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 2021-04-25 环球过滤分离技术网 guolvfenlitech6 氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物，它们有聚四氟乙烯（PTFE）、全氟（乙烯丙烯）（FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）树脂、聚三氟氯 乙烯（PCTFF）、乙烯一三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）。 一、氟塑料的发展史 氟塑料创始于1934年，Schloffer，Scherer发现聚三氟氯乙烯(PCTFE)。1938年DuPont公司的 R.J.P1unkett发现聚四氟乙烯(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。80年代后各国都增加了生产能力，新品种不断出现，现有品种 20多种，用途也日益扩大。 氟塑料的最初原料是氟石(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、氟塑料的品种及应用 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及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得。主要的氟塑料品种.  以F4为代表的氟塑料具有一系列优良的使用特性，耐高温长期使用温度达200℃；耐低温在-100℃以下仍柔软，耐腐蚀能耐王水和切有机溶剂；耐气 候有塑料中最佳的老化寿命；高绝缘体积电阻达1018欧姻·厘米，而且介电性能几乎与温度及频率的变化无关；高润滑具有塑料中最小的静摩擦系数；不粘附有 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、宜与血液接触。由于氟塑料兼备以上种种实用性能、使它可在国民经济的许多领域大显身手。诸如化工防腐蚀管道及设备上的衬里和涂层、超纯物质的过泸材料、耐高低温的液压传递软管、耐各种苛刻环境之密封垫圈、低摩擦之桥梁伸缩滑块、各类无油润滑 活塞环、高温高频电子仪器的绝缘、可挠电缆、高级印刷线路板，有压电压热性能材料，无油烹调饮具的脱模涂层、人体血管及心肺脏器的代用品等等，都只是它在 这些领域的代表性用途。完全可以相信，随着加工技术的进步，必将有更多的氟塑料产品应用在各行各业的各个部门。 在讨论氟塑料的物性时知道，氟塑料由于它的氟碳键键能很高以及氟原子的屏蔽作用，使它具有优良的耐化学腐蚀性能、介电性能、耐气候性能以及不燃不 粘、低摩擦系数和较宽的使用温度范围等性能，因此，广泛应用于防腐蚀、密封、支承负荷、防粘、电气绝缘、医疗卫生及家庭日用品等方面，已成为现代尖端科 学、国防工业、电子电气、化工、机械工业等不可缺少的重要材料之一。 氟塑料在整个塑料中占有的比例很少，但在我国实现四个现代化的过程中，它却是不可缺少的一个品种。随着经济建设的不断发展，氟塑料必将获得迅速的发 展。F4耐腐蚀管道及其配件的应用F4管道可以作为输送腐蚀性或粘性液体的管道，也可作为腐蚀性气体的输送管、排气管和蒸气管等。因F4机械强度低，耐压 性差，线膨胀系数大，而且，它的机械强度因温度升高而降低，易于变形，特别是在承受高温高压时矛盾更为突出，所以，F4管外及管配件外必须以玻璃钢或金属 管加强。它们之间的连接均采用F4管属紧衬里管，即玻璃钢与F4管粘结成一整体。它可克服不同材质间不同线膨胀系数所引起的问题，可作为承受负压系统的输 送管道，并能防止大气及环境对管道的腐蚀。由于有些流体在一定流速下与管壁经常发生摩擦，易产生静电而导致管壁击穿，应采取电位相等的导电措施加以防止， 或在成型内管及其配件时加入适量碳墨，以防止产生静电并减少因热胀冷缩而引起的尺寸变化。 