聚四氟乙烯懸浮樹脂的特點(diǎn)及應(yīng)用

賀萬(wàn)一

(天津市天塑濱海氟塑料制品有限公司，天津 300350)

PTFE是白色，具有蠟狀感的熱塑性樹脂，它是由單體四氟乙烯經(jīng)自由基聚合得到的全氟化聚合物，結(jié)構(gòu)為(CF2CF2)n，是完全對(duì)稱的非極性的線性高分子，沒(méi)有支鏈，所以具有高度的結(jié)晶性,PTFE的分子鏈由平面鋸齒組成，由于C-C鏈段周圍過(guò)密的氟原子的立體障礙，從而形成螺旋結(jié)構(gòu)，這使得聚四氟乙烯具有很優(yōu)異的介電性能，耐腐蝕性，疏水性和疏油性，并具有寬的使用溫度和很小的摩擦系數(shù)，PTFE的優(yōu)異性能使它成為尖端科學(xué)，軍事工業(yè)及機(jī)械，冶金，石油化工等領(lǐng)域不可缺少的材料。它可用作高級(jí)防腐材料，密封材料，絕緣材料，也可作代用血管，人工心肺裝置，消毒保護(hù)器等[1]。

1 聚四氟乙烯懸浮樹脂的特點(diǎn)

1.1 聚四氟乙烯懸浮分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

PTFE的碳-氟鍵的鍵能很高，因此，碳-氟鍵的斷裂需要很高的能量。從加熱提供熱量的角度，即使加熱到500℃也不會(huì)斷裂；氟原子半徑(0.6?)比氫原子半徑(2.8nm)大得多，碳-碳鍵的鍵長(zhǎng)為1.31?，因此，氟原子正好很嚴(yán)密地把碳包圍在其中，使碳鏈難以遭受其它元素的攻擊；氟原子的電負(fù)性很大，氟原子間有很大的排斥力，因而不能自由旋轉(zhuǎn)，整個(gè)分子比較僵硬，加之對(duì)稱性好，所以易于結(jié)晶；PTFE分子對(duì)稱排列，分子沒(méi)有極性，大分子間與其它物質(zhì)分子間吸引力很小，所以摩擦因數(shù)很小[1]。

1.2 聚四氟乙烯懸浮樹脂加工特點(diǎn)

聚四氟乙烯是四氟乙烯單體經(jīng)懸浮聚合得到的不親水粉料，密度為2.14～2.20g/cm3,在塑料中密度最大，結(jié)晶呈六方晶系(19℃以上)或三斜晶形(19℃以下)，熔融溫度為327℃。在熔點(diǎn)以上呈透明凝膠狀，但幾乎沒(méi)有流動(dòng)性，在380℃時(shí)，熔融粘度為1011泊左右，所以不適于熔融擠出，注射成型，而采用將樹脂模壓成型后再熔點(diǎn)以上燒結(jié)的方法加工[2]。

2 聚四氟乙烯懸浮樹脂制品應(yīng)用

2.1 在化工領(lǐng)域的應(yīng)用

聚四氟乙烯懸浮樹脂有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕和老化性能，除少數(shù)金屬元素及化合物對(duì)它有腐蝕外，其它諸如強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，油脂，有機(jī)溶劑對(duì)它均無(wú)作用；PTFE還具有優(yōu)良的耐高低溫性能，使用溫度在-200～260℃之間；基于這些特性，聚四氟乙烯懸浮樹脂制品可應(yīng)用于化工防腐，密封等。

近代化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程涉及到高腐蝕性流體，有些反應(yīng)和分離過(guò)程以及物料的輸送更是出現(xiàn)高溫，有機(jī)溶劑和腐蝕性介質(zhì)等同時(shí)出現(xiàn)的情況，因此管道和閥門的材料要求同時(shí)具備耐高溫和耐腐蝕性的特點(diǎn)，聚四氟乙烯懸浮樹脂的制品能夠滿足此條件，而且使用壽命長(zhǎng)[3]。

