PTFE是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物,是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物,其密度为2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。它的化学结构与PE相似,只是聚乙烯中的全部氢原子都被氟原子所取代。由于C-F键键能高,性能稳定,因而其耐化学腐蚀性,能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水),以及强氧化剂、还原剂和各种的作用;PTFE分子中F原子对称,C-F键中两种元素以共价键结合,分子中没有游离的电子,使整个分子呈中性,因此它具有优良的介电性能,而且其电绝缘性不受环境及频率的影响。它的体积电阻大于1017健,介电损耗小,击穿电压高、耐电弧性好,能在250℃的电气环境下长期工作。
日本大金 PTFE-各方面应用
PTFE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、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、、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。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。
物料性能:
1、长期使用温度-200--260度,有的耐化学腐蚀性,对所有化学品都耐腐蚀,摩擦系数在塑料中低,还有很好的电性能,其电绝缘性不受温度影响,有“塑料王”之称。
2、呈透明或半透明状态,结晶度越高,透明性越差。原料多为粉状树脂或浓缩分散液,具有高的分子量,为高结晶度的热塑性聚合物。适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件和器械零件
成型性能:
1.结晶料,吸湿小。
2.流动性差,易分解,分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度,模具应加热,浇注系统对料流阻力应小。
3.粉状树脂常采用粉末粉末冶金法成型,使用烧结方法。烧结温度360-380度,不可超过475度。 乳液树脂通常用冷挤出再烧结的工艺加工,可在物品表面形成防腐层。如需要求制品透明性,韧性好,应采取快速冷却。也可采取挤压成型,可以挤出管、棒、型材。
4、PTFE熔体粘度很高,容体粘度随剪切应力的而减小,显示其非牛顿流体的特性。
5、二次加工,可以热压复合、焊接、粘结、增强、机械加工等,以制得终产品。
聚四氟乙烯管材选用悬浮树脂PTFE聚四氟乙烯树脂经柱塞挤压加工制成。在已知塑料中聚四氟乙烯具有好的耐化学腐蚀性能及介电性能。聚四氟乙烯编织盘根是一种良好的动密封材料,是由膨体聚四氟乙烯带条编织而成,具有低摩擦系数、耐磨、耐化学腐蚀、密封性良好、不水解、不变硬等优良性能。用于各种介质中工作的衬垫密封件和润滑材料,以及在各种频率下使用的电绝缘件、电容器介质、导线绝缘、电器仪表绝缘等。聚四氟乙烯 薄膜适用于作电容器介质、 特种电缆的绝缘层、导线绝缘、电器仪表绝缘及密封衬垫,还可做不粘带、密封带、脱模、密封圈等。 此外,生活中用的不粘锅的内衬也使用聚四氟乙烯制作的,就是利用了聚四氟乙烯耐高温,不粘的特点。(长期工作温度-200--260度)
1.可用于棒、管、板、电缆料、生料带等材料的制作,经二次加工还可制成薄板、薄膜及各种异型制品,还可用作润滑剂、稠化剂。
2.可作为塑料、橡胶、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。
3.可推压成型制成薄壁管、细棒材、异型棒材、电线电缆绝缘层、滚压成薄带作管道丝扣密封材料。
4.用于机械、电子、化工等工业,用于喷涂、浸渍等。
5.用于制浸渍涂料。
6.可制成棒、板、管材、薄膜及各种异型制品,用于航天、化工、电子、机械、等领域。
7.可制成高绝缘性电器零件、耐高频电线电缆包皮、耐腐蚀化学器皿、耐高寒输油管、等。
8.用于电池、纤维布等。
9.可制薄膜、管板棒、轴承、垫圈、阀门及化工管道、管件、设备容器衬里等,用于电器、化工航空、机械等领域。
10.主要用于电气工业,在航天、航空、电子、仪表、计算机等工业中用作电源和信号线的绝缘层、耐腐、耐磨材料。
11.代替石英玻璃器皿应用于原子能、、半导体等行业的超纯化学分析和储存各种酸、碱、。
合方法有三种:
(1)干法混合工艺要求混料装置快速,均匀无死角,适用于一般要求的制品。
(2)溶剂混合,溶剂为或甲醇,适用玻璃纤维填充PTFE。
(3)湿法混合:采用这种工艺成型的制品机械强度高,磨耗低,耐腐蚀性好。
填充PTFE制品的成型压力取决于填料在PTFE中的体积比,如:含5%填料成型压力250巴;含6%-10%填料成型压力350巴;含12%-25%填料成型压力500巴;含大于25%填料成型压力700巴。填充制品的烧结工艺与纯PTFE相同。但对含有MoS2的填充制品要求360℃时在空气介质中烧结,或380℃时在氮气介质中烧结。含玻璃纤维的填充制品适宜在氮气介质中烧结。
