以其的耐高低溫性能和化學穩(wěn)定性、很好的電絕緣性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自潤滑性,已在化工、石油、紡織、電子電氣、、機械等領域獲得了廣泛應用。
在中聚四氟乙烯(PTFE)的消耗量,用途廣,是氟塑料中的一個重要品種。PTFE具有的耐高低溫性能和化學穩(wěn)定性、很好的電絕緣性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自潤滑性,有“”之美稱。該材料早是為和技術需要而開發(fā)的,而后逐漸推廣到民用,其用途涉及航空航天和民用的許多方面,目前在其應用領域已成為不可或缺的材料。
PTFE的性能特點
PTFE是由四氟乙烯單體聚合而成的聚合物,是一種類似于PE的透明或不透明的蠟狀物,其密度為2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。它的化學結構與PE相似,只是聚乙烯中的全部氫原子都被氟原子所取代。由于C-F鍵鍵能高,性能穩(wěn)定,因而其耐化學腐蝕性,能夠承受除了熔融的堿金屬、氟化介質以及300℃的氫氧化鈉之外的所有強酸(包括王水),以及強氧化劑、還原劑和各種的作用;PTFE分子中F原子對稱,C-F鍵中兩種元素以共價鍵結合,分子中沒有游離的電子,使整個分子呈中性,因此它具有優(yōu)良的介電性能,而且其電絕緣性不受環(huán)境及頻率的影響。它的體積電阻大于1017健m,介電損耗小,擊穿電壓高、耐電弧性好,能在250℃的電氣環(huán)境下長期工作;因PTFE分子結構中沒有氫鍵,結構對稱,所以它的結晶度很高(一般結晶度為55%~75%,有時高達94%),使PTFE耐熱性能好,其熔融溫度為324℃,分解溫度為415℃,使用溫度為250℃,脆化溫度為-190℃,熱變形溫度(0.46MPa條件下)為120℃。PTFE的力學性能良好,其拉伸強度為21~28MPa,彎曲強度為11~14MPa,伸長率為250%~300%,對鋼的動靜摩擦系數(shù)均為0.04,比尼龍、聚、聚酯塑料的摩擦系數(shù)都小。
純PTFE強度低、耐磨性差以及耐蠕變性不好,通常要在PTFE聚合物中添加一些無機顆粒,如石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維等來提高其力學性能;也可利用與其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟(乙烯/丙烯)共聚物()等共混的方法來擴展其阻尼溫度范圍,提高其耐蠕變性。
PTFE的用途
PTFE特的性能使其在化工、石油、紡織、食品、造紙、、電子和機械等工業(yè)和海洋作業(yè)領域都有著廣泛的應用。
1、防腐蝕性能的應用
由于橡膠、玻璃、金屬合金等材料在耐腐蝕方面存在缺陷,難以滿足條件苛刻的溫度、壓力和化學介質共存的環(huán)境,由此造成的損失相當驚人。而PTFE材料以其的耐腐蝕性能,業(yè)已成為石油、化工、紡織等行業(yè)的主要耐腐蝕材料。其具體應用包括:輸送腐蝕性氣體的輸送管、排氣管、蒸汽管,軋鋼機高壓油管,飛機液壓系統(tǒng)和冷壓系統(tǒng)的高中低壓管道,精餾塔、熱交換器,釜、塔、槽的襯里,閥門等化工設備。
密封件的性能好壞對整個機器設備的效率與性能都有很大的影響。PTFE材料具有的耐腐蝕、耐老化、低摩擦系數(shù)及不粘性、耐溫范圍廣、彈性好的特性使其非常適合應用于制造耐腐蝕要求高,使用溫度100℃的密封件。如機器、熱交換器、高壓容器、大直徑容器、閥門、泵的槽形法蘭的密封件,玻璃反應鍋、平面法蘭、大直徑法蘭的密封件,軸、活塞桿、閥門桿、蝸輪泵、拉桿的密封件等等。
聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品的歷史沿革
化工生產(chǎn)廠在一定的溫度和壓力條件下進行,工藝要求嚴格,所涉原料有各種氣體、液體、固體,物性千差萬別,需要各種類型的生產(chǎn)設備。但是這些與介質接觸的設備在生產(chǎn)中每時每刻都被腐蝕,從而嚴重地制約了化工等工業(yè)的發(fā)展。在科技不發(fā)達情況下,人們總是在金屬中尋找抗腐劑。但這些設備往往體重,不能解決大量的腐蝕問題。之后,人們才開始摸索用非金屬來替代金屬。塑料先在我國得到應用的是聚四氟乙烯,接著聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚全氟乙丙稀等氟塑料以及聚乙烯、聚丙烯、ABS等熱塑性塑料接踵。
