四氟乙烯?-?六氟丙烯共聚物物化性質(zhì)

本品力學(xué)強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性能、電絕緣性能、潤滑性、耐磨性、不粘性、耐老化性和不燃性均與聚四氟乙烯相仿。氟樹脂-46系四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，它基本上保持了聚四氟乙烯的優(yōu)異性能，且加工性能較好。相對密度為2.12~2.17，結(jié)晶度隨處理溫度的不同而各異。長期使用溫度為-85~205℃，短期使用溫度為-200~260℃，脆化溫度為-90℃，熔點(diǎn)為(265±10)℃，熱分解溫度在40O℃以上。氟樹脂46的表面能高于聚四氟乙烯，又因表面張力較小，故熔融狀態(tài)時(shí)與金屬黏結(jié)性好。但耐熱性能略低于聚四氟乙烯。

本品可用作化工用設(shè)各、管道、閥門、容器和塔器等的防腐襯里，以及熱交換器及防腐過濾網(wǎng);電子電氣工業(yè)用電線、電纜包覆層、扁平電纜、元件和接插件，以及高頻電子設(shè)各傳輸線、安裝線、電子計(jì)算機(jī)電線絕緣及零配件;機(jī)械工業(yè)用密封件和軸承;輕紡工業(yè)用輥筒抗粘套;國防工業(yè)用航空導(dǎo)線、物種墊圈、涂料和零配件;醫(yī)學(xué)上用作修補(bǔ)心臟瓣膜和細(xì)小氣管等。此外，還可用注射成型法加工成小型燒杯、燒瓶、盤子、半導(dǎo)體工業(yè)中用花籃等。

聚合所得含量為25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的分散聚合液，經(jīng)凝聚、洗滌、干燥、烘烤(380℃左右)、擠出造粒，即得透明粒狀產(chǎn)品。在聚合釜中，以水為介質(zhì)，以過硫酸銨為引發(fā)劑，以全氟羧酸鹽為分散劑，按比例加人四氟乙烯、六氟丙烯混合物和活化劑后，于50~150℃和2~7MPa的條件下進(jìn)行分散聚合。聚合過程中需不斷補(bǔ)加兩種單體混合物，以保持聚合壓力。

本品按非危險(xiǎn)品運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)應(yīng)避免劇烈振動(dòng)和日曬、雨淋。樹脂的生產(chǎn)原料，對人體的皮膚和黏膜有不同程度的刺激，可引起皮膚過敏反應(yīng)和炎癥;同時(shí)還要注意樹脂粉塵對人體的危害，長期吸入高濃度的樹脂粉塵，會(huì)引起肺部的病變。大部分樹脂都具有共同的危險(xiǎn)特性:遇明火、高溫易本產(chǎn)品為粒料雙層內(nèi)袋包裝，外包裝為硬質(zhì)桶。貯存應(yīng)放置在干燥、清潔的庫房。

ETFE是乙烯和四氟乙烯1:1交替共聚物。ETFE熔點(diǎn)為518F，密度為1.70g/CC。 ETFE是一種從低溫到356F具有高抗沖性和機(jī)械性能好的堅(jiān)韌的材料。耐化學(xué)品性能、電性能和耐候性與 ECTFE相似，與全氟聚合物相近。該聚合物暴露在火焰中會(huì)熔化和分解。 ETFE可制成用于擠塑和模塑的粒料，及用于旋轉(zhuǎn)模塑、流化床和靜電涂飾的粉末。半成品有膜、棒、管和單纖維。美國市場銷售的ETFE有Du Poutl公司的Tefzel牌、Ansimont USA公司的Hyflon牌、Daikin公司的Neoflon牌。在電線和電纜的應(yīng)用有飛機(jī)用掛釣線、公共交通車和計(jì)算機(jī)上的背板。注塑產(chǎn)品有泵、間和其它化工設(shè)備的部件，包裝物，塔填料，電器零件。

氟樹脂 (常稱氟塑料 )是聚合物結(jié)構(gòu)中含有氟原子產(chǎn)品的總稱。氟樹脂品種繁多 ,性能優(yōu)異 ,發(fā)展歷史悠久 ,并已成為現(xiàn)代工業(yè)中許多關(guān)鍵技術(shù)不可或缺的材料。國外已工業(yè)生產(chǎn)并進(jìn)行市場銷售的產(chǎn)品有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯 (PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物 (ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物 (又稱聚全氟乙丙烯 ,FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等10余種約 100多個(gè)牌號的品種。

世界氟樹脂年產(chǎn)量約 80kt,占世界塑料總產(chǎn)量的0.08%。其中聚四氟乙烯占氟樹脂總量的60%以上 ,tep和PVDF增長也較快。據(jù)近兩年的粗略統(tǒng)計(jì) ,各種氟樹脂的生產(chǎn)能力為:PTFE 45t/a、TEP 10-15kt/a,PVDF 12-15t/a,PFA 4-5kt/a,ETFFE 3-4kt/a。

