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聚四氟乙烯材料特点

上一篇 / 下一篇  2010-08-30 09:40:43 / 个人分类:材料特性

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物理性能:

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-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;无毒害具有生理惰性;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。
 
  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9095%,熔融温度为327342。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。

  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4080326千克力/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(252501012×10-5/
聚四氟乙烯-196260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。

 

化学性能:

 

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药品侵蚀。
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擦系数。


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:限氧指数在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)。聚四氟乙烯不吸潮,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346.94484.88kJ/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。聚四氟乙烯在260370420时的失重速率(%)每小时分别为1×10-44×10-39×10-2。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。


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徐好狗的高级玩具 引用 删除 hoggy   /   2010-09-01 09:48:07
30年前四氟曾经还是2万以上每公斤,现在只有100了。四氟已经很普通了,现在杜邦有一大堆超级高分子塑料,性能远超四氟。几万块一公斤的塑料真是又爱又恨,舍不得用呀。
Hands on the Quadrupole 引用 删除 yong.chen.gss   /   2010-08-30 16:19:40
5
 

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