隨著科技進步,傳統(tǒng)耐蝕非金屬材料制防腐蝕設備發(fā)展日益完善,新型耐蝕非金屬材料制品不斷涌現(xiàn)。在采用新技術、新材料開發(fā)防腐蝕新產(chǎn)品的浪潮中,聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品一枝秀,迅速發(fā)展。聚四氟乙烯(簡稱PTFE)具有高度化學穩(wěn)定性,他能耐幾乎所有的常用強腐蝕、氫氧化性化學物質,同時還具有耐高溫的特點,所以它是一種理想的防腐蝕材料。通過加工成型工藝的研究,聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品在工業(yè)中的應用愈來愈廣泛了。
聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品可以替代大量合金材料制品,增加設備工作能力,減少停工維修,是一種很有開發(fā)潛力的耐腐蝕產(chǎn)品。
可溶性聚四氟乙烯(PFA)和聚四氟乙烯(PTFE)有什么區(qū)別
是化學結構區(qū)別:
PFA加入了全氟烷氧基,相當于PTFE中的一個氟原子被全氟烷氧基所取代。某個碳直接連上一個氧,然后氧再連一個全氟甲基或全氟乙基之類的基團。和PTFE相比,降低了熔融粘度有利于加工。其余性質跟PTFE差的不太多的。
其次是應用的區(qū)別:
PFA--具有聚四氟乙烯相同的各種性能,而且具有良好的熱塑性,可用普通熱塑性樹脂的加工方法進行熱塑加工。是四氟乙烯與全氟丙基乙烯基醚以一定比例在含有全氟羧酸鹽分散劑,過硫酸鹽引發(fā)劑的水介質聚制得的,觀為白色半透明的顆粒。
不僅具有與聚四氟乙烯相同的使用溫度,而且在250℃時有更好的機械強度(約2~3倍),且耐應力開裂性能優(yōu)良。其加工范圍寬,成型性能好,適合于壓塑、擠塑、注塑、傳遞模塑等成型加工??芍谱麟娋€電纜絕緣護套、高頻及頻絕緣零件、化工管道、閥門和泵的耐腐蝕襯里;機械工業(yè)用特殊零配件、輕紡工業(yè)用各種防腐材料、聚四氟乙烯防腐襯里等焊條。
由可熔性聚四氟乙烯粒料擠出制得,外觀為半透明乳白色、表面光滑、截面致密均勻。于聚四氟乙烯板、管的焊接,使聚四氟乙烯形狀簡單的制品,焊接成形狀復雜、尺寸較大的制件。
水分散液為四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚共聚反應得到的共聚物加入乳化劑,于一定溫度下濃縮后所得。固含量為30%±1%。外觀為乳白色或淡黃色半透明。具有可熔性聚四氟乙烯樹脂所具有的各種優(yōu)良性能。能在260℃下長期使用,并以其的防黏、防腐、易加工性能開發(fā)成的涂料,可噴涂、浸漬,被大量地應用于復印技術及食品工業(yè)中作為防黏、防腐材料。
聚四氟乙烯乳液和粉末的應用:
可用于棒、管、板、電纜料、生料帶等材料的制作,經(jīng)二次加工還可制成薄板、薄膜及各種異型制品,還可用作、稠化劑。
可作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。
可推壓成型制成薄壁管、細棒材、異型棒材、電線電纜絕緣層、滾壓成薄帶作管道絲扣密封材料。
用于機械、電子、化工等工業(yè),用于噴涂、浸漬等。
用于制浸漬涂料。
可制成棒、板、管材、薄膜及各種異型制品,用于航天、化工、電子、機械、等領域。
可制成高絕緣性電器零件、耐高頻電線電纜包皮、耐腐蝕化學器皿、耐高寒輸油管、等。
用于電池、纖維布等。
聚四氟乙超細微粉可以單作固體潤滑劑使用,也可以作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。
聚四氟乙烯超細粉是由四氟乙烯經(jīng)調(diào)聚反應而得到的分散??捎米魉芰稀⑾鹉z、油墨、涂料、潤滑油脂的防黏、減摩、阻燃添加劑。
特性能:
