聚四氟[fú]乙烯板(又称铁氟龙、特氟龙、teflon、特氟隆、F4等),是指用聚四氟乙烯分散 没药树 ,以有机溶剂为助剂,用模压法成型的或将模压法、液压法成型的毛坏再经车削或滚压加工而制得的一种板材。该板材分为模压板(SFB-1)和车削板(SFB-2)两种。
聚四氟乙烯(PTFE)是由罗伊·普伦基特(Roy J. Plunkett)于1938年4月6日发现的;1944年, 杜邦 创立了PTEE树脂的商标“TEFLON”;1946年后,该材料开始被大规模运用。 该材料具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性等特点,其已广泛用于化工、石油、纺织、电子电气、医疗、机械以及航空航天等各领域。 聚四氟乙烯板适合于-180℃~+250℃温度下,用作各种 腐蚀介质 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零件。
聚四氟乙烯无毒害,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。由于高温裂解时产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯,使用时注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火,不粘炊具必须要在低于260℃温度时使用。
简史
源起
聚四氟乙烯是在化学家们研究 制冷剂 时发现的。1851年, John Gorrie博士取得“在热带气候中的人工制冰装置” 美国 专利权,可以认为该发明是现代家用冰箱的先驱。19世纪末, 比利时 化学 家Swartz建立了把氟引入到 有机化合物 的化学,使氟碳 致冷剂 工业首次达到了商业化地步。不过,20世纪初使用的这些制冷剂常常因泄漏而排放出可燃、有毒和令人厌恶的气体;这种背景下,1928年, 通用汽车 公司冰箱部要求Midgely和Henne寻找一种 无色 、无臭、无味、无毒和不燃的致冷剂。两年后,二人在 亚特兰大 美国化学学会会议上提出一篇论文,指出某些 氯氟碳化合物 具有独特的性能,可用作致冷剂。
发现
1932年,罗伊·普伦基特(Roy J. Plunkett)( F4 发现者)从 曼彻斯特 大学毕业,主修化学专业;同年秋,其进入 俄亥俄州 州立大学 研究院,4年后获得有机化学哲学博士学位。普伦基特毕业后进入 杜邦 ,在杰克逊实验室当一名 化学 研究者,被分配从事氟碳方面的工作,开发CClF 2 CClF 2 致冷剂 的代用品。1938年4月6日,普伦基特在制备测试CClF 2 CHF 2 的过程中,先通过化学反应制备了约100磅的 四氟乙烯 (TEE),因实验过程中需要弄清TEE用量及是否用完,他和助手偶然发现了钢瓶内壁的白色粉末。经过几周的实验室试验,证明了这些白色粉末是TEE按某种方式聚合所得。后来,普伦基特与杜邦公司联系,该公司表示对聚合物有很大兴趣,且其在短时间内开发了PTEE的加工和应用的实验室工艺技术。
发展
第二次世界大战 时期, 曼哈顿计划 的早期阶段需要一种改进材料,用在生产和处理UF 6 装置中,作为 垫片 、密封和衬里,PTEE较为符合需要, 杜邦 对其研究继续进行,并建立了生产和 提纯 TEE、把TEE聚合成PTEE、把聚合物加工成实用型材的中试工厂,PTEE优异的性能使之在二次世界大战期间被列为军需品,最初的用途是 火炮 炮弹近发引信的锥休包覆材料。由于军事和其它的政府利益,后来人们才知道1941年2月4日, 美国专利及商标局 批准了普伦基特的PTEE合成材料专利。1944年,杜邦公司创立了PTEE 没药树 的商标“TEFLON”。1946年解密后,普伦基特发表了叙述PTEE的 化学 、生产和加工工艺技术的论文,美国专利局批准了约30项专利。这一年后,又有大量的PTEE论文被发表,且该材料被大规模开发。1950年,西弗吉尼亚洲 帕克斯堡 的第一个PTEE工业化工厂投产。
