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聚四氟乙烯的结构、性能与应用

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浏览:- 发布日期:2019-08-28 10:51:24【
化工新材料是 “十二五”期间重点发展的七大战略性新兴产业之一。在 《新材料产业 “十二五”发展规划》中,氟塑料作为高性能氟材料位列其中,表明氟塑料符合我国“十二五”规划新材料产业发展方向,已被国家提升到非常重要的战略地位。作为特种工程塑料,聚四氟乙烯(PTFE)一直是用量最大的氟塑料,全球产量与消费量快速增加,目前全球氟树脂的消费量约为30万t,其中聚四氟乙烯70%左右。聚四氟乙烯具有高度的化学稳定性、极强的耐高低温性能、突出的不黏性、异常的润滑性以及优异的电绝缘性和抗辐射性、极小 的吸水率等,使得其在航空航天、机械、石油化工、建筑、电子电器、医疗器械和纺织等领域具有广泛的应用。
一、PTFE纤维的结构与性能
1.1 PTFE纤维的分子结构
PTFE为全氟化直链高聚物,是一种高度对称的非极性高分子化合物,其结构为大分子线型结构,且分子链呈螺旋形构象。按照表观颜色的不同,PTFE纤维可分为棕色纤维和白色纤维两种。棕色PTFE纤维通常是以载体纺丝得到,这种纤维非常柔软,且摩擦因数低,广泛用于机械行业,无油,动、静抗磨领域。白色PTFE纤维一般是由膜裂切割法制得,此纤维制成的滤料可以提高过滤截面,从而提高过滤的精度。
1.2 PTFE纤维的性能
1.2.1 耐化学性
PTFE分子中的“C—F”键具有极高的键能,分子链呈螺旋形构象,且为非极性和结晶结构,使得PTFE具有极优异的耐化学性。除元素氟和强氟化介质(如三氟化氯)、熔融碱金属以及300℃的氢氧化钠以外,PTFE几乎不受任何化学试剂的腐蚀,所有的强酸、强碱、强氧化剂、盐类对PTFE均无影响,甚至在王水中煮沸,其质量和性能也都没有任何变化。对于有机化合物,除了芳烃和卤化胺类对其有轻微的溶胀外,其他有机溶剂对PTFE都没有影响,所以被誉为“塑料王”。
1.2.2热学性能
PTFE具有极优异的耐高低温性能 ,可长时间在-190~260℃的温度范围内使用,不但能够承受高达290℃的瞬间高温 ,而且在-260℃的低温下不发脆 ,还可保持一定的挠曲性。因此在一些恶劣的环境下,经常用到 PTFE制品。
1.2.3力学性能
由于PTFE分子链为非极性,其大分子间相互吸引力很小;加之分子链为无支链的高钢性链,缠结很小,导致PTFE力学性能不佳。PTFE在负荷长期作用下,蠕变较大,易发生冷流现象。但其耐疲劳性优异,一般不会出现永久性的疲劳破坏。除上述优异性能外,PTFE还具有良好的阻燃性能,优异的润滑性 、拒水性和电绝缘性能,抵御紫外线抗老化性能等。
二、PTFE纤维的应用
2.1过滤材料
PTFE纤维在高温烟气过滤方面有着重要的作用。采用 PTFE纤维或PTFE纤维同其他耐高温纤维混合,可制成高温复合过滤毡,该滤料具有很好的耐腐蚀、耐高温、耐摩擦等性能,适用于高温、高湿、高黏性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体的工业烟尘净化,是其他过滤材料所无法比拟的。
近年来,PTFE纤维在医学上的应用越来越广泛,如可用于人造血管,人工心脏瓣膜和人工心脏辅助装置,人造韧带和人造食道等。此外,PTFE纤维还可用于普通外科和整形外科的手术缝合等,如比较常见的整容手术隆鼻和整形下颌就是采用 PTFE作为填充材料。
2.3纺织工业
PTFE纤维可用来制造高性能的缝纫线、耐热与耐化学等性能要求高的其他纺织品,以及医用纺织品和耐磨服装的耐擦伤拼料。例如用含有PTFE纤维的耐摩擦运动袜,在自行车及其他运动中,可防止运动员的脚产生水泡。
2.4其他应用领域
PTFE纤维在其他领域也有着广泛的应用,如可用于轴承和低摩擦率零部件、离子交换、密封填料等。也可以作为造纸、食品和纺织领域的机械设备零件无油润滑的最理想材料。PTFE可用作不粘锅和微波炉的内胆。此外,作为一种极佳的绝缘材料,PTFE 在电信、计算机、测试与测量、国防、航空与航天市场等诸多高性能、高挑战性的领域也有广泛的应用。同时,由于其固有的低损耗与介电常数,PTFE纤维还可以用来制备电线和电缆的绝缘材料等。

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