PTFE是氟塑料的主要品種 ,其產(chǎn)量雖然不算太大 ,但應(yīng)用面廣。它具有優(yōu)異的高、低溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性 ,很好的電絕緣性、非粘附性、耐候性 ,不燃燒和良好的潤滑性。PTFE是為國防和尖端技術(shù)需要而開發(fā)的 ,爾后逐漸推廣到民用。其用途涉及航空航天、石油化工、機(jī)械、電子、建筑、輕紡織等工業(yè)部門 ,成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)軍工和民用解決許多關(guān)鍵技術(shù)和提高生產(chǎn)技術(shù)水平不可或缺的材料。

德國hoechst AG公司推出了模塑聚四氟乙烯(PTFE)Hostaflon TFMXl705。它是化學(xué)改性的非自由流動(dòng)壓縮模塑PTFE粉 ,外形非常細(xì)微。準(zhǔn)備用來生產(chǎn)容易焊接的寬幅薄膜。材料中含有全氟改良劑 ,使得熱穩(wěn)定性非常高。通常的加工溫度不會(huì)對產(chǎn)品性能造成不良影響。

Hoechst稱 ,TFMX 1705是第二代材料 ,它與第一代未改性聚合物的不同在于有更好的焊接性能和在負(fù)荷下形變更小、密度更高的特點(diǎn)。材料抗拉強(qiáng)度為 41MPa ,斷裂伸長率為580%;23℃時(shí) ,彈性模量為 670MPa( 25 0℃時(shí) ,下降為 75 MPa);15MPa負(fù)荷下變?yōu)?% (24h)、5%(永久變形)。典型應(yīng)用包括低透氣性襯墊、半導(dǎo)體生產(chǎn)中所用的各種零部件 (閥座 ,泵體 ,溶液容器 )、以及高介電強(qiáng)度絕緣材料等。

PTFE有三個(gè)品種供應(yīng)市場 ,即懸浮樹脂、分散樹脂和濃縮分散液。在應(yīng)用中 ,三個(gè)品種的消費(fèi)量各國不盡相同。懸浮法樹脂約占 50-60% ,分散法樹脂約占 20-35% ,濃縮分散液約占 10-20%。

懸浮法PTFE主要用于制造機(jī)械工業(yè)用的密封圈、墊片等 ,以及化工設(shè)備用的泵、閥、管配件和設(shè)備襯里等。另外還制造電絕緣零件、薄膜等。分散PTFE主要用于制造耐腐蝕、耐高溫、高介電電線電纜。在化工方面,要用于制造絲扣密封生料帶、管道襯里等。

PTFE濃縮分散液主要用作食品、紡織、印染、造紙等工業(yè)中的防粘涂層浸漬玻璃布、石棉等。隨著自動(dòng)模壓成型、液壓成型、柱塞成型等自動(dòng)化、連續(xù)化的加工技術(shù)革新的普遍應(yīng)用以及PTFE應(yīng)用的開發(fā) ,其新的品種牌號不斷出現(xiàn)。

1. 聚四氟乙烯的分子結(jié)構(gòu)

粒狀聚四氟乙烯

在溫度低于19℃時(shí)呈三棱體形，螺旋形大分子中每13個(gè)碳原子扭轉(zhuǎn)180。其軸向間距為1.7nm;溫度高于19℃時(shí)呈六面體形，每15個(gè)碳原子扭轉(zhuǎn)180°，軸向間距為2nm。這種由溫度變化引起的大分子鏈型式的轉(zhuǎn)變可以引起聚合物的比容有1%的突然變化。

PTFE分子的主鏈由C-C鍵構(gòu)成，所有的側(cè)鍵都為氟原子取代，C-F鍵結(jié)合能很大，所以PTFE有很高的耐熱性能;氟原子較氫原子半徑大，且?guī)ж?fù)電，對主鏈碳原子的正電荷起有效的屏蔽作用，而相鄰大分子上的氟原子的負(fù)電荷具有排斥作用，導(dǎo)致了mE極低的內(nèi)聚能，分子間結(jié)合力很弱;氟原子體積大，又相互排斥，使PTFE分子鏈不能呈平面鋸齒形而呈螺旋形，并且比較僵硬。

2. 聚四氟乙烯的性能特點(diǎn)

由于PTFE的特殊分子結(jié)構(gòu)特征，使其具有如下的特點(diǎn):

