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基本簡介
聚四氟乙烯被稱“塑料王”，氟樹脂之父羅伊·普朗克特1936年在美國杜邦公司開始研究氟利昂的代用品，他們收集了部分四氟乙烯儲存于鋼瓶中，準備第二天進行下一步的實驗，可是當?shù)诙齑蜷_鋼瓶減壓閥后，卻沒有氣體溢出，他們以為是漏氣，可是將鋼瓶稱量時，發(fā)現(xiàn)鋼瓶并沒有減重。他們鋸開了鋼瓶，發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末，這是聚四氟乙烯。
耐高溫——使用工作溫度達250℃。
耐低溫——具有良好的機械韌性；即使溫度下降到-196℃，也可保持5%的伸長率。
耐腐蝕——對大多數(shù)化學藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑。
耐氣候——有塑料中佳的老化壽命。
高潤滑——是固體材料中摩擦系數(shù)者。
不粘附——是固體材料中小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)。
無毒害——具有生理惰性，作為人工血管和臟器長期植入體內(nèi)無不良反應。
聚四氟乙烯相對分子質(zhì)量較大，低的為數(shù)十萬，高的達一千萬以上一般為數(shù)百萬（聚合度在104數(shù)量級，而聚乙烯僅在103）。一般結(jié)晶度為90～95%，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結(jié)構(gòu)解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于19℃時，形成13/6螺旋；在19℃發(fā)生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。
雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ/mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率（%）每小時分別為1×10-4．4×10-3和9×10-2。可見，聚四氟乙烯可在260℃長期使用。由于高溫裂解時還產(chǎn)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火。
化學性質(zhì)
耐大氣老化性：耐輻照性能和較低的滲透性：長期暴露于大氣中，表面及性能保持不變。
不燃性：限氧指數(shù)在90以下。
耐酸堿性：不溶于強酸、強堿和有機溶劑（包括魔酸，即氟銻磺酸）。
抗氧化性：能耐強氧化劑的腐蝕。
酸堿性：呈中性。
物理性質(zhì)
聚四氟乙烯的機械性質(zhì)較軟。具有低的表面能。
聚四氟乙烯(F4，PTFE)具有一系列優(yōu)良的使用性能：耐高溫—長期使用溫度200~260度，耐低溫—在-100度時仍柔軟；耐腐蝕—能耐王水和一切有機溶劑；耐氣候—塑料中佳的老化壽命；高潤滑—具有塑料中小的摩擦系數(shù)（0.04）；不粘性—具有固體材料中小的表面張力而不粘附任何物質(zhì)；無毒害—具有生理惰性；優(yōu)異的電氣性能，是理想的C級絕緣材料，報紙厚的一層就能阻擋1500V的高壓；比冰還要光滑。聚四氟乙烯材料，廣泛應用在國防軍工、原子能、石油、無線電、電力機械、化學工業(yè)等重要部門。產(chǎn)品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、車削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。結(jié)構(gòu)式為：CF3(CF2CF2)nCF₃。20世紀30年代末期發(fā)現(xiàn)，40年代投入工業(yè)生產(chǎn)。性質(zhì)聚四氟乙烯相對分子質(zhì)量較大，低的為數(shù)十萬，高的達一千萬以上，一般為數(shù)百萬（聚合度在104數(shù)量級，而聚乙烯僅在103）。一般結(jié)晶度為90～95%，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結(jié)構(gòu)解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于19℃時，形成13/6螺旋；在19℃發(fā)生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。
雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ/mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率（%）每小時分別為1×10-4．4×10-3和9×10-2?？梢?，聚四氟乙烯可在260℃長期使用。由于高溫裂解時還產(chǎn)生劇毒的副產(chǎn)物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火。
力學性能
它的摩擦系數(shù)極小，僅為聚乙烯的1/5，這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。
聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度范圍內(nèi)均保持優(yōu)良的力學性能，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。
耐化學腐蝕和耐候性
除熔融的堿金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在300℃以上稍溶于全烷烴（約0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩(wěn)定，所以具有優(yōu)異的耐候性。
聚四氟乙烯換熱器是化工設備新品種，由于聚四氟乙烯材質(zhì)耐蝕性冠于多種合金、非金屬甚至貴金屬，故此類設備對于解決制藥工業(yè)、石油化工等強腐蝕性流涕無聊的換熱問題具有重要意義。聚四氟乙烯換熱設備是在我國工業(yè)需要大量不含雜質(zhì)的物料冷凝，而缺乏及耐腐蝕又具有高潔凈率換熱材質(zhì)的局面下，由鄭州工業(yè)大學研制開發(fā)。
此種設備極大地提高了換熱設備的耐蝕性和換熱介質(zhì)的潔凈率，在石油化工、硫酸、醫(yī)藥、電鍍、輕工等領域得到廣泛的應用。
電性能
聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內(nèi)的介電常數(shù)和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能
聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射后引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。
聚合
聚四氟乙烯由四氟乙烯經(jīng)自由基聚合而生成。工業(yè)上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的，用以分散反應熱，并便于控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2壓力下進行，可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發(fā)劑，也可以用氧化還原引發(fā)體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。
聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型；也可制成水分散液，用于涂層、浸漬或制成纖維。
隨著科技進步，傳統(tǒng)耐蝕非金屬材料制防腐蝕設備發(fā)展日益完善，新型耐蝕非金屬材料制品不斷涌現(xiàn)。在采用新技術(shù)、新材料開發(fā)防腐蝕新產(chǎn)品的浪潮中，聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品一枝獨秀，迅速發(fā)展。聚四氟乙烯（簡稱PTFE）具有高度化學穩(wěn)定性，他能耐幾乎所有的常用強腐蝕、氫氧化性化學物質(zhì)，同時還具有耐高溫的特點，所以它是一種理想的防腐蝕材料。鄭州工業(yè)大學通過加工成型工藝的研究，聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品在工業(yè)中的應用就愈來愈廣泛了。
聚四氟乙烯防腐蝕產(chǎn)品可以替代大量合金材料制品，增加設備工作能力，減少停工維修，是一種很有開發(fā)潛力的耐腐蝕產(chǎn)品。
聚四氟乙烯具有杰出的優(yōu)良綜合性能，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤滑、優(yōu)良的介電性能、很低的摩擦系數(shù)。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等，一般應用于性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材等。在PTFE中加入任何可以承受PTFE燒結(jié)溫度的填充劑，機械性能可獲得大大的改善，同時保持PTFE其它優(yōu)良性能。填充的品種有玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖纖、聚酰亞胺、EKONOL…等，耐磨耗、極限PV值可提高1000倍。
聚四氟乙烯管材選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂經(jīng)柱塞擠壓加工制成。在已知塑料中聚四氟乙烯具有好的耐化學腐蝕性能及介電性能。聚四氟乙烯編織盤根是一種良好的動密封材料，是由膨體聚四氯乙烯帶條編織而成，具有低摩擦系數(shù)、耐磨、耐化學腐蝕、密封性良好、不水解、不變硬等優(yōu)良性能。用于各種介質(zhì)中工作的襯墊密封件和潤滑材料，以及在各種頻率下使用的電絕緣件、電容器介質(zhì)、導線絕緣、電器儀表絕緣等。聚四氟乙烯薄膜適用于作電容器介質(zhì)、特種電纜的絕緣層、導線絕緣、電器儀表絕緣及密封襯墊，還可做不粘帶、密封帶、脫模。此外，生活中用的不粘鍋的內(nèi)襯也使用聚四氟乙烯制作的，就是利用了聚四氟乙烯耐高溫，不粘的特點。
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