QB/T4877-2015中規(guī)定SFG-Ⅱ-B為流體輸送管材，管材密度為2.13～2.20g/cm3，縱向拉伸強(qiáng)度大于20MPA，縱向斷裂標(biāo)稱應(yīng)變大于220%，電火花無(wú)擊穿，不滲漏，無(wú)裂紋，縱向尺寸變化率正負(fù)1.5%[4]。

2.2 在電子電氣方面的應(yīng)用

PTFE具有優(yōu)異的介電性能，同時(shí)耐溫范圍寬，尤其是在260℃下能夠長(zhǎng)期使用，還能夠在化學(xué)腐蝕環(huán)境中使用，0.025薄膜可耐500V高壓，以PTFE懸浮樹脂的壓延膜為基材的電線電纜可在航空航天，深海開采，汽車等領(lǐng)域應(yīng)用。

QB/T4876-2015中規(guī)定Ⅰ型為電氣型薄膜，可根據(jù)工藝分為定向和不定向，根據(jù)顏色分為本色和彩色，本色的定向膜要求密度為2.13～2.29g/cm3，拉伸強(qiáng)度大于等于50MPa,斷裂伸長(zhǎng)率大于等于60%，電氣強(qiáng)度大于等于大于等于150kV/mm[5]。

PTFE無(wú)論是從介電常數(shù)還是介電損耗都顯示出良好的性能，PTFE的介電常數(shù)是2.1，在溫度-40～250℃范圍內(nèi)和頻率5Hz～10GHz范圍內(nèi)保持不變，在2～3年的周期內(nèi)測(cè)定的介電常數(shù)沒(méi)有變化[6]。所以特別適合用于和高頻有關(guān)的電線，隨著社會(huì)和科技的不斷發(fā)展，PTFE薄膜已經(jīng)廣泛的使用于基站建設(shè)，雷達(dá)，印刷電路板領(lǐng)域，未來(lái)還會(huì)大量的用于5G，物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

2.3 在機(jī)械方面的應(yīng)用

PTFE具有極低的摩擦系數(shù)和固體潤(rùn)滑性，粘附性差，對(duì)剛摩擦因數(shù)為0.04，自身為0.01～0.02。PTFE靜摩擦系數(shù)低于其動(dòng)摩擦系數(shù)，因此在應(yīng)用于軸承時(shí)不會(huì)在運(yùn)動(dòng)開始前克服較高摩擦系數(shù)而出現(xiàn)黏滑現(xiàn)象,但是PTFE缺乏足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，所以PTFE軸承適用于儀表，飛機(jī)和航天器的控制系統(tǒng)。

PTFE可用于制作不需要潤(rùn)滑的推拉控制用電纜的低摩擦襯里，這種電纜適用于汽車和航空領(lǐng)域。

PTFE還可用于橋梁和建筑物支撐系統(tǒng)的滑動(dòng)軸承，其作用是承受熱膨脹和地震引起的位移從而使它們的支撐結(jié)構(gòu)不因應(yīng)力而損壞，也不受大氣中水分和化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。

3 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)氟塑料制品從二十世紀(jì)六十年代開始隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要逐步發(fā)展起來(lái)，是軍工，工業(yè)和民用不可或缺的功能性配套材料，當(dāng)前，中國(guó)氟塑料制品正在從發(fā)展初期向加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè)，完善生產(chǎn)，安全，管理體系，通過(guò)不同行業(yè)的聯(lián)合研發(fā)，向更多的配套領(lǐng)域延伸。國(guó)家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，給氟塑料制品業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇于挑戰(zhàn)。

我國(guó)氟塑料加工行業(yè)中中小企業(yè)眾多，缺乏上下游專業(yè)人才，相關(guān)企業(yè)應(yīng)通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，加大研發(fā)投入，促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。在高端市場(chǎng)占有更多份額。