聚四氟乙烯可以耐各种强酸、强碱。球阀对于、液碱的介质需要采用聚四氟乙烯的阀芯和阀座聚四氟乙烯具有优异的耐热性因为它是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。
PTFE性能及应用
(一)摩擦系数低
聚四氟乙烯(PTFE)材料的低摩擦系数已是人所共知,1949年,K.V苏特和P.H托马斯在B-L机器上测量聚四氟乙烯(PTFE)材料的摩擦系数时证实:承载1~4公斤,滑行速度0.1~10毫米时,聚四氟乙烯(PTFE)材料的摩擦系数是0.04。在承载1360公斤情况下,摩擦系数达到0.01。
(二)温度性能
聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的高温稳定性来自于强的碳-氟原子键,并且由此确定了聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料成为一种非常有用的抗高温聚合物。因而聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料在超过几乎所有其它热塑料和合成橡胶的高温限下仍保持其性质不变。同时,与其它聚合物相比,在抗纯压力和高温时,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的熔融粘度也非常高。因为聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有高的抗热裂变限和很高的熔点和自燃点,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料能耐高温和火焰。在正常的工作温度范围内,聚四氟乙烯(PTFE)额定温度上限是260℃,在此情况下,它不热裂变。在观察260-360℃范围内,重量损失相当小,并且损失是由于在聚合中吸收少量气体和水分。只有在温度超过400℃情况下,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的热裂变才变得明显。 在低温情况下,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料能保持良好的性能。在很低温度时,能保持很强的抗冲击性能。即使在温度低达-196℃时,经过精心制造的试件仍有韧性,已经,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料在温度-268℃以上仍有使用价值,并在-80℃以上具有较高塑性。
(三)化学稳定性
正像我们观察到的一样,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的分子结构由碳原子组成的链完全被氟原子所覆盖。这个氟原子壳保护着易受侵蚀的碳原子链,这使聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有暴露在溶剂中不与溶剂发生反应并抵抗分解的特稳定性。聚四氟乙烯(PTFE)材料几乎不与已知的任何化学物质发生化学反应,即使在高温度和压力下也能抵抗腐蚀性化学物质和溶剂的腐蚀。在正常工作温度范围内,这类树脂不会被任何溶剂溶解和膨胀。这种特的稳定性来自于很强的碳-碳键和强的碳-氟键内的结合,以及几乎的氟原子对碳原子骨架链的保护壳和聚合物的高分子量,这种结构也产生了一些性能,例如低摩擦系数和不可溶性。
1、防腐蚀性能的应用
由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊人。而PTFE材料以其的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机、高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。
密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度高于100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。
2、低摩擦性能在载荷方面的应用
由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑,比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污,这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑(直接承受载荷)的理想材料。这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中低的。
其具体用途包括用于化工设备、造纸机械、农业机械的轴承,用作活塞环、机床导轨、导向环;在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、储槽的支承滑块,以及用作桥梁支座和架桥转体等。
3、在电子电气方面的应用
PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;
