简介/聚四氟乙烯 编辑
聚四氟乙烯
聚四氟乙烯图册
聚四氟乙烯,英文名称:Polytetrafluoroethylene,简称PTFE或F4。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。聚四氟乙烯(Teflon或PTFE),俗称“塑料王”,是美国杜邦公司的彭励格(RoyJoseph Plunkett)博士于1938年发明的,杜邦公司在1945年注册了Teflon®(特富龙®)商标并商业化生产。
聚四氟乙烯具有杰出的优良综合性能,耐高温,耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数。在PTFE中加入任何可以承受PTFE烧结温度的填充剂,它的机械性能可获得大大的改善。保持PTFE其它优良性能。填充的品种有玻璃纤维、金属、金属化氧化物、石墨、二硫化钼、碳纤纖、聚酰亚胺、EKONOL等,耐磨耗、极限PV值可提高1000倍。
分子结构/聚四氟乙烯 编辑
图示
图示图册
聚四氟乙烯的化学结构是把聚乙烯中全部氢原子取代而成。它的分子式如图示:
PTFE分子中F原子把C-C键遮盖起来C-F键键能高特别稳定,除硷金属与氟元素外它不被任何化学药品侵蚀。
PTFE分子中F原子对称,C-F中两种元素共价相结合,分子中没有游离的电子,整个分子呈中性。使PTFE具有优良的介电性能。由于PTFE分子外有一层惰性的含氟外壳,使它具有突出的不粘性能与低的摩擦系数。
物理性质/聚四氟乙烯 编辑
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-200度时仍柔软;
耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂;耐气候—塑料中佳的老化寿命;
高润滑—具有塑料中小的摩擦系数(0.04),仅为聚乙烯的1/5,这是全氟碳表面的重要特征;
不粘性—具有固体材料中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,报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压;比冰还要光滑。聚四氟乙烯材料,
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,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性能。温度低于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。
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。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℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟guang气和quan氟异丁烯等,要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。
原料性能/聚四氟乙烯 编辑
密度:2.1–2.3g/cm3;
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—塑料中佳的老化寿命;高润滑—具有塑料中小的摩擦系数(0.04);不粘性—具有固体材料中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,报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压;比冰还要光滑。聚四氟乙烯材料,广泛应用在国防、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:CF3(CF2CF2)nCF3。20世纪30年代末期发现,40年代投入工业生产。性质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。
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,聚四氟乙烯具有不粘性。
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。
PTFE密度较大,为2.14一2.20g/cm3,几乎不吸水,平衡吸水率小于0.01%。
聚四氟乙烯是典型的软而弱聚合物,大分子间的相互引力较小,刚度、硬度、强度都较小,在应力长期作用下会变形。
聚四氟乙烯受载时容易出现蠕变现象,是典型的具有冷流性的塑料。PTFE的蠕变随压缩应力、温度和结晶度的不同而异,温度越高则蠕变越大。PTFE的结晶度在55%一80%之间,蠕变量不超过2%;当结晶度在55%以下和80%以上时,蠕变量迅速增大。
聚四氟乙烯力学性能方面优异的特性是摩擦因数小,在0.01一0.10之间,在现有塑料材料,乃至所有工程材料中小。
PTFE的摩擦因数随滑动速率的增大而增大,当线速度达到0.5一1.0m/s以上时趋于稳定;静摩擦因数小于动摩擦因数,将这种特性用于轴承制造,可减小其起动阻力,使之从起动到运转都十分平稳。PTFE的摩擦因数随随载荷增加而减小,当载荷达到0.8MPa以上时趋于恒定。在高速、高载荷下,PTFE的摩擦因数低于0.01。从超低温到PTFE熔点,
其摩擦因数几乎不变,只有在表面温度高于熔点时,摩擦因数为才急剧增大。
由于分子间引力小,PTFE的硬度低,易被其他材料磨损。只要对磨材料表面粗糙度合适,可在相当程度上降低PTEF的磨损量。
耐候性
聚四氟乙烯具有极高的耐化学腐蚀性能,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,也几乎不溶于绝大多数的溶剂,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,具有优异的耐候性。
聚四氟乙烯不能耐受极强的还原氛围
熔融的碱金属,氨碱溶液(碱金属溶于液氨),某些氟化物(如TFA),萘钠盐等均可以迅速腐蚀聚四氟乙烯制品
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,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。