三、氟塑料的特点详细介绍 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.并具有不枯性、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260℃，短期可在300℃下使用。FEP的使用温度要比它们低60℃。PCTFE的最高可在120℃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.耐药品性：氟塑料具有卓越的耐药品性和耐溶剂性，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等在氟塑料中耐药品性稍差，但比其他塑料的耐腐蚀性还是好得多。 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和其他装备。 四、氟塑料的详细用途介绍 聚四氟乙烯是目前氟塑料中用量最大的品种，约占其总需求量的60％，它的性能优异，受用户信赖。其他氟塑料在半导体、医疗、电线被覆等领域的应用也在扩大。氟塑料的用途可概括为： 1.利用其耐药品性：氟塑料在耐药品性方面的应用早已不局限于制造密封圈、衬垫、管件，在其他需要耐腐蚀的部件(如管道)上的用星也日益增加。随着 原料和加工技术的进步，氟塑料的成型方式又扩大厂选择幅度：如采用注射成型可大幅度提高生产效率，小批量生产时可采用切削加工工艺，聚四氟乙烯粘接和焊接 技术的开发使制造大型贮槽和设备衬里有了可能，FEP粉末喷涂工艺使加工更加灵活、方便。半导体生产过程中防腐蚀、防污染已更多地采用氟塑料。 2.机械工业领域：聚四氟乙烯的的摩擦系数小，其静摩擦系数低于动摩擦系数，可用于低速高负荷领域，如在土建、化工、桥梁等结构件中可解决热膨胀和震动引起的伸缩问题。具体应用有： (1)防污染机械(如纺织、造纸、制药、食品机械)的轴承轴套； (2)输送碱、溶剂等非润滑液体的机械(如搅拌机、染色机、泵)； (3)在酸、碱等腐蚀性环境(如电镀浴槽化工设备)下工作的轴套； (4)禁油润滑(如制氧设备)； (5)元油润滑(如超低温冷冻机、液体燃料泵)； (6)油润滑效果不良的环境下(加高温干燥机、炉内台午、炉内传送带)工作的滑动部件； (7)低速高负荷状态下的滑动部件〔可动支承)。 3.电气领域：氟塑料是难燃材料，临界氧指数高又耐腐蚀，可作电线的绝缘层。 ETFE、PVDF的绝缘电阻、绝缘强度都高，机械强度也优，可用于计算机、通信机电缆。利用其耐候性、耐辐照等特性可用于油井及核反应堆小的电 缆。利用其高频下相对介电常数与介电损耗均低的特点可用于通信设备、高频电了仪器，将PTFE与炭黑、碳纤维这类导电物质混合可作为防静电材料和发热元件 材料。PVDF也可制成压电元件用于无线电行业及仪器仪表行业。 4.不粘性：利用氟塑料的不粘性可以制造厨房设备(如不粘锅、点心模具)、高级建筑物的外墙涂层、泡沫塑料成型模具、复印机辊筒等。此外在人造血管、心脏瓣片等医学土物工程材料、气体分离膜、防水透气复合织物等方面的用途也日益广泛。 五、氟塑料的成型特点 1.聚四氟乙烯（PTFE，F4）大分子碳链两侧具有电负性极强的氟原子，不能用普通的热塑性塑料加工注塑方法来加工成型，因为它熔融下几乎不流 动。聚四氟乙烯一般采用压缩成型的方法，也可采用柱塞式挤出成型。采用分散聚合法得到的树脂可采用糊膏挤出和压延成型。其具体工艺条件为：预成型压力随制 品的形状、尺寸而异，但通常采用9.8～34.3MPa，加有填充料的树脂采用29.4～93MPa，对于加压方向的厚度约为600mm的大毛坯还需有 20～30min的保压时间。 在PTFE模压成型中还有将烧结的毛坯放进预热至烧结温度的模具内，一边加压，一边冷却的热压法；双向挤压的自动压缩成型法，以及利用流体加压的等压成型法。 挤压成型是利用PTFE的预烧结料进行棒、管及型材的方法。通常分为立式或卧式两种，但由于卧式生产管材料填充不均，故多用立式挤压工艺。