氟塑料的最初原料是氟石(又稱繭石CaF2)和硫酸反應(yīng)生成的氟化氫。氯仿、四氯乙烯這類氯化烴在催化劑存在下被HF氟化而生成含氟化合物。這樣得到的含氟烴再經(jīng)過熱分解、脫氯等反應(yīng)便可得到四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯等單體。由這些單體均聚或共聚便可得到各種氟塑料。氟塑料的性能視其聚合方法(如懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合)、聚合度、分子量分布后處理工藝而異。
二、氟塑料的品種及應(yīng)用氟塑料是由含氟單體如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟異丁烯、全氟代烷基乙烯基醚及乙烯等單體通過均聚或共聚反應(yīng)制得。主要的氟塑料品種如下,但按數(shù)量及用途來說還是以聚四氟乙烯為最重要。
聚四氟乙烯(PTFE,簡稱F4)
聚全氟代乙丙烯(FEP,簡稱F46)
四氟乙烯與全氟代烷基乙烯基醚共聚物--可熔性聚四氟乙烯(PFA)
聚三氟氯乙烯(ECTFE,簡稱F3)
聚偏氟乙烯(PVDF,簡稱F2)
聚氟乙烯(PVF,簡稱F1)
偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚物(Kel-F,簡稱F23)
偏氟乙烯與四氟乙烯共聚物(簡稱F24)
偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物(vitonA,簡稱F26)
三氟氯乙烯與乙烯共聚物(Halar,簡稱F30)
四氟乙烯與乙烯共聚物(Tefzel,簡稱F40)
偏氟乙烯與六氟異丁烯共聚物(CM-1)
以F4為代表的氟塑料具有一系列優(yōu)良的使用特性,耐高溫長期使用溫度達(dá)200℃;耐低溫在-100℃以下仍柔軟,耐腐蝕能耐王水和切有機(jī)溶劑;耐氣候有塑料中最佳的老化壽命;高絕緣體積電阻達(dá)1018歐姻·厘米,而且介電性能幾乎與溫度及頻率的變化無關(guān);高潤滑具有塑料中最小的靜摩擦系數(shù);不粘附有固體材料中最小的表面張力而不粘附任何物質(zhì);無毒害具有生理惰性、宜與血液接觸。
由于氟塑料兼?zhèn)湟陨戏N種實用性能、使它可在國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域大顯身手。諸如化工防腐蝕管道及設(shè)備上的襯里和涂層、超純物質(zhì)的過瀘材料、耐高低溫的液壓傳遞軟管、耐各種苛刻環(huán)境之密封墊圈、低摩擦之橋梁伸縮滑塊、各類無油潤滑活塞環(huán)、高溫高頻電子儀器的絕緣、可撓電纜、高級印刷線路板,有壓電壓熱性能材料,無油烹調(diào)飲具的脫模涂層、人體血管及心肺臟器的代用品等等,都只是它在這些領(lǐng)域的代表性用途。完全可以相信,隨著加工技術(shù)的進(jìn)步,必將有更多的氟塑料產(chǎn)品應(yīng)用在各行各業(yè)的各個部門。
在討論氟塑料的物性時知道,氟塑料由于它的氟碳鍵鍵能很高以及氟原子的屏蔽作用,使它具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能、介電性能、耐氣候性能以及不燃不粘、低摩擦系數(shù)和較寬的使用溫度范圍等性能,因此,廣泛應(yīng)用于防腐蝕、密封、支承負(fù)荷、防粘、電氣絕緣、醫(yī)療衛(wèi)生及家庭日用品等方面,已成為現(xiàn)代尖端科學(xué)、國防工業(yè)、電子電氣、化工、機(jī)械工業(yè)等不可缺少的重要材料之一。
氟塑料在整個塑料中占有的比例很少,但在我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化的過程中,它卻是不可缺少的一個品種。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展,氟塑料必將獲得迅速的發(fā)展。F4耐腐蝕管道及其配件的應(yīng)用F4管道可以作為輸送腐蝕性或粘性液體的管道,也可作為腐蝕性氣體的輸送管、排氣管和蒸氣管等。因F4機(jī)械強(qiáng)度低,耐壓性差,線膨脹系數(shù)大,而且,它的機(jī)械強(qiáng)度因溫度升高而降低,易于變形,特別是在承受高溫高壓時矛盾更為突出,所以,F(xiàn)4管外及管配件外必須以玻璃鋼或金屬管加強(qiáng)。它們之間的連接均采用F4管屬緊襯里管,即玻璃鋼與F4管粘結(jié)成一整體。它可克服不同材質(zhì)間不同線膨脹系數(shù)所引起的問題,可作為承受負(fù)壓系統(tǒng)的輸送管道,并能防止大氣及環(huán)境對管道的腐蝕。由于有些流體在一定流速下與管壁經(jīng)常發(fā)生摩擦,易產(chǎn)生靜電而導(dǎo)致管壁擊穿,應(yīng)采取電位相等的導(dǎo)電措施加以防止,或在成型內(nèi)管及其配件時加入適量碳墨,以防止產(chǎn)生靜電并減少因熱脹冷縮而引起的尺寸變化。