(1) 摩擦系數(shù)小。由于PTFE大分子間的相互引力小，且表面對其它分子的吸引力也很小，因此其摩擦系數(shù)非常小，是已知固體工程材料中最低的，僅為0.04(靜摩擦系數(shù))，小于其動(dòng)摩擦系數(shù)變化(通常為0.22)，在極低的滑動(dòng)速度下也不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，是金屬摩擦學(xué)中從未出現(xiàn)的奇特現(xiàn)象。爬行出現(xiàn)的主要原因是靜、動(dòng)摩擦系數(shù)差值大，摩擦系數(shù)隨滑動(dòng)速度的增加而降低，爬行現(xiàn)象是各類摩擦副固有的特性，但PTFE的動(dòng)系數(shù)大于靜摩擦系數(shù)，而且隨著滑動(dòng)速度增加，摩擦系數(shù)增大。

(2) 優(yōu)異的耐老化性能和抗輻射性能。在苛刻環(huán)境下性能不變，潮濕狀態(tài)下不守微生物侵襲，而且對各種射線輻射具有具有極好的防護(hù)能力，在真空中，輻射劑量為1×107時(shí)，仍可保持原有拉伸強(qiáng)度的50%。

(3) 極佳的化學(xué)穩(wěn)定性。PTFE不與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，能承受的大部分強(qiáng)酸(包括王水，氫氟酸，濃鹽酸，發(fā)煙硫酸，有機(jī)酸等)，強(qiáng)堿，強(qiáng)氧化劑，還原劑，和各種有機(jī)溶劑的作用。

(4) 極小的吸水率。(0.001%~0.005%)滲透率較低，除了對其組成相似的氟碳化合物有較高的滲透率外，對大部分氣體和液體的滲透性較小。

(5)良好的電性能。PTFE為高度非極性材料，具有極優(yōu)良的介電性，并且不隨頻率和溫度而變化，也不受濕度和腐蝕性氣體的影響。

(6) 寬廣的使用溫度(從-250℃~260℃)。

(7) 突出的表面不粘性和良好的自潤滑性。PTFE表面張力小(0.019N/m)，是目前表面能最小的一種固體材料，幾乎所有的固體材料都不能粘附在其表面。

(8) 極好的熱穩(wěn)定性。PTFE熔點(diǎn)327℃，高于其它一般高聚物。在260℃時(shí)其斷裂強(qiáng)度仍保持5MPa左右(約為室溫的1/5)，抗屈強(qiáng)度達(dá)1.4MPa。同時(shí)，它還具有極可貴的不燃性，其限氧指數(shù)很高，(LOI)在95以上，在火焰上只能熔融,不生成液滴，最終被碳化。

在具有以上優(yōu)異性能的同時(shí)，PTFE的結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了如下一些缺點(diǎn);

(1)成型和二次加工困難。PTFE的成型收縮率較大，熔體粘度極高，不能用塑料常用的注射成型、壓延成型等二次加工工藝。

(2)機(jī)械性能和承載能力差。PTFE的機(jī)械強(qiáng)度僅為14-25MPa，無回彈性，硬度較低，但斷裂延伸率較大。

(3)膨脹系數(shù)較大。在-50~250℃之間，PTFE線膨脹系數(shù)達(dá)1.13×10-4~2.16×10-5℃，是鋼鐵的13倍，故與其它材料復(fù)合易發(fā)生變形、開裂等現(xiàn)象。

(4) 導(dǎo)熱性差。導(dǎo)熱系數(shù)僅0.24kcal/(m·h·℃),易造成熱膨脹，熱疲勞，熱變形。

(5) 耐蠕變性差，易冷流。PTFE在負(fù)荷長期作用下，蠕變較大，易發(fā)生冷流現(xiàn)象。

(6) 耐磨性差。PTFE硬度較低，磨耗較大, 當(dāng)負(fù)荷(P)和滑動(dòng)速度(V)超過一定條件時(shí)，其摩耗會(huì)變得很大，因此在應(yīng)用中PV值有一定限制。

(7) 生產(chǎn)成本高。

PTFE的以上缺陷限制了其應(yīng)用，為提高其綜合性能，多年來，人們一直致力于PTFE的改性研究，以擴(kuò)大在各方面的應(yīng)用。

PTFE的改性主要采用復(fù)合的原則，使其與其它材料相結(jié)合，以彌補(bǔ)它自身的缺陷。改性的方法主要有:表面改性、填充改性、共混改性等。

1.表面改性

PTFE具有化學(xué)惰性和低表面能，難以和其他材料粘接，因此必須對PTFE材料進(jìn)行一定的表面改性，以提高其表面活性。PTFE常用的表面改性技術(shù)有:

