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防腐材料聚四氟乙烯

2015-05-23    作者:未知    来源:网络文摘

    在氟塑料中,聚四氟乙烯消耗最大,用途最广,它是氟塑料中的一个重要品种。聚四氟乙烯的化学结构是把聚乙烯中全部氢原子被氟原子取代而成。
    产品名称: 聚四氟乙烯 
    英文名: Polytetrafluoroethylene
    别 名: PTFE;铁氟龙;特氟龙;teflon;特氟隆;F4;塑料之王;テフロン(日语)【英文缩写为PTFE,商标名Teflon;,中文译名各地不同:大陆译为特富龙;,香港译为特氟龙;,台湾译为铁氟龙】
    分子式: [CF2CF2]n
    生产方法:,四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2压力下进行,可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放,171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。
用 途: 可制成棒、板、管材、薄膜及各种异型制品,用于航天、化工、电子、机械、医药等领域。
备 注:
    聚四氟乙烯[PTFE,F4]是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一,,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、垫圈、垫片. 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,的特点,它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。 
    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。 
    聚四氟乙烯(PTFE)特性:
1.强度(高强度-重量比) 
2.化学惰性
3.生物适应性
4.高热阻
5.严酷环境中的高化学阻抗
6.低可燃性 
7.低摩擦系数 
8.低介电常数 
9.低吸水性 
10.良好的风化属性
详细介绍:
  聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。商品名为“特氟隆”(teflon)。被美誉为“塑料之王”。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的,它本身对人没有 毒性,但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。
    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℃。 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,所以相邻的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 稍微解开,形成15/7螺旋。
化学性质:
    聚四氟乙烯的化学结构是把聚乙烯中全部氢原子被氟原子取代而成。它的分子式为:
    PTFE分子中F原子把C-C键遮盖起来而且C-F键键能高特别稳定,除碱金属与元素氟外它不被任何化学 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,因为PTFE分子结构中没有克键,所以它的结晶度很高。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 系数。
    绝缘性:不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018欧姆•厘米,介质损耗小,击穿电压高。 
    耐高低温性:对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度-190~260℃。
    自润滑性:具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。
    表面不粘性:已知的固体材料都不能粘附在表面上,是一种表面能最小的固体材料。
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:限氧指钤90以下。 