其工艺条件如下： ①圆棒直径为13至40mm，模具尺寸为15.1至46.0mm，加热长度500～1100mm，加热温度为400～350℃，冷却长度为150～200mm，挤出速度为4～1m/h。 ②管材直径为Φ15～Φ40/Φ8～Φ25，料缸内径和芯棒外径的尺寸为Φ16.5～44.5/Φ8.9～27.8，加热长度为350～800，加 热温度为400～350℃，冷却长度为150～250mm，挤出速度为3.8～1.4m/h。PTFE挤出技术的发展方向为进一步提高挤出速度和一次成型 多根制品。 分散型PTFE通常采用糊膏挤出成型法，首先将分散型PTFE树脂和挤出助剂如粗溶剂、汽油(b.p.为90～120℃)或白油混合，放于玻璃或不 锈钢瓶中滚转30分钟，使其均匀分散吸收，放置8～12h，压成毛坯置于挤出机料腔内，压力0.69～3.43MPa保压时间30～60秒。采用以工艺制 成的挤出物需经连续干燥炉(100～300℃)将挤出助剂去掉。再进入烧结炉中烧结(360～380℃)烧结后迅速冷却即可得到良好的制品。 糊膏挤出小棒(Φ10～Φ30)后，还可在烧结前送至压延机进行压延成膜，这就是所谓生料带产品。具体成型条件为树脂100份，助剂27份，压缩比 (R、R)30，机头温度50℃，挤出品形状50×14mm，压延辊筒直径500mm，辊筒温度70℃，压延速度28m/min，一次压延成 500×0.1mm的生料带。 2.聚四氟乙烯以外的含氟树脂可采用热塑性树脂的成型方法如模压，传递模塑，注射、挤出、吹塑等。 ①模压法：这是古老的塑料成型方法。它适合于圆棒、板、套管等制品及形状简单，批量小的制品生产。 ②传递模塑法：传递模塑成型是将模具闭合，然后用高压把被成型材脂从料槽中挤到模具内而成型制品的方法。氟塑料传递模塑成型适合于生产批量小大型阀 门、泵等制品。传递模塑可以成型高精度的制品，其缺点是原料消耗较大，所采用的成型压力通常在9.8Mpa以下，加工温度与注射成型温度相近。 ③注射成型；注射成型与通常塑料相同。它适合于加工承载器，仪器用接头、插座、管件、绕线轴、异形轴承、阀门、泵壳及叶轮等多种制品。 ④挤出成型：挤出成型适合于成型薄膜、管材、棒材、单丝、电线包皮等制品。 含氟共聚物在成型过程中会放出微量的单体及热分解物，故对设备和模具有耐腐蚀的要求，一般采用含金材料如H合金等制造。 氟塑料的涂层成型有分散液涂布，本体涂层，静电涂体涂布，流动浸渍等多种方法。无论哪种方法都需要将基材表面进行脱脂、洗净和粗化喷砂处理。 涂层的厚度可以重复喷涂直至达到所需要的厚度(目前水平为：0.35mm/次，最终厚2mm)。氟塑料制品可以进行二次加工，其加工工艺条件为：切 削速度：加工件直径在200mm～500mm时.为200r/min以下，直径在50mm以下为750～800r/min。车刀前角要大于 20°～45°，进刀量粗加工为0.5mm/r，精加工为0.01mm/r。 六、各种氟塑料的分类介绍 1.聚四氟乙烯[PTFE,F4]的性能及用途 PTFE是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，因此得"塑料王"之美称。它能在任何种类化学介质长期使用，它的产生解决了我国化工、石油、制药等领 域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点， 它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。 性能：具有高度的化学稳定性和卓越的耐化学腐蚀能力，如耐强酸、强碱、强氧化剂等，有突出的耐热、耐寒及耐摩性，长期使用温度范围为 -200～+250℃，还有优异的电绝缘性，且不受温度与频率的影响。此外，具有不沾着、不吸水、不燃烧等特点。悬浮树脂一般采用模压，烧结的办法成型加 工，所制得的棒、板或其他型材还可进一步用车刨、钻、铣等机加工方法加工。棒材再经车削牵伸可制成定向薄膜。 