(1)鈉一萘溶液置換法

鈉一萘溶液置換法是已知中效果較好的一種改性方法。原理是:Na將最外層電子轉(zhuǎn)移到萘的空軌道上，形成陰離子自由基;再與Na形成離子對，釋放出大量的共振能，生成了深綠色金屬有機(jī)化合物的混合溶液。這些化合物混合溶液活性很高，與PTFE發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞C-F鍵，扯掉表面上的部分氟原子，在表面留下了碳化層和引入某些如一CO、C=C、-CH、一COOH等極性基團(tuán)。這些極性基團(tuán)使得聚合物表面能增大、接觸角變小、浸潤性提高，從而由難粘變?yōu)榭烧?。此法也存在一些明顯缺點(diǎn)。比如:被粘物表面變暗或變黑、在高溫環(huán)境下表面電阻降低、長期暴露在光照下膠接性能將大大下降等。

(2) 等離子處理技術(shù)

等離子處理技術(shù)是將試樣置于特定的離子處理裝置里面，通過離子轟擊或注入聚合物的表面，使其發(fā)生碳一氟鍵和碳一碳鍵的斷裂，生成大量自由基，同時(shí)也可引入活性基團(tuán)，增加PTFE的表面自由能，改善其潤濕性和粘接性的一種改性方法。已報(bào)道的等離子氣體有:CF4、C2H6、CF3H、CF3Cl、CF3Br，NH3、N2、NO、O2、H2O、CO2、SO2、H2/N2、CF4/O2、O2/He、空氣、He、Ar、Kr、Ne等。

目前，國外利用最新等離子裝置Plasmodul和Planartron進(jìn)行PTFE的表面處理，已取得了卓越成效。然而，等離子處理的聚合物表面耐久性不穩(wěn)定。因此，等離子體處理后的表面應(yīng)用，如涂敷和粘接等，應(yīng)盡快進(jìn)行。此外，也由于表面結(jié)構(gòu)的重組，不可能長時(shí)間地保持處理后表面的親水性能不下降。

(3) 準(zhǔn)分子激光處理

準(zhǔn)分子激光處理相對于鈉一萘金屬溶液和射頻等離子體處理具有較好的選擇性和耐久性。因此,最近幾年來成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。準(zhǔn)分子激光處理又有以下三種方法一種是采用ArF、KrF或XeCl等激光器對處于某氣態(tài)物質(zhì)氛圍中的PTFE進(jìn)行照射，氣態(tài)物質(zhì)(N2H4)發(fā)生光分解，產(chǎn)生的活性原子或基團(tuán)(H,NH2,N2H3和NH)攻擊PTFE的表面而使其發(fā)生脫氟反應(yīng)，從而使PTFE表面的氟原子含量降低，表面能和親水性增加。另一種是ArF激光器引發(fā)PTFE及放置在PTFE表面的液體試劑發(fā)生光反應(yīng)，引入活性官能團(tuán)而達(dá)到PTFE表面化學(xué)改性的目的。第三種方法是在激元燈的直接照射下進(jìn)行，不需任何介質(zhì)，且反應(yīng)器不用抽真空。

(4) 力化學(xué)粘接法

力化學(xué)粘接，即對涂有膠粘劑的聚合物表面進(jìn)行摩擦，通過力化學(xué)作用，使聚合物表面產(chǎn)生力降解而形成大分子游離基，再與膠粘劑分子形成一定數(shù)量的共價(jià)鍵，產(chǎn)生牢固的結(jié)合界面，從而大大提高了接頭的粘接強(qiáng)度。力化學(xué)處理設(shè)備采用普通的固體表面機(jī)械加工設(shè)備即可，如拋光機(jī)、刷子、磁性研磨機(jī)等。因此力化學(xué)粘接法具有成本低、簡便易行、膠粘強(qiáng)度高和耐久性好等特點(diǎn)。但也必須指出的是，力化學(xué)處理的工藝參數(shù)(壓力、轉(zhuǎn)速和時(shí)間等)對于不同的膠粘劑一粘物體系是不盡相同的，需要一一通過實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化確定。一般研磨處理壓力為0.2~0.3MPa，轉(zhuǎn)速為0.6~1.0m/s，時(shí)間為10~30s。

(5)激光輻射法

將PTFE置于一些可聚合的單體如苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯等中，用Co-60輻射，使單體在PTFE的表面發(fā)生化學(xué)接枝聚合，在表面形成一層易于粘接的接枝聚合物，且接枝后表面變粗糙，粘接表面積增大，粘接強(qiáng)度提高。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、處理時(shí)間短、速度快，但改性后的表面耐久性差，且輻射源對人體傷害較大。