    耐化学腐蚀和耐候性:除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。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,也几乎不溶于所有的溶剂,只在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g/100g)。聚四氟乙烯钗潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,所以具有优异的耐候性。
    虽然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。所以在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯罹鬯姆乙烯在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光气和全氟异丁烯等,所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。
它在250℃的温度下不熔化,在-260℃的超低温中不发脆。聚四氟乙烯光滑异常,连冰都比不过它;它绝缘性能特别好,报纸厚的一层薄膜,便足以抵挡1500V的高压电。
物理性质:
    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—具有塑料中最小的磨擦系数(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F理惰性;优异的电气性能,是理想的C级绝缘材料。聚四氟乙烯材料,广泛应用在国防军工、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 。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,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,所以相邻的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。
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。
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。
聚 合:聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2压力下进行,可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。
膨胀系数(25~250℃)10~12×10-5/℃。
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。
聚四氟乙烯性能表:
    名称 单位 指标 
    密  度 ㎏/m3 2.10-2.30×103 
    结 晶 度 % 树脂93~97
    淬火制品50~65
    不淬火制品63~85 
    熔  点 ℃ 3 27 
    热变形温度 ℃ 55 
    维卡软化点 ℃ 110 
    热分 温度 ℃ >415 
    线膨系数(垂直于压力方向) 1/℃
    20~60℃ 10.3×10-5
    20~100℃ 10.5×10-5
    20~150℃ 11.4×10-5
    20~200℃ 12.8×10-5 
    导热系数 W/m.K 0.256 
    泊松比(25℃) 0.40 
    折 光 率 % 1.37 
    吸 水 率 <0.01 
    对水的接触角 114°-115° 
    表面胀力 N/Cm 18.5×10-5 
    介电常数(10H2) ≤1.8-2.2 
    体积电阻率 Ωm ≥1×1015 
    表面电阻率 Ω >1010 
    耐 电 弧 s ≥300 
    拉伸强度 MPa 27.6 
    断裂伸长率 % 238 
    压缩弹性模量 MPa 280 
    压缩强度5% MPa 12.9 
    冲击强度(缺口) KJ/m2 2.0 
    弯曲强度 MPa 20.7 
    弯曲弹性模量 MPa 700 
    磨擦系数(负荷2MPa)(时间30mm) 0.11 
    磨损量(同上) mg 249 
