聚四氟乙烯（特氟龙）的机械性能和化学性能

聚四氟乙烯 [PTFE,F4] 是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，因此得 " 塑料王 " 之美称。它能在任何种类化 学介质长期使用，它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、 垫片 . 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与 其他塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。 聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为 PTFE 。商品名为 “ 特氟隆 ” （ teflon) 。被美誉为 “ 塑料之王 ” 。 聚四氟乙烯的基本结构为 . - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广 泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的 , 它本身对人没有 毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛 酸铵 (PFOA) 被认为可能具有致癌作用。 聚四氟乙烯（ Teflon 或 PTFE ） , 俗称 “ 塑料王 ” ，中文商品名 “ 铁氟龙 ” 、 “ 特氟龙 ” 、 “ 特富隆 ” 、 “ 泰氟龙 ” 等。它 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。能在 +250 ℃至 -180 ℃的温度下长期工作，除熔融金属钠和液氟外，能耐其 它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化。 用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般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、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、 玻璃、陶器表面的防腐图层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密 封。此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维 —— 氟纶（国外商品名为特氟纶） 。 目前，各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起 到了举足轻重的作用。 聚四氟乙烯 (PTFE) 使用条件行业 化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦 化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产（如离子膜电解） ，粘稠物料输送与操作， 卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。 介质 氢氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、各种有机酸、有机溶剂、强氧化剂以及其它各种强腐蚀性化学介 质。 温度 -20 ～ 250 ℃，允许骤冷骤热，或冷热交替操作。 -20 ～ 250 ℃（ -4 ～＋ 482° F ） 压力 -0.1 ～ 6.4Mpa （全负压至 64kgf/cm2 ） -0.1 ～ 6.4Mpa （ Full vacuum to 64kgf/cm2 ） 耐高温 —— 使用工作温度达 250 ℃。 耐低温 —— 具有良好的机械韧性；即使温度下降到 -196 ℃，也可保持 5% 的伸长率。 耐腐蚀 —— 对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。 耐气候 —— 有塑料中最佳的老化寿命。 高润滑 —— 是固体材料中摩擦系数最低者。 不粘附 —— 是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。 无毒害 —— 具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。 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。 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。 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。 聚四氟乙烯在 -196 ～ 260 ℃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。 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。 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。 聚合 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 40 ～ 80 ℃， 3 ～ 26 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。 应用 聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型；也可制成水分散液，用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙 烯在原子能、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品等工业中广泛用作耐高低 温、耐腐蚀材料，绝缘材料，防粘涂层等。 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。 耐酸碱性：不溶于强酸、强碱和有机溶剂。 抗氧化性：能耐强氧化剂的腐蚀。 酸碱性：呈中性。 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。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 。 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。 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。 聚四氟乙烯在 -196 ～ 260 ℃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。 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。 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。 聚合 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 40 ～ 80 ℃， 3 ～ 26 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（ 25 ～ 250 ℃） 10 ～ 12× 10-5/ ℃