產(chǎn)品純度,分子量低于1萬以下,粒徑在0.5-15μm的PTFE微粉系列,不僅保持著聚四氟乙烯原有的所有優(yōu)良性能,還具有許多特的性能:如無自凝聚性、無靜電效應、相溶性好、分子量低、分散性好、自潤滑性高、摩擦系數(shù)降低明顯等等。
用途:
聚四氟乙超細微粉可以單作固體使用,也可以作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。與塑料或橡膠混合時可用各種典型的粉末加工方法,如共混等,加入量為5~20%,在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉,可降低摩擦系數(shù),只要加百分之幾,可提高潤滑油的壽命。
聚四氟乙烯板(也叫四氟板,鐵氟龍板,特氟龍板)分模壓和車削兩種,模壓板是由聚四氟乙烯樹脂在常溫下用模壓法成型,再經(jīng)燒結、冷卻而制成。聚四氟乙烯車削板由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓坯、燒結、旋切而成。其制品用途廣,具有為的綜合性能:耐高低溫(-192℃-260℃)、耐腐蝕(強酸、強堿、王水等)、耐氣候、高絕緣、高潤滑、不粘附、害等優(yōu)良特性。聚四氟乙烯板(也叫四氟板,鐵氟龍板,特氟龍板)分模壓和車削兩種,模壓板是由聚四氟乙烯樹脂在常溫下用模壓法成型,再經(jīng)燒結、冷卻而制成。聚四氟乙烯車削板由聚四氟乙烯樹脂經(jīng)壓坯、燒結、旋切而成。其制品用途廣,具有為的綜合性能:耐高低溫(-192℃-260℃)、耐腐蝕(強酸、強堿、王水等)、耐氣候、高絕緣、高潤滑、不粘附、害等優(yōu)良特性。聚四氟乙烯(英文縮寫為Teflon或[PTFE,F4]),被美譽為/俗稱“塑料王”,中文商品名“鐵氟龍”、“特氟隆”(teflon)、“特氟龍”、“特富隆”、“泰氟龍”等。
聚四氟乙烯板用途
目前,各類聚四氟乙烯制品已在化工、機械、電子、電器、、航天、環(huán)保和橋梁等國民經(jīng)濟領域中起到了舉足輕重的作用。
四氟乙烯板適用于-180℃~+250℃溫度下,主要用作電器絕緣材料及接觸腐蝕介質的襯里、支承滑塊、道軌密封件及潤滑材料,富柜家具把它用于輕工業(yè)中,廣泛應用于化工、、染料業(yè)容器、貯槽、反應塔釜、大型管道的防腐襯里材料;航空、等重工業(yè)領域;機械、建筑、交通橋梁滑塊、導軌;印染、輕工、紡織業(yè)的防粘材料等.
聚四氟乙烯板優(yōu)點
耐高溫——使用工作溫度達250℃。
耐低溫——具有良好的機械韌性;即使溫度下降到-196℃,也可保持5%的伸長率。
耐腐蝕——對大多數(shù)化學藥品和溶劑,表現(xiàn)出惰性、能耐強酸強堿、水和各種。
耐氣候——有塑料中的老化壽命。
高潤滑——是固體材料中摩擦系數(shù)者。
不粘附——是固體材料中小的表面張力,不粘附任何物質,力學性能它的摩擦系數(shù)小,僅為聚乙烯的1/5,這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。
害——具有生理惰性,作為和臟器長期植入體內(nèi)無不良反應。
電性能聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低,而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(104拉德),受高能輻射后引起降解,高分子的電性能和力學性能均明顯下降。應用聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型;也可制成水分散液,用于涂層、浸漬或制成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建筑、紡織、食品等工業(yè)中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,絕緣材料,防粘涂層等。
耐大氣老化性:耐輻照性能和較低的滲透性:長期暴露于大氣中,表面及性能保持不變。
不燃性:限氧指數(shù)在90以下。
耐酸堿性:不溶于強酸、強堿和。
抗氧化性:能耐強氧化劑的腐蝕。
酸堿性:呈中性。
聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。
13年