现状
PTEE制品与人类日常生活密切相关,从烧菜锅到电线绝缘和汽车 垫片 ,从防污水布到天棚屋顶,从滑雪服、 航天服 到营救生命的人体器官。具有异常性能和用途的PTEE成为推动现代经济手段的组成部份,影响着建筑、医药、能源、环境保护、防火、 宇宙飞船 、 电子 、军事以及其它各个方面。
分类
聚四氟 乙烯 板分模压和车削两种: 模压板 (SFB-1)是由聚四氟乙烯 没药树 ,用模压法成型,再经 烧结 冷郑制成制品。车削板(SFB-2)是由 PTFE工程塑料 树脂,经模压法制成的毛坏,再经车削加工制成制品。
聚四氟乙烯车削板
成型
聚四氟乙烯车削板由聚四氟乙烯树脂经压坯、烧结、旋切而成。
产品
聚四氟乙烯车削板用途广,具有极为优越的综合性能。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。
规格
宽度50mm~2200mm,厚度0.3mm~8mm以内。
聚四氟乙烯模压板
聚四氟乙烯模压板材采用悬浮聚四氟乙烯 树脂 模压加工成型;其板材具有良好的耐腐蚀性,耐老化性, 摩擦系数 极低,使用范围广。
成型
PTFE工程塑料 树脂与添加剂混合后,放入模具中压实,再通过一定的压力,模具保持在一定的温度,经过一定的时间,粉末压实后聚结在一起形成聚四氟乙烯的坯料后,将坯料取出,放在 烧结炉 中加热至 熔点 ,使聚四氟乙烯树脂的颗粒熔化成一个整体,冷却后制成半成品或成品。但是这种方法产量很低,而且在 烧结 的过程中产品的尺寸变化非常大,只适用于大型半成品或简易产品的加工制作。
产品
适用于各种腐蚀性介质下工作的反应釜、贮槽、 阀门 和容器的衬里、 衬垫 等;可作防腐管道的内衬,防腐 筒的包覆,机械滑动道轨的无油润滑和减磨防粘材料;可制成各种频率下使用的绝缘件等 氟塑料 中数量最大、用途最广的品种; 建筑业 多用做楼梯垫板或导滑块。
规格
性质
聚四氟 乙烯 , 英文名称 为polytetrafluoro ethylene (PTFE),中文别称为特氟隆,英文别称为teflon,其 分子式 :(CF) n, 结构式 为-[-CF2-CF2-] n -。
物理性质
聚四氟乙烯 为白色粉状或粒状半透明结晶, 结晶度 90%~95%。其有两个相转变点,第一个 相变 在约19℃,第二个转变(包括结晶相)发生在约30℃。 熔点 327℃, 沸点 400℃,低温不变脆,在-196~260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能。 折射率 1.35,密度2.1~2.3g/cm(固体)。不吸湿,不溶于 强酸 、 强碱 和有机 溶剂 (包括 魔酸 ,即氟梯 磺酸 )。 表面张力 非常小,不粘附任何物质,有良好的非粘着 性和 绝缘性。
化学性质
聚四氟乙烯具有良好的耐热性、耐候性和耐化学腐蚀性。除熔融 钠 和液氟外,能耐其他一切化学药品,包括强酸、强碱、 王水 、 强氧化剂 的腐蚀。在水中煮沸也不起变化。不受强酸和强碱影响。耐热性好,工作温度250~269℃,加热至415℃时,即缓缓分解,聚四氟乙烯在500摄氏度左右的完全热分解产物有四氟乙烯、六氟丙烯和八氟环丁烷,这些产物在高温时会分解出高腐蚀性的含氟气体。全氟碳化合物中碳一碳键和碳一氟键的断裂需要分别吸收能量346.94kJ/mol和484.88kJ/mol,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。聚四氟乙烯的耐辐射性能较差(104拉德),受高能辐射后引起降解,其电性能和力学性能均明显下降。