三、氟塑料的特點詳細(xì)介紹氟塑料具有耐熱、耐寒、耐候、耐藥品、耐溶劑,絕緣性能及高頻電性能優(yōu)異.并具有不枯性、自潤滑性、低磨擦系數(shù)等特點。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組成的,而聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)分子中還含有氫原子,聚三氟氯乙烯則還含氯原子。氟塑料的優(yōu)異性能是由碳原子與氟原子間的高結(jié)合能實現(xiàn)。聚四氟乙烯的主鏈骨架是碳原子,而周圍完全由氟原子包圍,故其各種性能最高,而PFA、FEP、ETFE等品種由于側(cè)基的影響,軟化點低子PTFE,其他性能也有所變化。
1.熱性能:氟塑料具有難燃性和優(yōu)異的耐熱性。PTFE和PFA的連續(xù)使用溫度可達(dá)260℃,短期可在300℃下使用。FEP的使用溫度要比它們低60℃。PCTFE的最高可在120℃下使用。氟塑料如長期在高溫下使用會引起結(jié)晶度變化,在制造設(shè)備襯里時尤須注意。
2.耐藥品性:氟塑料具有卓越的耐藥品性和耐溶劑性,尤其是PTFE、PFA、FEP等,酸、堿、溶劑對它們均無浸蝕。但熔融堿金屬、氟、三氟氯化烴對它們有不同程度的影響。PCTFE、ETFE、PVDF等在氟塑料中耐藥品性稍差,但比其他塑料的耐腐蝕性還是好得多。
3.電性能:氟塑料的電性能尤其是高頻電性能是其他材料難以匹敵的。PTFE、FEP、PFA分子的極性很低,在很寬的溫度、頻率區(qū)間變化都很小、相對介電常數(shù)穩(wěn)定、介電損耗很低,電絕緣性優(yōu)異。其中PVDF還有特異的壓電性和焦電性,可用來制造壓電材料。
4.機(jī)械性能:氟塑料分子中含氫、氯原子增加則其拉伸強(qiáng)度也有所提高。PTFE和PCTFE的脆化溫度極低,顯示出極好的低溫性能。PTFE具有最低的摩擦系數(shù)和特異的自潤滑性。但是PTFE又有自身磨耗大和冷流性等缺點??刹捎锰畛涓鞣N填料以提高耐磨耗性,克服冷流性。
5.不粘性:氟塑料具有特異的不粘性。尤其象PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高,表面接觸角非常大,使氟塑料制品表面上的液體成球狀。不易與樹脂粘接,故常用它制造炊具表面不粘徐層。
6.耐侯性:各品種的氟塑料都有優(yōu)異的耐候性,即使在苛刻的溫度下長期曝曬,其各種性能都沒有變化。
7.憎水性:氟塑料的吸水率低,尤以PTFE為甚。可利用它的憎水性制造透氣不透水的復(fù)合織物和其他裝備。
可熔性聚四氟乙烯(PFA)管
四氟乙烯與全氟丙基乙烯基醚共聚物(PFA),又稱可溶性聚四氟乙烯,完全保持了聚四氟乙烯的優(yōu)良性能,使用溫度-180∽260℃,具有良好的機(jī)械、電絕緣性能,突出的耐熱性和低的摩擦系數(shù)、難燃、低煙、耐候性,同時具有良好的熱塑性。
可溶性聚四氟乙烯(PFA)管是由四氟乙烯與全氟丙基乙烯基醚共聚物樹脂經(jīng)擠出成型而得,主要用作腐蝕性液體和氣體的輸送管、內(nèi)襯管、熱收縮管、熱交換器用管、液面計,各種頻率下用作保護(hù)電線電纜及電器元件。
主要性能
1、外觀:管材內(nèi)外壁光滑、平整、清潔;顏色呈透明、半透明或乳白色(由壁厚決定)。
2、物理機(jī)械性能
指標(biāo)名稱 | 單位 | 指標(biāo)值 |
密度 | g/cm3 | 2.12∽2.17 |
抗拉強(qiáng)度 | Mpa | ≥15 |
斷裂伸長率 | % | ≥250 |
擊穿電壓 | Kv/mm | ≥50 |
規(guī) 格
公稱外徑 (mm) | 長度 (mm) | 壁厚 (mm) |
ф3-ф25 | 任意長度 | 0.2∽7 |
ф25-ф150 | ≤6000 | 0.2∽7 |