PTFE的晶相消失,呈无定形;升至360-380℃时,PTFE颗粒膨胀熔结成一体,并消除颗粒问的孔隙。由于PTFE分子链的活动能力差,故使它熔结和消除孔隙需要一定时间,但在烧结温度下保温时间过长,会使分子链降解而降低制品强度。PTFE烧结过程由升温、保温和降温三个阶段组成。烧结时因PTFE树脂的导热性差,所以沿预成型物的壁厚方向存在较大的温差,需保温一定时间让其内外的温度均匀。

PTFE应用:PTFE在机械工业主要用于密封件、活塞环、轴承和汽缸管子零件等,基本都是用PTFE先加工成圆柱、不同厚度的板材和管材,经二次机械加工或直接模塑而成,其申密封件多,在汽车工业中用于散热器、传动系统和空洞系统。用PTFE配制的填充PTFE大部分用于机械工业。至少有75%用于制造轴承、密封,轴承表面和活塞环,其中又有一半用于汽车工业,其余用于压缩机等。另外的25%用于机器轴承及高层建筑和桥梁的轴承垫。填充PTFE的应用增长同车辆引擎盖下的部分零件需要耐更高温度和耐化学品特性有关。PTFE树脂在化学工业方面主要应用在流体处理和输送有关设备及管道配套的阀门和泵的衬里、浸入管件、大型管道膨体补偿段、喷嘴和阀座零件等,以及硬填料、实验室设盘及气密倦密封垫圈等。它们大都是用预烧结PTFE经柱塞挤出得到一次加工成型品再经二次机械加工制成的。有些反应器衬里和实验室用品是采用液压等压模塑成型方法加工的。PTFE模压成型的钢锭状坯料经车削制成的板材常用于大件化工设备的衬里等。PTFE在电气方面的应用主要用来制造电缆连接件、断路器和支座绝缘子。不加填充料的PTFE树脂也用于制造同轴电缆芯线、带状电缆和车削制成的(绕包用)电绝缘带等。车削带(膜)常用于绕包电缆、在表面涂上添加剂或压敏胶后还可用作压敏带。有一些PTFE用于印刷线路板。


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