    磨痕宽度(同上) mm 15.8 
    注:为HG2-234-76聚四氟乙烯树脂技术标准所规定的指标值。
    为本厂按“塑料试验方法”(国际)测定所得的实测值。 
应用领域:
    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、国防航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼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,使之成为不可取代的产品。
聚四氟乙烯及其填充产品:
一、通用材料 
    各种棒、管、板膜、带、绳、盘根、垫片。
二、防腐类
1.管道及配件:纯聚四氟乙烯管;聚四氟乙烯内衬管;外缠玻钢钢管;钢复合法兰;
2.化工容器内衬:聚四氟乙烯内衬釜;聚四氟乙烯内衬槽;聚四氟乙烯内衬塔; 
3.热交换器;
4.波纹伸缩管;
5.阀门及泵的主要部件;
6.钢丝增强满压软管;
7.过滤材料。
    聚四氟乙烯膜经过纵横双向拉伸内大量气孔,是一种新材料,将它与其他织物复合,即可制成烟尘固相防腐过滤袋或良好的防水透气、防风得暖的痪咴硕服、防寒服、特种防护服和轻便帐篷,制药用空气压缩空气、各种溶剂的无菌过滤及电子工业中高纯气体的过滤。
1.静密封:夹层垫片;坐料带;弹性密封带; 
2.动密封(编制盘根、环形密封件):V型密封体——用于轴、活塞杆、阀门;涡轮泵内密封件;聚四氟乙烯与橡胶的复合密封环;带波纹管可伸缩的机械密封。
四、承荷类
1.填充聚四氟乙烯轴承,用于食品化工造纸、纺织机械;
2.多孔铜浸渍氟塑料金属轴承,可在高温高压干摩擦、真空条件下正常使用; 
3.聚四氟乙烯纤维轴承的聚四氟乙烯纤塾氩O嘶蚱渌纤维混纺的复合织物制成的轴承内衬,用于低速高负荷;
4.填充聚四氟乙烯活塞环,导向环,机床导轨和桥梁滑块; 
五、绝缘类: 
1.电线电缆的C级绝缘材料;
2.双水内冷汽轮发电机定子和转子引水管和热电偶的护套;
3.高频、超高频通讯设备和雷达的微波绝缘材料;
4.印刷线路基板及马达、变压器(含气体变压器)绝缘材料; 
5.空调、电子炉、各种加热器及六氟化硫断路器的绝缘材料; 
六、防粘类: 
1.浆纱机热辊上的聚四氟乙烯玻璃布包覆层— 可免除化学浆料形成的粘辊现象,大大提高生产速率和坯布质量; 
2.食品工业的微波干燥输送带——较之其他材料的输送带有不吸收微波能量,不粘物因之有节电、清洁优点;
3.聚乙烯袋装封口的热合套防粘材料; 
4.防粘涂层——用于厨房用锅、烘 包的烤模、冷冻食品储存托盘、电熨斗托底、复印机夹辊;
七、耐温类:
1.微波炉的驱动传动装置,如微波炉的连轴器、滚轮;
2.各种制冷机、空调、制氧机、压缩机的耐温配件; 
八、其他类:
1.人体代用动脉、静脉血管、心脏膜; 
2.内窥镜、钳导管,气管; 
3.其他管、瓶、滤布等医疗器材。 
聚四氟乙烯生产现状与改性进展
l 生产现状
    由于分子结构中含有氟原子等因素,PTFE表现出高度化学稳定性、极强的耐高低温性能、突出的不粘性、异常的润滑性及优异的电绝缘性能、耐老化性和抗辐射性、极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。广泛应用于航空航天、石油化工、机械、电子电器、建筑、纺织等诸多领域。
    氟树脂由于其独特性能,全球产量与消费量快速增加,目前全球氟树脂的消费量约12万t,其中70%左右为聚四氟乙烯(PTFE),全球PTFE产品分为悬浮聚合树脂、分散法聚合树脂、浓缩分散液三类,大致构成约为52%、28%、20%。目前全球PTFE生产厂家约为20余家,遍布世界十几个国家和地区,生产与消费主要集中在西方发达国家和地区,国际上著名的PTFE生产企业主要有:美国杜邦公司、英国ICI公司、日本大金公司、德国的Dyneon公司、意大利的Ausimont公司、俄罗斯的基洛夫化学联合企业等,其中杜邦公司、ICI公司、Dyneon和大金公司四家企业生产能力约占全球总生产能力的80%左右,可以说这些企业左右着未来PTFE生产与发展的命运,20世的甏末期PTFE生产总格局随着全球兼并重组的浪潮也进行较大规模的调整,许多企业之间进行了重组、转让和兼并,如 1999年ICI公司把聚合物业务转卖给日本旭硝子公司;赫司特公司把旗下的Dyneon的46%股份卖给合资伙伴3M公司;索尔维公司计划收购意大利的Ausimont公司等。20世纪80年代至90年代全球PTFE呈现迅猛的发展局面,许多公司纷纷新建和扩建PTFE装置,近几年来发展速度有所减缓,2002年全球 PTFE的生产能力约为 11万t/a,预计 2005年全球生产能力将达到14万t/a左右。