(6)高溫熔融法

此法的基本原理是:在高溫下，使PTFE表面的結(jié)晶形態(tài)發(fā)生變化，嵌入一些表面能高、易粘合的物質(zhì)如SiO2、Al粉等;這樣冷卻后就會(huì)在PTFE表面形成一層嵌有可粘物質(zhì)的改性層。由于易粘物質(zhì)的分子已進(jìn)入PTFE表層分子中，破壞它相當(dāng)于分子間破壞，所以，粘接強(qiáng)度很高。此法的優(yōu)點(diǎn)是耐候性、耐濕熱性比其它方法顯著，適于長期戶外使用;不足之處在于高溫?zé)Y(jié)時(shí)PTFE會(huì)放出一種有毒物質(zhì)，且PTFE膜形狀不易保持。

2.PTFE填充改性

填充改性是在PTFE中加入填充劑，從而改善和克服純PTFE的缺陷，在保持其原有優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，利用復(fù)合效應(yīng)，改善其綜合性能。填充PTFE的性能與填充劑的性能、含量及工藝有密切關(guān)系，一般選擇填充劑的基本原則為:(1)能經(jīng)受PTFE的燒結(jié)溫度;(2)能改善PTFE的耐磨性、機(jī)械強(qiáng)度或提高導(dǎo)熱性、降低線膨脹系數(shù)等;(3)在使用時(shí)不會(huì)與PTFE或其它接觸的金屬或流體發(fā)生作用;(4)填料粒度小于150微米;(5)填料不會(huì)吸潮;(6)在燒結(jié)條件下，填料自身不會(huì)簇集。目前常用的填充劑可分為3大類:金屬及金屬氧化物填充材料、無機(jī)材料和有機(jī)材料。

a.金屬及金屬氧化物填充材料

金屬具有力學(xué)強(qiáng)度高、線膨脹系數(shù)小及導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，能改善PTFE的機(jī)械性能和摩擦、磨損性能，提高抗蠕變性、抗壓強(qiáng)度、硬度和尺寸穩(wěn)定性。其主要填充劑有:青銅粉、銻粉、鉛粉鉬粉、鎳粉、錫粉和鐵粉等。

b. 無機(jī)填充劑材料

無機(jī)材料作為PTFE填料的研究也較活躍。常用的無機(jī)填充劑主要有二硫化鉬、石墨、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷顆粒等。

PTFE中添加MoS2能明顯改善摩擦磨損性能及尺寸穩(wěn)定性，增加其表面硬度。PTFE中填充30%(體積分?jǐn)?shù))的CuS和PbS均可將PTFE的磨損量降低2個(gè)數(shù)量級，但對摩擦系數(shù)的影響較大，其增幅在50%以上。

c. 有機(jī)填充材料

有機(jī)材料的填人可使PTFE的耐熱性、抗蠕變性、抗壓能力、壓縮、彎曲和耐磨性得到改善。PTFE與填充劑的混合有干法、濕法和乳液凝聚法三種。用于填充PTFE的有機(jī)材料主要有聚苯酯、液晶聚合物、聚酰亞胺等。

3.PTFE共混改性

PTFE的共混改性與填充改性基本原理相同，主要采用相似相容原理、溶解度參數(shù)相近原理、表面張力相近的原則與其它有機(jī)聚合物共混，以提高其加工性能和使用性能。在共混改性中，通常PTFE僅作為填加劑使用，共混材料的加工通常采用主體材料的加工方法加工。與PTFE共混改性的塑料主要有聚甲醛、聚醚醚酮、聚間苯二甲酰間苯二胺、聚苯硫醚等。聚甲醛(ROM)是高結(jié)晶性線形熱塑性聚合物，具有優(yōu)異的耐油性、耐化學(xué)藥品性、抗蠕變性及良好的熱、電性能，吸水率低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)保持其所具有的力學(xué)、化學(xué)性能和電性能，是一種具有優(yōu)良綜合性能的工程塑料。聚醚醚酮(PEEK)具有優(yōu)良的綜合性能，耐熱性好，長期使用溫度可達(dá)240℃，纖維增強(qiáng)級高達(dá)300℃具有高強(qiáng)度、高剛性、耐蠕變和很好的抗疲勞性，以及自阻燃、耐油、耐有機(jī)溶劑等特性。聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)是一種力學(xué)性能、耐高溫性能遠(yuǎn)高于其他脂肪族的聚酰胺，是理想的自潤滑材料基體樹脂。聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)良的耐熱、耐腐蝕、耐輻射、阻燃自熄性能。具有極好的粘合性能，吸濕性小，在高溫高濕條件仍保持優(yōu)良的電絕緣性。但耐沖擊性能較差，而且成型加工困難。