利用氟塑料薄膜对氧气透过性大,而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性,可制造氧气传感器;利用氟塑料在高温、高压下发生向电荷偏离现象的特性,可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等;利用其低折射率的特性,可制造光导纤维。
4、在医面的应用
膨体PTFE材料是纯惰性的,具有非常强的生物适应性,不会引起机体的排斥,对人体无生理,可用任何方法消毒,且具有多微孔结构,从而可用于多种康复解决方案,包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通和整形的手术缝合。
5、防粘性能的应用
PTFE材料具有固体材料中小的表面张力,不粘附任何物质,同时还具有耐高低温优良的特性,从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。其防粘工艺主要包括两种:把PTFE部件或薄片安装在基体上,以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。
聚四氟乙烯(PTFE)膜
一、化学性质
耐候性老化性:长期暴露于大气中,其介质性能保持不变耐辐照性能和较低的渗透性;
阻燃性:限氧指数在90以下,使用温度-55~+260 ℃;
耐酸碱性:其不溶于强酸、强碱和;
抗氧化性:能对抗耐强氧化剂的腐蚀。
二、物理性质
力学性能:
聚四氟乙烯介质具有不粘性,其次摩擦系数小,仅为聚乙烯的1/5,聚四氟乙烯在-55~260℃的较大的温度范围依然能保持好力学性能。
耐化学腐蚀和耐候性:聚四氟乙烯几能耐所有液压介质、溶剂和各种化学介质腐蚀,除了熔融的碱金属外。例如可在、硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能毫无变化,只在温度300℃以上稍微溶于全烷烃。聚四氟乙烯不吸潮,零阻燃,抗氧、紫外线均稳定,所以具有的耐候性。
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:聚四氟乙烯密封件的耐辐射性能较差,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。
聚合性: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。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。
「PTFE】聚四氟乙烯的缺点和改进
尽管聚四氟乙烯材料性能稳定,特性优异,但是还是存在一些缺点需要改进。
(1)聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变),这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时,为密封严密而把螺栓拧得很紧,以致超过特定的压缩应力时,会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。
这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。
(2)聚四氟乙烯的熔体粘度很高,在高温下也不流动。它在熔点(327℃)以上,熔体粘度达到1 010 Pa.s,即使加热到分解温度也不流动。
这就使它不能采用一般热塑性塑料的成型方法,而要采用类似粉末冶金那样的烧结方法成型。
(3)PTFE具有突出的不粘性,限制了其工业上的应用。它是好的防粘材料,这种性能又使它与其他物件的表面粘合为困难。
在某些需要润滑的工况下可使用四氟材料。或者使用化学钠化的方式,破坏四氟表面能,使其可粘。
(4)PTFE的导热系数低,导热性能较差,这不仅妨碍它用作轴承材料,而且使得制造厚壁制品时不能淬火。
但是这也使其成为很好的隔热材料,在四氟中填充金属或者其他材料可以改善导热性。
(5)PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍,比多数塑料大,其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时,如果对这方面性能注意不够,很容易造成损失。
填充其他材料可以改善线彭系数,不然在使用和加工的时候要严格控制温度这个变量,好是能得到厂家的。
(6)在400℃以上加热时,聚四氟乙烯的裂解速度逐渐加快,分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。在475℃ 以上,分解产物有少量剧毒的。注意加热温度不能超过400℃,且实验室要有良好的通风系统,利于排除毒性气体。
PTFE除尘器布袋特别对于高浓度含尘气体,高湿度含尘气体,高附着性粉尘,高净化要求的环境效果更佳,使用覆膜滤料可实现表面过滤,粉尘不会渗透到织物(滤料)内部,故滤袋无堵死现象,过滤效率可达99.999%(接近零排放),PTFE除尘滤袋它运行阻力低,过滤风速大,适应范围广,运行费用低,使用寿命可达三年以上. PTFE覆膜除尘滤袋广泛用于钢铁,水泥,电力,有色金属冶炼各种垃圾焚烧(生活垃圾,工业垃圾,秸秆),铁合金,化工,等诸多工况恶劣行业的烟气净化和物料回收,效果.
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