PTFE (Polytetrafluoroethylene) dalcon™

PTFE (Polytetrafluoroethylene) dalcon™

PTFE dalcon™ 中文名称为聚四氟乙烯,英文名Polytetrafluorothylene,是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料,具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。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、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品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。被美誉为“塑料之王”。聚四氟乙烯的基本结构为. - 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。


聚四氟乙烯是由杜邦公司的Roy Plunkett于1938年意外发现,当他尝试制作新的氯氟碳化合物冷媒时,四氟乙烯在高压储存容器中聚合(容器内壁的铁成为聚合反应的催化剂)。杜邦公司在1941年取得其专利,并于1944年以Teflon®的名称注册商标,此商标后来也成为聚四氟乙烯的通称。因为发音的缘故,被译成铁氟龙、铁富龙、特富龙、特氟隆等等(皆为Teflon 的译音)。


  聚四氟乙烯为白色晶体,密度在2.14-2.10g/cm3之间,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。


  由于PTFE分子链中的氢全被电负性极大的氟所取代,形成完全对称的,能量处于最低状态的结构,所以它的化学性质最稳定,在任何浓度的强酸、强碱和强氧化剂中都不被腐蚀,即使在高温状态下也是如此,其化学稳定性超过玻璃、陶瓷和不锈钢,它的热稳定性也很优异,在350℃时才开始熔化,超过500℃时才分解。在250℃环境中长期使用性能几乎不变,在-180℃也不脆化。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。

  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。


PTFE离型膜主要特性:
  1、不粘性:几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。

  2、耐高低温性:特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃,一般在温度-190~260℃之间可连续使用,具有显著的热稳定性,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不融化。

  3、滑动性:特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间。

  4、抗湿性:特氟龙涂膜表面不沾水和油质,生产操作时也不易沾溶液,如粘有少量污垢,简单擦拭即可清除。停机时间短,节省工时并能提高工作效率。

  5、耐磨损性:在高负载下,具有优良的耐磨性能。在一定的负载下,具备耐磨损和不粘附的双重优点。

  6、耐腐蚀性:特氟龙几乎不受药品侵蚀,可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

  7、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。

  8、不燃性:限氧指数在90以下

9、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。


聚四氟乙烯在各行业中的应用

1、聚四氟乙烯(PTFE)在防腐蚀性能的应用
  由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊 。而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。

  密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度高于100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。

2、聚四氟乙烯(PTFE)的低摩擦性能在载荷方面的应用
由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑,比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污, 就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑(直接承受载荷)的最理想材料。这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的。其具体用途包括用于化工设备、造纸机械、农业机械的轴承,用作活塞环、机床导轨、导向环;在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块,以及用作桥梁支座和架桥转体等。

3、聚四氟乙烯(PTFE)在电子电气方面的应用

PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;利用氟塑料薄膜对氧气透过性大,而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性,可制造氧气传感器;利用氟塑料在高温、高压下发生极向电荷偏离现象的特性,可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等;利用其低折射率的特性,可制造光导纤维。

4、聚四氟乙烯(PTFE)在医疗医药方面的应用
  膨体PTFE材料是纯惰性的,具有非常强的生物适应性,不会引起机体的排斥,对人体无生理副作用,可用任何方法消毒,且具有多微孔结构,从而可用于多种康复解决方案,包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。

5、聚四氟乙烯(PTFE)的防粘性能的应用
  PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质,同时还具有耐高低温优良的特性,从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。其防粘工艺主要包括两种:把PTFE部件或薄片安装在基体上,以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。

  随着材料应用技术的不断发展,PTFE材料的三大缺点:冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在逐渐被克服,从而使它在光学、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。


其他聚四氟乙烯产品:
1、通用材料
各种棒、管、板膜、带、绳、盘根、垫片,及用石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维作为填充物,来提高纯聚四氟乙烯力学性能.

2、防腐类
a.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;
b.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;
c.热交换器;
d.波纹伸缩管;
e.阀门及泵的主要部件;
f.钢丝增强满压软管;
g.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、防风得暖的雨具运动服、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。

3、密封类
a.静密封:夹层垫片;坐料带;弹性密封带;
b.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。

4、承荷类
a.填充聚四氟乙烯轴承,用于食品化工造纸、纺织机械;
b.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;
c.聚四氟乙烯纤维轴承的聚四氟乙烯纤维与玻纤或其他纤维混纺的复合织物制成的轴承内衬,用于低速高负荷;
d.填充聚四氟乙烯活塞环,导向环,机床导轨和桥梁滑块;

5、绝缘类:
a.电线电缆的C级绝缘材料;
b.双水内冷汽轮发电机定子和转子引水管和热电偶的护套;
c.高频、超高频通讯设备和雷达的微波绝缘材料;
d.印刷线路基板及马达、变压器(含气体变压器)绝缘材料;
e.空调、电子炉、各种加热器及六氟化硫断路器的绝缘材料;

6、防粘类:
a.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;
b.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;
c.聚乙烯袋装封口的热合套防粘材料;
d.防粘涂层——用于厨房用锅、烘面包的烤模、冷冻食品储存托盘、电熨斗托底、复印机夹辊;

7、耐温类:
a.微波炉的驱动传动装置,如微波炉的连轴器、滚轮;
b.各种制冷机、空调、制氧机、压缩机的耐温配件;

8、其他类:
a.人体代用动脉、静脉血管、心脏膜;
b.内窥镜、钳导管,气管;
c.其他管、瓶、滤布等医疗器材

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