聚四氟乙烯粉末進(jìn)行造粒，有干法造粒和濕法造粒兩種。干法造粒是通過，將直接懸浮聚合得到的聚四氟乙烯細(xì)料壓制成片， 然后將該片材粉碎，再進(jìn)行篩選，得到聚四氟乙烯粒料。這種方法工藝簡單，操作容易，但得到的粒料的物理性差。所謂濕法造粒就是指在水或有機(jī)液體中，有非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑存在的條件下，通過攪拌、滾動(dòng)等機(jī)械力的作用使聚四氟乙烯粉末凝聚成顆粒狀。這種粒狀的聚四氟乙烯表觀密度大、流動(dòng)性好，大大地改進(jìn)了聚四氟乙烯粉末的充模性能，特別適于較窄和較薄制品的模壓、自動(dòng)模壓過程，而且制品的表面粗糙度也很低。

1.不含有填料的聚四氟乙烯造粒料

在有水存在的條件下或者在干燥狀態(tài)下，使用錘磨機(jī)、具有帶葉片的轉(zhuǎn)子的粉碎機(jī)、氣流能量型粉碎機(jī)、沖擊粉碎機(jī)等粉碎機(jī)將懸浮聚合法得到的聚四氟乙烯細(xì)料粉碎成100um以下的粉末，使用這種粉末在置水的造粒槽中攪拌造粒時(shí)，是在與水形成液一液界面的有機(jī)液體以及非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑存在的條件下進(jìn)行的。

(1)有機(jī)液體的選擇:只要是能與水形成液一液界面、在水中以液滴形式存在的有機(jī)液體即可，即使稍微溶解于水也是可以的，大多選用含氯烴和含氟氯烴等所謂氟利昂系有機(jī)液體，特別是二氯甲烷 。但這些溶劑的地球溫暖化系數(shù)(GWP，100年積分值)皆大于100，正在排出量的限制范圍內(nèi)，因此從防止破壞臭氧層和地球溫暖化等的環(huán)境安全性方面考慮，有人開發(fā)了溴系有機(jī)溶劑，特別是1-溴丙烷，對人體沒有不良影響，沸點(diǎn)是71℃，臭氧破壞系數(shù)(ODP)為0.021，地球溫暖化系數(shù)約為0.3，滿足PTFE粉末造粒所需的性質(zhì)，及對環(huán)境的保護(hù)性要求，有機(jī)液體的添加量相對于PTFE粉末是40%-60%(重量份)。

(2)表面活性劑的選擇:可以使用非離子表面活性劑，例如:聚氧化乙基胺

氧化物類，烷基胺氧化物類，聚氧乙烯烷基醚類，具有由3-4個(gè)碳原子的聚(氧化亞烷基)單元構(gòu)成疏水性鏈段和由聚(氧化亞乙基)單元構(gòu)成的親水性鏈段的鏈段化聚亞烷基二醇類以及它們的衍生物等，特別選用聚氧化乙基胺氧化物。非離子表面活性劑的添加量相對于PTFE粉末是0.02%-0.1%(重量份，下同)。也可以單獨(dú)使用陰離子表面活性劑，或者將其與非離子表面活性劑并用，單獨(dú)使用時(shí)，相對于PTFE粉末添加量是0.01%-5%，并用時(shí)是0.001%-5%(在并用的場合，非離子表面活性劑量與上述相同)。陰離子表面活性劑可選用高級醇硫酸鹽(例如十二烷基硫酸鈉)，或者具有氟烷基或氯氟烷基的含氟羧酸系或含氟磺酸系。

2.含有填料的聚四氟乙烯造粒料

將由懸浮聚合法得到的聚四氟乙烯含水粉末不經(jīng)過干燥工序而是進(jìn)行濕式粉碎后和填料一起加入到水中，添加表面活性劑后攪拌，使PTFE粉末和填料被水潤濕，繼續(xù)攪拌使PTFE末、填料和水成為均勻的混合物狀態(tài)，也就是成為漿液狀態(tài)，然后添加和水形成液一液界面的有機(jī)液體，通過攪拌在該液體的液滴中開始造粒。

該方法沒有必要預(yù)先混合PTFE粉末和填料，得到的加有填料的PTFE粒狀粉末表觀密度大、平均粒徑小、粉末流動(dòng)性好。

當(dāng)使用親水性填料時(shí)，填料容易轉(zhuǎn)移到水相中，所以要預(yù)先對親水性填料進(jìn)行疏水化表面處理，降低其表面活性，使之接近于PTFE粉末的表面活性，可以用于這類表面處理的化合物有、具有氨基官能團(tuán)的硅烷、具有苯基的硅烷或可溶的聚硅氧烷，脂肪族羧酸的鉻配位化合物等，當(dāng)填料具有疏水性時(shí)，可以直接使用。

有機(jī)液體和表面活性劑的選擇與不含有填料的聚四氟乙烯造粒料的選擇相同，有機(jī)液體的添加量相對于PTFE粉末和填料的總量為40%-60%(重量份，下同)，表面活性劑的添加量相對于PTFE粉末和填料的總量是0.1%-0.3%。

