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聚四氟乙烯PTFE四氟乙烯-乙烯共聚物（ETFE）透光、质轻、自清洁、高强度、耐割、阻燃BeijingNationalAquaticsCenter（水立方）目录一、聚四氟乙烯的简介和定义二、聚四氟乙烯的性质三、聚四氟乙烯的制备四、聚四氟乙烯的发展历史五、聚四氟乙烯的应用一、PTFE简介聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。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，也可应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通[1]讯器材、无线电器材等。1.聚四氟乙烯树脂是聚四氟乙烯的均聚物2.其英文缩写为PTFE，分子结构式定义1.基本性能PTFE是不透明的蜡状粉末，密度为2.14~2.20g/cm-3,是数值材料中最大的。二、PTFE的性质PTFE是一种软而弱的树脂2、PTFE的化学性能1.耐大气老化性：耐辐照性能和较低的渗透性。2.不燃性：限氧指数在90以下。3.耐酸碱性：不溶强酸、强碱和有机溶剂(包括魔酸，即氟锑磺酸)。4.抗氧化性：能耐强氧化剂的腐蚀。5.酸碱性：呈中性。3、PTFE的物理性能密度：2.1–2.3g/cm³•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—具有塑料中最小的摩擦系数(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，报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压;比冰还要光滑。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：聚四氟四乙烯棒材、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：CF3(CF2CF2)nCF3。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。•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。聚四氟乙烯在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。4、PTFE的力学性能主要的性能PTFE分子间或与其他分子间的物理吸引作用力很小01极低的摩擦系数和良好的自润滑性02磨损性能不好03力学性能不高（拉伸强度、弯曲强度、刚性、硬度耐疲劳）04受载荷容易发生蠕变现象，“冷流性”PTFE大分子间的缠结难发生PTFE是非极性聚合物PTFE螺旋形构象链的刚性强，难弯曲•PTFE具有优异的耐热性和耐寒性，长期使用温度为-195~250℃。短期可在300℃使用。260℃开始发生化学变化，超过350℃会降解。•PTFE的线性系数较大；而且还随着温度的提高而有明显的增大。5.PTFE的热性能℃四氟乙烯单体易爆、易自聚。储存是应该避免与氧接触、并加入阻聚剂1.单体的制备2、聚四氟乙烯单体的成型方法①模压法②推压法③缠绕法④滚压法⑤挤压法⑥粘接法⑦热定型法3、聚四氟乙烯合成工艺氯仿01二氟一氯甲烷热裂解、脱氯四氟乙烯过氯化物聚四氟乙烯04热裂解时，二氟一氯甲烷预热到400℃，与950~1000℃的过热蒸汽以1.5~10的摩尔比混合，进入用抗腐蚀材料制成绝热反应器，温度700~900℃，压力0.01~0.02MPa,停留时间0.05~1s,转化率为75%~80%乳液聚合，可得粒径更小的PTFE树脂颗粒。乳化剂：全氟烯酸悬浮聚合，可得粒径为35~500umdePTFE树脂颗粒本体聚合，但易燃易爆工业上不采用4.聚合方法致癌物质5.聚四氟乙烯的使用优点耐高温耐低温使用工作温度达250℃具有良好的机械韧性，即使温度下降到-196℃，也能保持5%的伸长率。耐腐蚀高防滑对于大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。是固体材料中摩擦系数最低者不粘附无毒害是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质具有生理惰性，作为人工血管和脏器植入体内无不良反应不足之处：1、聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变)，这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时，为密封严密而把螺栓拧得很紧，以致超过特定的压缩应力时，会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。2、PTFE具有突出的不粘性，限制了其工业上的应用。它是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。3、PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时，如果对这方面性能注意不够，很容易造成损失聚四氟乙烯的发展史•1938年，美国DuPont公司开始试制PTFE，1945年投产。20世纪50年代，英国、苏联、联邦德国、法国、意大利和日本也实现了PTFE的工业生产。•国内上海合成橡胶研究所砚为上海市有机氟材料研究所)于1965年完成中试投产。目前生产PTFE的还有上海电化厂、晨光化工研究院等单位。五、PTPE的应用低摩擦系数耐高低温防腐蚀耐热的密封件化工设备、机械上的防腐零件医疗用高温消毒用品、人造血管塑料加工、食品工业、家用品的防粘层电子电器上的绝缘材料各种活塞环、轴承、导轨等电子电器上的绝缘材料医疗上消毒用品、人造血管密封用途1、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人。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、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。3、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。在人造血管中的应用膨体聚四氟乙烯-EPTFE是有聚四氟乙烯树脂在助剂的作用下混合均匀，通过挤压成型，然后精细干燥、拉升热定型，在特定的模剧下形成模具