理化指标
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,而一般 聚乙烯 仅在10)。HG/T2899—1997《聚四氟乙烯材料命名》规定聚四氟乙烯按聚合方法、加工方法、挤出压力、平均 粒径 、体积密度、填料种类等特征进行命名,分为悬浮聚合、分散聚合,有 模塑 、挤出和其他加工方法,粒度分为<10μm,10~100um,101~300μm,301~700um,>700um等五种规格,体积密度分为600g/L,601~800g/L,V800g/L三种规格。有本色料,带填料有 玻璃纤维 、 石墨 、 青铜 、二 硫化铝 和 碳纤维 五种。
性能参数
优点
优良的耐高低温性能
它是发现最早、生产量最大的耐高、低温塑料,能在250℃下长期使用,在300℃下短期使用,它能长期使用的温度范围为-200~250℃。
优良的耐化学腐蚀性
它在 强酸 王水中 、 强碱 浓氢氧化钠中,以及原子能工业中的强腐蚀剂五氟化轴中都不被分解,不溶于任何 溶剂 。
摩擦系数低
它的摩擦系数比两块磨得最光滑的 不锈钢 的摩擦系数小一半,磨损量只是它的1%。
优异的介电性能
一片0.25mm厚的薄膜,就能耐500V的高压,比 尼龙 的介电强度高1倍。
缺点
F4 的耐辐射性能较差(104拉德),受高能辐射后引起降解,其电性能和力学性能均明显下降。 聚四氟乙烯板的力学性能低,不能单独作为 结构材料 使用,且在无压力作用下,其连续使用温度小于260℃。
相关参数
外观
聚四氟乙烯板外表应平整、质地均匀,不允许有裂纹、泡、分层和机械损伤;允许有轻微 云斑 状的松紧现象;允许在10×10(厘米)2的面积上存在直径小于或等于2.毫米杂质2个。聚四氟 乙烯 车削 板面 的刀痕和 波纹 不得影响性能指标。
应用领域
材料用途
F4 的强度较低,但加填料后能提高其机械强度,并且硬度也能增加3倍。由于 聚四氟乙烯 耐高、低温,因此可用作输送 液氢 管道的垫圈和 软管 、 宇宙 飞行员 登月服 的防火 涂层 。用 石墨矿 填充的聚四氟乙烯,能作 压缩机 无油润滑 活塞环 ,使用寿命可达15000h;用 青铜 填充的 四氟乙烯 ,可做轴承罩 轴瓦 、轴承垫、公路和 铁路桥梁 的滑动 衬垫 。另外,由于聚四氟 乙烯 有优良的耐腐蚀性能,故可用作化工厂的高温输送管道、石油化工管件的接头、丁字 弯管 接头、防腐衬垫、元素电解槽的 电极 隔板 ,还可做成耐高温的 微小 电容器 。
板材用途
由于 F4 PTFE优异的耐高低温性能和 化学 稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性等特点,其已广泛用于化工、石油、纺织、 电子 电气、医疗、机械以及航空航天等各领域,在上述应用领域已成为不可或缺的材料。 聚四氟乙烯板适合于-180℃~+250℃温度下,用作各种 腐蚀介质 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零件。
毒性与防护
聚四氟乙烯 无毒害,具有生理惰性。由于高温裂解时产生 剧毒 的副产物氟 光气 和 八氟异丁烯 ,使用时注意安全防护并防止聚四氟 乙烯 接触明火,不粘炊具必须要在低于260℃温度时使用。其生产加工助剂 全氟辛酸 (PerfluorooctanoicAcid,PFOA,或称为“ C8 ”)有毒,为2B类致癌物,PFOA会残留于人体短至四年,长达半生的时间,可以导致 肾癌 、睾丸癌、溃疡性结肠炎、高胆固醇、先兆 子痫 等。