另外，當(dāng)使用玻璃纖維、氧化鈦、鈦酸鹽或氮化硼等白色填料時(shí)，由于使用的表面活性劑的不同，有時(shí)會(huì)造成燒制后得到的成形體著色。因此，在使用這些白色的填料時(shí)，使用含有全氟烷基或全氯氟烷基作為疏水基的陰離子型表面活性劑，可以得到不被著色的成形體。

PTFE 的熔點(diǎn)高,熔融粘度很大,且對于在無定形狀態(tài)下的剪切很敏感,容易產(chǎn)生熔體破裂,因此不能采用熔融擠壓、注射成型等常規(guī)的熱塑性塑料成型工藝,只能采用類似粉末冶金的方法進(jìn)行燒結(jié)成型。填充PTFE 的制造與PTFE 的成型一樣,可采用預(yù)成型、自由燒結(jié)加工,也可采用柱塞擠出法成型。其基本工藝都是PTFE 粒子經(jīng)模壓或擠壓成型后,在一定溫度下燒結(jié)、冷卻即可。這種加工工藝比較簡單,但僅適用于一定壁厚的產(chǎn)品,而不適用于加工PTFE 薄膜。由于PTFE 薄膜材料具有耗費(fèi)原料少,應(yīng)用簡單,適應(yīng)面廣等特點(diǎn),因此人們近年來一直在探索PTFE 薄膜的生產(chǎn)和加工方法。目前較成熟的加工方法主要有:

(1) PTFE 薄膜的壓延加工

此加工方法只適用于分散樹脂。利用這種樹脂的低凝聚力和纖維化特性,把PTFE 水乳液添加到粉末狀體系中,攪拌一定時(shí)間,PTFE 原纖維就會(huì)絡(luò)住粉狀體,然后將其壓縮,使粉狀體變成固體,再將這種固體壓延,即可得到PTFE 填充改性的薄膜。不同的粉狀體, 賦予PTFE 薄膜不同性能。

(2) PTFE 薄膜的車削加工

這種加工方法實(shí)際上屬于塑料的二次加工方法。主要是利用PTFE燒結(jié)產(chǎn)品硬度較低,且具有良好韌性的特點(diǎn),因此可用金屬車削的方法加工PTFE 薄膜。車削一般需專用車床,也可用金屬加工車床和木工車床。用車削法加工的PTFE 薄膜厚度可達(dá)0104mm 左右,這種薄膜的機(jī)械性能較好,加工中不加任何物質(zhì),雜質(zhì)含量低,無毒,可用于醫(yī)學(xué)。

(3) PTFE 薄膜的擠壓加工

這種加工方法實(shí)際上是一種常規(guī)擠出法和壓延法的合成,只是在加工中,樹脂不經(jīng)過熔融塑化,而是進(jìn)行生料加工。該法是利用PTFE 在壓縮力的作用下可產(chǎn)生剩余變形的特性,且加入一定的助劑,剩余變形還可增大。通常將加入助擠劑的PTFE 物料壓制成一定密度的型環(huán),放入擠出機(jī)中適當(dāng)加熱,擠出細(xì)條,最后送入壓延輥上壓延成薄膜,再除去助擠劑即可。

PTFE 的加工除上述的一次加工工藝外,還有很多二次加工方法。PTFE 的二次加工指的是將PTFE 半成品: PTFE 板、膜、管、棒等,采用熱變形、焊接、車削、復(fù)合等加工工藝制成多種規(guī)格與形狀的PTFE 制品。目前,二次加工除上述方法外,還出現(xiàn)了一些新技術(shù)。(1) PTFE 真空成型技術(shù) 該技術(shù)是將預(yù)熱過的PTFE 薄膜在真空條件下加工成所需形狀。用這種方法可以制成小于等于100μm 的極薄的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制件,而且制品表面無須再加工,特別適合于與其他材料一起制作復(fù)合制件。(2) PTFE熱壓成型與熱吹塑成型技術(shù) 該技術(shù)利用PTFE半成品受熱加壓下可以變形,經(jīng)冷卻后可制成所需形狀制品這一基本原理。熱吹塑法成型的PTFE 容器具有高溫時(shí)尺寸穩(wěn)定、壁厚較均勻、重量輕、透明度好等特點(diǎn),是制備PTFE 容器很有前途的加工方法。這種技術(shù)也可以加工PTFE 波紋管等復(fù)雜形狀的筒體。(3) 等壓成型加工工藝 此技術(shù)是國外70 年代發(fā)展起來的新加工技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)可以加工不同規(guī)格的PTFE 板、棒、管、異形體及各種復(fù)雜形狀的PTFE 襯里。等壓成型技術(shù)是根據(jù)帕斯卡原理,在一密閉容器里使液體或氣體的壓力沿各方向均勻地傳遞給PTFE 粉末層,從而將其等壓壓縮成型,再經(jīng)燒結(jié)即可得到所需形狀的PTFE制品。