主要用途：可制成管材、板材、棒材、薄膜及轴承、垫圈等另件，广泛地应用于电气、电子工业、化学工业、航空工业、机械工业、国防工业等方面。 2.全氟(乙烯-丙烯)共聚物[FEP,F46] FEP是TFE与六氟丙烯(HFP)的共聚物。也是全氟化的氟塑料，所以其耐化学介质性能毫不逊色。与PTFE和PFA一样，FEP的绝缘性能也相 当出众。结合本身的阻燃性、低发烟性和易加工性，使得FEP成为局域网（LAN）电缆绝缘的理想材料。最高可以耐205℃，可作加热电缆，热电偶以及汽车 高温电缆。 3.可熔性聚四氟乙烯(PFA)简介 又称"全氟烷氧基氟塑料"，与PTFE一样，也是全氟化的氟塑料，它保持了PTFE的一切优异性能。与PTFE不同的是，PFA可以在较低温度下进行熔融加工。当然，PFA比较贵，因此，通常只用来做特殊的加热电缆、热电偶以及汽车高温电缆。 4.乙烯-四氟乙烯共聚物[ETFE,F40] 是最强韧的氟塑料，具有极好的耐擦伤性和耐磨性。ETFE也可以耐150℃的高温，经交联后的ETFE可以耐200℃的高温。同时它也是最难加工的 的氟塑料之一。ETFE主要用于那些既要阻燃、低发烟、耐化学介质，又要耐擦伤性和耐磨性的电线电缆。如汽车，航空电缆和加热电缆。 5.三氟氯乙烯共聚物[FEVE]介绍 80年代出现的FEVE有机溶剂型氟涂料是氟涂料的划时代发明。为克服热塑性氟树脂涂料不足，80年代美、日相继开发了含羟基等官能团的氟树脂，可 中低温烘烤交联固化(用氨基树脂交联)和常温交联固化(用聚氨酯交联)。FEVE氟涂料在室温下，可通过刷涂、辊涂、喷涂等普通涂装方法，涂覆在各种基材 表面，不仅耐候性优异，而且耐溶剂、耐酸碱等防腐蚀性优良，还能改善颜料分散性和溶剂可溶性，使氟涂料具有极佳的装饰性，极大地拓展了氟碳涂料的应用范 围，使氟碳涂料在日常生活使用成为可能。 80年代日本旭硝子公司的FEVE氟涂料产品(商品号为LUMIFLON)开始在飞机、跨海大桥、新干线列车、交通车辆、建筑钢结构、户外大型构筑 物等领域得到了广泛的应用。1983年，大连市科委开始把FEVE氟碳涂料作为重点科技攻关项目，历经13年，于1995年开发出拥有我国自主知识产权、 获国家专利(专利号：CN1145386)的FEVE氟碳涂料生产技术，1998年由大连明辰振邦氟涂料股份有限公司成功实现产业化，以“振邦” (ZEBON)为注册商标出售，使我国成为世界上继美国和日本之后第三个能生产FEVE氟树脂的国家，并降低了氟树脂涂料成本，形成了适合建筑外墙、钢结 构、桥梁、汽车车辆、木器、门窗幕墙、石油化工、塑料制品、家具家电等行业领域系列化产品并获得了广泛应用，开创了氟树脂涂料广泛应用先河，使氟碳漆价廉 质优成为现实。 6.聚偏氟乙烯[PVDF,F2]的特点及用途 聚偏氟乙烯是一种结晶型的高聚物，熔点较低，约在160～170℃；机械强度高，具耐磨、耐切割、耐高温、耐腐蚀、电性能良好,(特点是介电常数 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。 主要用于:①理想的化工设备防腐材料，特别适合于酸、有机溶剂、卤素及它们的混合物的场合使用。②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。③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。 7.THV氟塑料简单介绍 具有极好的耐化学介质性能和电性能。是最柔软的氟塑料，其电性能不适于作高速数据通讯网（即5类电缆）中的首选绝缘，但在那些要求柔软性的地方，有 其独特的优势。另外，THV还可用于那些要求与其他材料粘合的场合。由于THV具有优异的光学性能，所以还可以用于光纤包覆层. 来源于：网络整理，侵权告删 www.guolvfenlitech.com |
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