    我国PTFE生产与研究起步较早,但是由于多种因素制约生产规模和工艺技术整体水平比较低,国内主要生产厂家有上海三爱富新材料股份有限公司、济南三爱富有限公司、晨光化工研究院二分厂、阜新化工厂等,年生产能力约为7000t/a。进人21世纪我国的PTFE业开始步人快速发展的阶段,由于我国生产PTFE的基础原料氟石资源丰富,约占世界总储量的三分之一,除了得天独厚的资源优势外,我国对PTFE的需求快速增加,因此近年来国内部分企业计划引进技术建设规模装置,另外国外多家跨国公司在或计划在中国建设氟树脂项目,如浙江巨化引进俄罗斯技术合资建设年产数千吨的聚四氟乙烯装置。常熟国际氟化工园建成后,阿托菲纳克窘驻投资外;日本大金公司投资13.3亿元在园区内投资建设聚四氟乙烯装置于2003年投产;另外许多公司也纷纷提出人驻的意向。可以预计未来我国 PTFE业将迎来快速发展阶段。
    尽管PTFE具有良好的物化性能,但是也存在一些缺陷,如其机械性能较差、线膨胀系数较大、耐蠕变性差易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困难等缺陷。使其应用受到一定限制,随着我国PTFE产能快速增加,加强PTFE改性技术研究与应用,开发新型高效的PTFE复合材料,已经成为目前国内PTFE的研究与发展方向。
2 PTFE的改性
    为了改善PTFE存在的缺陷,可以通过增强、填充、复配和共混等多种手段对PTFE进行改性,以弥补自身缺陷,从而使开发出来的复合材料广泛适应于机械、电子电气、航空航天、汽车等行业的零部件的制备,改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。
2.l 表面改性
    由于PTFE极低的表面活性和不粘性限制了它与其他复合材料的复合,因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性,以提高其表面活性。常用技术有表面活化技术,可以采用高能射线的辐射使其表面脱氟,在一定装置和条件下与其他材料氟化接技;用一些惰性气体的低温等离子处理PTFE材料,发生碳—氟或碳—碳键的断裂,生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能,改善其润湿性和粘接性;将PTFE浸人熔融的醋酸钾中,在适宜温度下处理形成具有一定活性的活化层;PTFE在一定配比的氢氧化钠、二丙烯基三聚氰胺混合液加热处理可以提高其表面活性;PTFE经过一定强度和募涞牡缭未理,可以形成可胶接的活化层。化学腐蚀改性,将PTFE经过一定化学试剂处理可以提高其表面活性,这些化学试剂可以是金属钠的氨溶液、萘钠四氢呋喃溶液、碱金属汞齐、五羰基铁溶液等。表面沉积改性,将PTFE浸渍在某些金属氢氧化物的胶体溶液中,使得胶体粒子沉积在PTFE表面。从而增大其湿润性,改善其表面活性,而易于与其他材料复合。上述表面改性方法主要适应于PTFE薄膜,通常PTFE薄膜进行适当处理后,可使其与其他材料很好粘接复合,从而广泛应用于化工防腐村里、密封制品及润滑装置的设计与制造中,其主导思想是引人极性基团,增加界面结合力。
2.2 填充改性
    在PTFE中加人填充剂,从而改善和克服PTFE的缺陷,目前填充PTFE制品是产量最大的PTFE树脂产品,值得注意的是在国外PTFE填充技术都是由PTFE树脂生产厂家完成,而我国PTFE填充技术都是由加工生产企业来完成。通过在PTFE树脂填充无机类、金属类和有机高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性和冷却性,这些填料要求能经受住PTFE的烧结温度;不与PTFE反应;另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。
    无机填充材料,常用无机材料主要有玻璃纤维、石墨、二硫化钼和碳纤畹取L畛銹TFE的玻璃纤维一般为无碱玻纤,填充量为15%-25%,复合后PTFE的耐磨度可增加 500倍以上,耐蠕变性和抗冷流性都有较大程度提高与改善;二硫化钼的加人可以有助于提高PTFE的硬度,降低初期的磨损量;石墨可以单独使用,也可以与玻璃纤维或炭黑配合使用,石墨填充的PTFE具有优良的耐化学药品性、压缩蠕变性和较好的导热性;少量碳纤维填充PTFE即可达到碳和石墨填充效果,而且具有极强的抗拉性能,但是碳纤维价格昂贵,应用受到一定限制。
