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PTFE应用如此广泛,真不愧是“塑料之王”!
时间:2020-11-30 23:28 点击次数:
      聚四氟乙烯(PTFE)是目前应用最广泛的一种氟聚合物,是塑料中最耐化学腐蚀、具有最佳介电性能和宽广工作温度范围的品种,被人们称为“塑料王”。

PTFE具有耐高温(可长期在200~260℃的温度范围内使用)、耐低温(可在-100℃以下长期使用)、耐腐蚀(具有极高的化学惰性)、耐气候(极高的耐大气老化性能)、高润滑(具有极小的摩擦系数)、不粘附(表面张力极低,不易粘附)、人体相容性好(具有很好的生理惰性,无毒)、电绝缘性好(绝缘性高,且不受温度、湿度的影响)等一系列的使用优点,PTFE的这些特性,均与其分子构型有着密切的关联。

PTFE的分子结构与聚乙烯类似,是一种对称且没有支链的线型高分子,故分子不显极性,如下图所示:

由于分子间未成键氟原子之间互相排斥力很大,使得PTFE的碳链发生扭转,成为螺旋形结构,而氟原子正好把碳原子主链完全覆盖,很好地阻止了碳原子与其他物质发生反应。此外,氟碳键具有很高的键能,为466KJ/mol,是所有化学单键中键能最高的,因此PTFE的稳定性非常高。

然而,PTFE也存在自身的不足,主要表现为具有冷流性,线性膨胀系数大,导热性、耐磨性、耐蠕变性差以及具有突出的表面不粘性等,PTFE 的这些缺陷使其应用在一定程度上受到了限制。

我国是研究和生产PTFE较早的国家之一,但以往主要是以应用外国技术进行一些简单加工为主,深入研究较少,整体生产水平和工艺技术不高。随着多年的积累和发展,尤其是最近的十多年来,我国氟化工行业技术水平有了飞速的发展。国内目前有东岳、晨光、三爱富、巨化、梅兰等14家企业生产PTFE,生产能力在万吨以上的有5家。既然PTFE的性能如此特殊,那么它通常运用在哪些领域呢?

      化学领域

PTFE在已知的任何一种液体中,既不溶解也不溶胀,所以PTFE制件在任何腐蚀介质中,无论使用多久,尺寸均无变化。PTFE制造的大型薄壁容器广泛应用于使用腐蚀性液体的实验室及工厂的实际操作中,此外,它还被广泛地应用于密封件、管道内衬、泵、阀等。

      机械领域

无论何种机械设备,在运转时互相滑动面都需要润滑来降低摩擦因数,减少机件的磨损和发热,以保证机械设备的正常运转能力、精度和动力消耗。PTFE的低摩擦系数和自润滑性,使它大量用于制造轴承、活塞环、机床导轨和密封材料,但由于其造价较为昂贵,通常被用在精密仪器或者需要耐酸碱的环境中。

      电气领域

PTFE具有实际上既不取决于温度和频率影响的卓越介电性质,同时又具有极高的热稳定性,所以成为了一种无法替代的电绝缘材料,特别是在高频高温以及在潮湿环境中。

如今多种形式的PTFE材料在电子电气绝缘领域内发挥了重要作用。PTFE玻璃漆布与玻璃布用于制作高温高频的绝缘材料,可用在卫星通讯及计算机等方面;PTFE薄膜用于制作电容器,作为仪器间的绝缘层、衬垫、电缆等;不同口径的PTFE薄壁管分别用于引出线套管、热收缩管及螺旋管、发电机的绝缘引水管等。

      建筑领域

PTFE膜结构是一种全新的建筑结构形式,它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学·计算机技术等为一体,具有很高技术含量。

通过在超细玻璃纤维织物上涂PTFE树脂,PTFE膜材重量轻、强度高、防火难燃、自洁性好,不受紫外线影响、抗疲劳、耐扭曲、耐老化、使用寿命长,具有高透光率,热吸收量很少的特点。正是因为这种跨时代的膜材料的发明,使膜结构建筑成为现代化的永久性建筑。

当前国外对这种膜材的开发和应用比较成熟,生产厂家也很多,如德国Mehler公司、Verseidag公司,日本Taiyoko-gyo公司、中兴化成工业株式会社、美国Chemfab公司、沙特阿拉伯ObeiKan公司等。

      医疗领域

PTFE具有耐水性、生理惰性以及不粘性,因此在许多组织修复材料和人工脏器材料中用到,比如人工血管、心脏修补膜等。而且,PTFE最大的优点是能用任何方法消毒,用高压加热或用各种消毒剂处理均不会变性,因此在缝合线、消毒垫、注射针等医疗器械中均有广泛运用。

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