PTFE獨(dú)特的性能使其在化工、石油、紡織、食品、造紙、醫(yī)學(xué)、電子和機(jī)械等工業(yè)和海洋作業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

1.防腐蝕性能的應(yīng)用

由于橡膠、玻璃、金屬合金等材料在耐腐蝕方面存在缺陷，難以滿足條件苛刻的溫度、壓力和化學(xué)介質(zhì)共存的環(huán)境，由此造成的損失相當(dāng)驚人。而PTFE材料以其卓越的耐腐蝕性能，業(yè)已成為石油、化工、紡織等行業(yè)的主要耐腐蝕材料。其具體應(yīng)用包括:輸送腐蝕性氣體的輸送管、排氣管、蒸汽管，軋鋼機(jī)高壓油管，飛機(jī)液壓系統(tǒng)和冷壓系統(tǒng)的高中低壓管道，精餾塔、熱交換器，釜、塔、槽的襯里，閥門等化工設(shè)備。

密封件的性能好壞對整個(gè)機(jī)器設(shè)備的效率與性能都有很大的影響。PTFE材料具有的耐腐蝕、耐老化、低摩擦系數(shù)及不粘性、耐溫范圍廣、彈性好的特性使其非常適合應(yīng)用于制造耐腐蝕要求高，使用溫度高于100℃的密封件。如機(jī)器、熱交換器、高壓容器、大直徑容器、閥門、泵的槽形法蘭的密封件，玻璃反應(yīng)鍋、平面法蘭、大直徑法蘭的密封件，軸、活塞桿、閥門桿、蝸輪泵、拉桿的密封件等等。

2.低摩擦性能在載荷方面的應(yīng)用

由于有的設(shè)備的摩擦部分不宜加油潤滑，比如在潤滑油脂會(huì)被溶劑溶解而失效的場合或者造紙、制藥、食品、紡織等工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品需要避免潤滑油沾污，這就使填充PTFE材料成為機(jī)械設(shè)備零件無油潤滑(直接承受載荷)的最理想材料。這是因?yàn)樵摬牧系哪Σ料禂?shù)是已知固體材料中最低的。其具體用途包括用于化工設(shè)備、造紙機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械的軸承，用作活塞環(huán)、機(jī)床導(dǎo)軌、導(dǎo)向環(huán);在土木建筑工程廣泛用作橋梁、隧道、鋼結(jié)構(gòu)屋架、大型化工管道、貯槽的支承滑塊，以及用作橋梁支座和架橋轉(zhuǎn)體等。

3.在電子電氣方面的應(yīng)用

PTFE材料固有的低損耗與小介電常數(shù)使其可做成漆包線，以用于微型電機(jī)、熱電偶、控制裝置等;PTFE薄膜是制造電容器、無線電絕緣襯墊、絕緣電纜、馬達(dá)及變壓器的理想絕緣材料，也是航空航天等工業(yè)電子部件不可缺少的材料之一;利用氟塑料薄膜對氧氣透過性大，而對水蒸汽的透過性小的這種選擇透過性，可制造氧氣傳感器;利用氟塑料在高溫、高壓下發(fā)生極向電荷偏離現(xiàn)象的特性，可制造麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、機(jī)器人上的零件等;利用其低折射率的特性，可制造光導(dǎo)纖維。

4.在醫(yī)療醫(yī)藥方面的應(yīng)用

膨體PTFE材料是純惰性的，具有非常強(qiáng)的生物適應(yīng)性，不會(huì)引起機(jī)體的排斥，對人體無生理副作用，可用任何方法消毒，且具有多微孔結(jié)構(gòu)，從而可用于多種康復(fù)解決方案，包括用于軟組織再生的人造血管和補(bǔ)片以及用于血管、心臟、普通外科和整形外科的手術(shù)縫合。

5.防粘性能的應(yīng)用

PTFE材料具有固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)，同時(shí)還具有耐高低溫優(yōu)良的特性，從而使其在諸如制造不粘鍋的防粘方面的應(yīng)用非常廣泛。其防粘工藝主要包括兩種:把PTFE部件或薄片安裝在基體上，以及把PTFE涂層或與玻璃復(fù)合的漆布經(jīng)過熱收縮而套在基材上。

隨著材料應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，PTFE材料的三大缺點(diǎn):冷流性、難焊接性、難熔融加工性正在逐漸被克服，從而使它在光學(xué)、電子、醫(yī)學(xué)、石油化工輸油防滲等多種領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。