    金属填充材料,为了改善PTFE的机械性能、导热性能和尺寸稳定性,通常采用铁、铜、铅、钼、钨、银等金属及其氧化物来填充PTFE,目前关于金属填充技术研究比较多,尤其是铜及其合金最为常用,铜粉填充PTFE可以提高制品的抗蠕变性、抗压强度、硬度及尺寸稳定性等。
    有机填充材料,用于填充PTFE的有机材料主要是有机纤维和高分子聚合物有机填充可使PTFE的耐热性、抗蠕变性、抗压能力、压缩、弯曲和耐磨性能得到改善。为了提高填充剂与PTFE的界面粘接性,防止烧结时分解,一般需要对填充剂进行适当处理,获得最佳的相容性和表面效应。
2.3 共混改性
    共混改性主要是利用PTFE的优异特点对一些树脂进行合金化处理,目前研究与应用前景看好,如PTFE/PA、PTFE/POM、PTFE/PC、PTFE/PI、PTFE/PPO、PTFE/PEEK、PTFE/PPS、PTFE/PES等合金产品源源不断被开发出来。
(l)PTFE改性聚甲醛,聚甲醛(POM)具有极好的力学、化学和电性能,广泛应用于汽臁⒌缱印⒕密机械和建材,近年来我国云南和江苏南通的规模化
聚甲醛项目建设,促进了我国聚甲醛工业生产与应用,但是POM存在着韧性差、缺口冲击强度较低等缺陷,为此国内外对POM树脂进行改性研究。国内采用冷压—热烧结工艺研制出一系列不同PTFE含量的POM/PTFE的共混物,可以明显改善摩擦磨损性能、韧性、抗蠕变性和外观;还有通过高速混合PTFE和增初增容改性后的POM挤出造粒制得合金粒料,使改性后POM的摩擦磨损性能得到明显改善,其改善机理在于PTFE转移膜的形成;国外通过机械共混方法制备多种POM/PTFE共混物,即POM分别与PTFE、涂覆偶旒罰TFE、经过化学处理的PTFE等数种PTFE共混,结果表明经过化学反应处理的、加偶联剂的PTFE与POM之间产生很强的粘附作用,具有非常优异的性能。
(2)PTFE改性聚苯硫醚,聚苯硫醚(PPS)具有优异的耐高温稳定性、阻燃性和电学性能,广泛应用于汽车、电气电子及机械等领域,成为特种工程塑料的第一大品种,目前国内四川大学等单位已经成功开发出年产数百吨的工业化装置,国内每年需要进口相当数量满足国内需求。但是PPS缺点在于耐冲击性能较差、而且加工成型困难。由于PTFE惰性表面很难与PPS进行粘接,日本从提高表面亲和力的观点出发,采用增旒烈越档土较嘟缑嬲帕Γ并采用在高剪切速率下进行混炼的技术,使该非相容体系合金化;国内利用PPS粉与混合剂混磨后,加人PTFE粉制成涂料,使得涂层具有优异的摩擦磨损性能、附着性、柔韧性和防粘性,其混合剂一般采用乙醇、水、二氧六环十二烷基磺酸钠的体系。PTFE/PPS合金炀隽薖PS熔体流动速率高、难以直接模塑成型的问题,在300℃以上仍能保持较高的力学性能,主要用于耐腐蚀的泵、阀、垫圈,以及动态密封、轴套、汽车引擎阀盖、色谱仪滑动密封件和导向件等。
(3)PTFE改性聚酰胺,聚酰胺(PA)在产能上位居工程塑料的首位,特别适宜于玻璃纤维和其他材料填充增强改性等,广泛应用于汽车、电子电器、包装、机械、日用消费品等众多领域,目前国内年消费量8万t/a以上,对PA的改性研究与应用国内起步较早,目前大量改性PA在多个行业使用,PA添加PTFE主要是提高其滑动性,据资料介绍,当PTFE填充量大于10%时,PA的Dδ湍バ悦飨缘玫教岣撸如在PA体系中同时添加能与其部分相容的线型低密度聚乙烯/丙烯—苯乙烯的共聚物5%,PTFE10%,二者协同效应非常好,无论是从提高复合材料的性能,还是降低成本方面考虑,都是非常理想的改性方法。
(4)PTFE改性聚酰亚胺,聚酰亚胺(PI)作为V中滦偷墓こ趟芰暇哂谐强的耐热、耐辐射与耐磨性,主要用于航空航天工业,近年来应用拓展到电子、汽车等领域,我国研究与生产起步较早,目前形成十余家科研单位,并有部分产品出口。国外由33%PTFE、2%炭黑和65%可溶性PI组成的复合材料是摩擦磨损性能十分优异的无油润滑材料,如国外RTP公司采用热塑性聚酰亚胺与PTFE进行共混或混加其他磨耗剂与填料的技术开发了RTP4200系列产品,可用于汽车发动机罩下部件、航空航天设备和办公电子设备等。
(5)PTFE改性聚醚醚酮,聚醚醚酮(PEEK)是一种新型工程塑料,具有高强度、耐热性和阻燃性,PEEK复合材料在航空航天、电子电气等领域获得广泛应用。国内研究单位利用PEEK的良好力学性能和高耐热性、PTFE的低摩擦系数,配以助剂改进加工工艺,通过熔融共混制备PEEK/PTFE共混物,并用玻璃纤维/碳纤维混合纤维增强以提高其力学性能,开发一种工艺性能好且能注射成型的无油K滑、耐高温、低摩擦的材料,用作高温发动机部件。
