聚四氟乙烯的性質(zhì)

概述
　　聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，一般稱作“不粘涂層”或“易潔鑊物料”；是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，幾乎不溶于所有的溶劑。同時(shí)，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點(diǎn)，它的摩擦系數(shù)極低，所以可作潤(rùn)滑作用之余，亦成為了易潔鑊和水管內(nèi)層的理想涂料。
聚四氟乙烯(PTFE)
　　聚四氟乙烯（英文縮寫(xiě)為T(mén)eflon或[PTFE,F4]）,被美譽(yù)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。它是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性(是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融金屬鈉和液氟外，能耐其它一切化學(xué)藥品，在王水中煮沸也不起變化，廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的)、密封性、高潤(rùn)滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力、耐溫優(yōu)異（能在+250℃至-180℃的溫度下長(zhǎng)期工作）。聚四氟乙烯它本身對(duì)人沒(méi)有毒性，但是在生產(chǎn)過(guò)程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認(rèn)為可能具有致癌作用。
　　溫度 -20～250℃（-4～＋482°F），允許驟冷驟熱，或冷熱交替操作。
　　壓力 -0.1～6.4Mpa（全負(fù)壓至64kgf/cm2）（Full vacuum to 64kgf/cm2）
　　它的產(chǎn)生解決了我國(guó)化工、石油、制藥等領(lǐng)域的許多問(wèn)題。聚四氟乙烯密封件、墊圈、墊片. 聚四氟乙烯密封件、墊片、密封墊圈是選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹(shù)脂模塑加工制成。聚四氟乙烯與其他塑料相比具有耐化學(xué)腐蝕與的特點(diǎn)，它已被廣泛地應(yīng)用作為密封材料和填充材料。
　　用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。一般應(yīng)用于性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達(dá)、高頻通訊器材、無(wú)線電器材等。分散液可用作各種材料的絕緣浸漬液和金屬、玻璃、陶器表面的防腐圖層等。各種聚四氟圈、聚四氟墊片、聚四氟盤(pán)根等廣泛用于各類防腐管道法蘭密封。此外，也可以用于抽絲，聚四氟乙烯纖維——氟綸（國(guó)外商品名為特氟綸）。
　　目前，各類聚四氟乙烯制品已在化工、機(jī)械、電子、電器、軍工、航天、環(huán)保和橋梁等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中起到了舉足輕重的作用。
　　聚四氟乙烯(PTFE)使用條件行業(yè) 化工、石化、煉油、氯堿、制酸、磷肥、制藥、農(nóng)藥、化纖、染化、焦化、煤氣、有機(jī)合成、有色冶煉、鋼鐵、原子能及高純產(chǎn)品生產(chǎn)（如離子膜電解），粘稠物料輸送與操作，衛(wèi)生要求高度嚴(yán)格的食品、飲料等加工生產(chǎn)部門(mén)。
使用優(yōu)點(diǎn)
　　耐高溫——使用工作溫度達(dá)250℃。
　　耐低溫——具有良好的機(jī)械韌性；即使溫度下降到-196℃，也可保持5%的伸長(zhǎng)率。
　　耐腐蝕——對(duì)大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、水和各種有機(jī)溶劑。
　　耐氣候——有塑料中最佳的老化壽命。
　　高潤(rùn)滑——是固體材料中摩擦系數(shù)最低者。
　　不粘附——是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)。
　　無(wú)毒害——具有生理惰性，作為人工血管和臟器長(zhǎng)期植入體內(nèi)無(wú)不良反應(yīng)。
　　聚四氟乙烯相對(duì)分子質(zhì)量較大，低的為數(shù)十萬(wàn)，高的達(dá)一千萬(wàn)以上，一般為數(shù)百萬(wàn)（聚合度在104數(shù)量級(jí)，而聚乙烯僅在103）。一般結(jié)晶度為90～95％，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個(gè)螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個(gè)高分子鏈的表面。這種分子結(jié)構(gòu)解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于19℃時(shí)，形成13／6螺旋；在19℃發(fā)生相變，分子稍微解開(kāi)，形成15／7螺旋。
　　雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ／mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時(shí)，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時(shí)的失重速率（％）每小時(shí)分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見(jiàn)，聚四氟乙烯可在 260℃長(zhǎng)期使用。由于高溫裂解時(shí)還產(chǎn)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護(hù)并防止聚四氟乙烯接觸明火。
　　力學(xué)性能 它的摩擦系數(shù)極小，僅為聚乙烯的1／5，這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。
　　它在250℃的溫度下不熔化，在-260℃的超低溫中不發(fā)脆。聚四氟乙烯光滑異常，連冰都比不過(guò)它；它絕緣性能特別好，報(bào)紙厚的一層薄膜，便足以抵擋1500V的高壓電。
　　聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度范圍內(nèi)均保持優(yōu)良的力學(xué)性能，全氟碳高分子的特點(diǎn)之一是在低溫不變脆。
　　耐化學(xué)腐蝕和耐候性 除熔融的堿金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學(xué)試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無(wú)變化，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在300℃以上稍溶于全烷烴（約0.1g／100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對(duì)氧、紫外線均極穩(wěn)定，所以具有優(yōu)異的耐候性。
　　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(xué)性能均明顯下降。
　　聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯經(jīng)自由基聚合而生成。工業(yè)上的聚合反應(yīng)是在大量水存在下攪拌進(jìn)行的，用以分散反應(yīng)熱，并便于控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力／厘米2壓力下進(jìn)行，可用無(wú)機(jī)的過(guò)硫酸鹽、有機(jī)過(guò)氧化物為引發(fā)劑，也可以用氧化還原引發(fā)體系。每摩爾四氟乙烯聚合時(shí)放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。
　　應(yīng)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(jī)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。