氟塑料详解讲义.ppt

概 述 凡分子链中含有氟原子的塑料，统称氟塑料。氟塑料是耐化学腐蚀性、电性能、耐热性、摩擦性能皆非常优异的工程塑料。 目前市场上应用较多的氟塑料品种有如下几种：(图a)聚三氟氯乙烯（PCTFE）、(图b)聚四氟乙烯（PTFE）、(图c)聚氟乙烯、(图d)聚偏氟乙烯 §7.1 聚四氟乙烯（PTFE） §7.1.1 制备方法 一、单体制备 聚四氟乙烯的单体四氟乙烯的制备是以氟石(CaF2)为原料，经下述几步反应而得到： 二、聚合 1．悬浮聚合 将单体加入装有水、引发剂(过硫酸铵)、活化剂(盐酸，用量1﹪～2％)的不锈钢反应釜中，加入过程中不断搅拌。单体的加入应逐渐加入，不断补充。聚合在30～50℃，0.5～0.7MPa条件下进行，反应进行1～2h。反应结束后将聚合物从釜底抽出后掏碎、磨细、洗涤并干燥，得到粒度为35～500μm的树脂粉。 2．乳液聚合 将单体加入装有水、引发剂(过硫酸铵)、乳化剂(全氟辛酸铵)的不锈钢反应釜中。单体应逐渐加人，不断补充。聚合在20～25℃，2MPa的条件下进行。反应完成后，将含有聚合物的分散液搅拌、凝聚、水洗、干燥后得到粒度比悬浮聚合时更小的粉状树脂。 §7.1.2 结构与性能 一、结构 聚四氟乙烯的结构特点： （1）分子链以螺旋形排列。 （2）高度结晶。 （3）优异的介电和电绝缘性能。 （4）高度热稳定性。 （5）优异的耐化学试剂性和耐溶剂性。 （6）熔融粘度极高。 （7）材料宏观上力学性能不佳，易出现冷流现象。 二、性能 1．力学性能 冷流性；软而弱聚合物；摩擦系数小； 2．热性能 优异的耐高、低温性，长时工作范围宽 3．电性能 优异的介电和电绝缘性，且不受电场频率的影响 4．耐化学试剂及耐溶剂性 塑料之王 5．其它性能 不能燃烧；耐大气老化性优；光稳定；辐射敏感 §7.1.3 聚四氟乙烯的加工 聚四氟乙烯具有以下工艺特点： （1）冷压烧结成型。 （2）结晶度大小对制品性能影响颇大。 （3）加热速率的控制很重要。 （4）聚四氟乙烯线胀系数大。 （5）具有良好的切削性。 冷压烧结成型 大多数氟塑料熔体在成型温度下具有很高的粘度，事实上是很难熔化的，所以虽说是热塑性塑料，但却不能用一般热塑性塑料的方法成型，只能以类似粉末冶金烧结成型的方法，通称冷压烧结成型。成型时，先将一定量的含氟塑料(大都为悬浮聚合树脂粉料)放入常温下的模具中，在压力作用下压制成密实的形坯(又称锭料、冷坯或毛坯)，然后送至烘室内进行烧结，冷却后即成为制品。 聚四氟乙烯应用实例 特富龙 不粘锅之所以不粘，全在于锅底的那一层叫“特富龙”的涂料。这种物质是含氟树脂的总称，包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯及各种含氟共聚物，由于这些化合物具有耐高温、低温、自润滑性、化学稳定性等优点，故广泛用于不粘炊具、防水透气材料（如防水衣物）、皮革、汽车部件，及微波炉爆玉米花袋等。 从健康角度说：不粘锅没有铁锅健康. 全氟辛酸铵 2006年2月20日报道 沸沸扬扬的“特富龙可能致癌”一事，15日有了必威体育精装版结果。美国环保局下属的科学顾问委员会一致认为，用于生产特富龙等品牌不粘和防锈产品的关键化工原料——全氟辛酸铵（PFOA）“对人类很可能致癌”。 　杜邦公司于2005年底宣布，就“有关PFOA的一项执法案件，已经与美国环保局达成和解协议”，将支付1025万美元作为罚款，另有625万美元用于与和解协议有关的两个附加的环保项目。 §7.2 聚三氟氯乙烯（PCTFE ） §7.2.1 制备方法 一、单体制备 可由六氯乙烷与氟化氢反应制得三氟三氯乙烷，后者再与锌反应脱氯得到三氟氯乙烯。 二、聚合 1．悬浮聚合 2．乳液聚合 §7.2.2 结构与性能 一、结构 可以看作是聚四氟乙烯分子链中有一个氟原子交替地被氯原子取代的结果。 （1）氯原子体积比氟原子大，破坏了原聚四氟乙烯中分子结构的几何对称性，使分子链紧密堆砌程度减小，但分子链总体结构仍比较规整，仍然可以结晶，但结晶程度会减小。 （2）分子链堆砌程度的减小，使分子链刚性减小，使聚合物的熔点比聚四氟乙烯有所下降，耐热性也降低。 （3）氯原子的引入，使分子链产生一定极性，使材料的电性能比聚四氟乙烯有所下降。极性的产生又使分子链之间增大了吸引力，宏观上导致材料力学性能均有所提高。 （4）氯原子和氟原子的体积皆大于氢原子，对骨架碳原子均有良好的屏蔽作用，使材料亦具有优异的耐化学腐蚀性。 二、聚三氟氯乙烯性能 1．力学性能 聚三氟氯乙烯力学性能比聚四氟乙烯有所提高 ，冷流性比聚四氟乙烯明显减小，力学性能受结晶度影响较大 2．热性能 低于聚四氟乙烯 3．电性能 略显极性，仍具优异电性能；电场频率有影响 4．耐化学试剂及耐溶剂性 不及PTFE，优于大多数塑料品种 5．其它性能