(6)PTFE改性聚间苯二甲酰间苯二胺,聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)是一种力学性能、耐高温性远高于其他脂肪族的聚酰胺,是一种理想的自润滑材料基本树脂,主要用作滚珠轴承、转动齿轮、活塞环等,为了进一步改善材料的摩擦学性能,需要采用润滑性填料改善摩擦磨损性能。国内利用高速混合装置使PMIA粉末与PTFE充分混合,并通过压缩浇铸得到样品,经过实验表明,当PTFE含量为20%时共混物具有最低的摩擦系数。
(7)PTFE改性线型低密度聚乙烯,线型低密度聚乙烯(LLDPE)是一种最常用贤ㄓ盟芰掀分郑其易被紫外线、热和氧侵蚀变脆,因此对LLDPE进行改性以延长其寿命,但是在提高LLDPE紫外线稳定的同时往往其力学性能下降,为了兼顾两者,采用PTFE对其改性可以有效解决这些问题,如果国外报道利用γ射线辐射粉体PTFE,同时用硅烷偶联剂处理,用表面处理后的PTFE填充改性LLDPE后,不仅可以提高PTFE和LLDPE的粘接性,又可以提高共混物的力学性能,通过测试LLDPE的加工性和紫外线稳定性得到明显提高。
(8)其他,除上述介绍外,PTFE与其他多种工程塑料的共混国内外也进行大量研究,如PTFE与无定型高聚物聚醚砜(PES)进行共混,F以明显提高PES的润滑性能,英国ICI公司和日本住友化学相继开发出PTFE改性的系列耐磨耗的PES新产品;PTFE与聚苯醚(PPO)共混物,综合了PPO耐热性、力学特性和尺寸稳定性与PTFE的耐磨润滑性,这种共混合金特别适合制成整体和大型轴承部件;聚(邻苯二甲酸—二酚基丙烷)树脂是一种非晶性透明聚合物,具有很多优异性能,但是其耐化学药品和自润滑性差,采用PTFE改性后,耐化学性和自润滑性明显提高;日本帝人化成开发的PTFE与聚碳酸酯(PC)共混合金特别适宜生产机械、车辆、电器等设备的齿轮凸轮和轴承等制品。
除以上改性方法外,在线型PTFE巧弦人少量非氟基团,进行嵌段接枝以破坏其对称性,从而得到可热塑性塑料加工方法加工的改性PTFE,加工性能大为改善,日益受到业内重视,另外如PTFE分散液、PTFE微粉和膨胀型PTFE等因为加工性能优异倍受重视。
3 加工与应用
    PTFE的熔点高、熔融嵌群艽螅且对于无定形状态下的剪切很敏感,容易产生熔体破裂,因此不能采用熔融挤压、注射成型等常规的热塑性塑料成型工艺,只能采用类似粉末冶金的方法进行烧结成型。填充的PTFE的制造与PTFE的成型一样,可以采用预成型、自由烧结加工,也可以采用柱塞挤出法成型,上述加工且找话闶屎嫌谝欢ū诤竦牟品,而不适应于PTFE薄膜的加工,近年来国内进行大量研究,比较成熟的加工技术有:
    针对分散性PTFE树脂,进行压延加工;利用这种树脂的低凝聚力和纤维化特性,把PTFE水乳液添加到粉末状体系中,搅拌一定时间,PTFE原纤维络住粉俏铮然后将其压缩,使粉状体变成固体,将这种固体压延,可以得到PTFE填充改性的薄膜。
    利用PTFE烧结产品硬度低、韧性好的特点,进行金属车削加工。用车削加工的PTFE薄膜厚度可以达0.04mm左右,这种薄膜的机械性能较好,加工中不加任何物质,杂质含量低俏薅荆可以用于医学领域。
    另外还有一种常规挤出法和压延法的合成方法的挤压加工,树脂不经过熔融塑化,直接进行生料加工。该法是利用PTFE在压缩力的作用下可产生剩余变形特性,且加人一定助剂,剩余变形还可以增大,通常是将加人助挤剂的PTFE物料压制且欢密度的型环,放人挤出机中适当加热,挤出细条后,最后送人压延辊上压延成薄膜。
    PTFE加工除以上介绍一次加工工艺外,还有一些新开发的二次加工技术值得关注,如PTFE真空成型技术、热压成型与热吹塑成型技术、等压成型加工技术等。
    PTFE是耐腐蚀管道、管件、波纹管、泵体、阀门、釜、槽、塔和各类标准设备的耐腐蚀衬里首选材料;作为密封材料在机械、石化、交通运输、纺织和建筑行业使用十分广泛;PTFE还可用做阀门、轴承、活塞环、导轨等要求耐蚀和底摩擦件;根据PTFE薄膜处理后具有选择透气性,可用做分离材料,有选择的透过气体或液体,尤其是过滤腐蚀性液体;近年来国外开发的将PTFE膜用作人造器官,如人造血管、心脏瓣膜等。而且许多新的应用技术和领域不断被开发出来,PTFE及其改性材料展现了良好的发展前景。
    根据目前国内外研究生产与应用状况梦夜应该大力发展改性PTFE的材料,使其商品化、系列化、高性能化,尤其重要的是优先发展需求量大流动性好玻璃纤维、碳纤维、石墨、铜粉填充的PTFE,充分利用我国稀土资源,开发稀土填充PTFE和纳米改性PTFE新品种将是我国今后重点的研究方向。
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