氟塑料成型加工技术进展及应用.doc

氟塑料成型加工技术进展及应用 材料加工工程 廖桦1、 概 况 1．1 氟塑料的特性及主要用途 氟塑料是在高分子结构中含有氟原子或氟原子基团的高聚物，通过塑料成型加工，制成型材、单元产品或零部件，其通称为氟塑料或氟塑料材料或氟塑料制品。这种氟塑料聚合物一般由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得的。它们可以以粉料、粒料、溶液等形式存在。通过各种成型工艺制得型材或单元产品，将型材通过二次加工方法得到零部件，这些氟塑料制品就可以应用于各个工业领域。 目前，能应用于工业化生产的大致有十几个品种：聚四氟乙烯 (PTFE俗称 F4)；聚全氟乙丙烯(FEP俗称 F46);聚三氟氯乙烯(PCTFE俗称F3)；聚偏氟乙烯(PVDF俗称 F2)；聚氟乙烯(PVF俗称F1)；偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物(F23)；偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物(F24)；偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物(F26)；三氟氯乙烯与乙烯共聚物(ECTF俗称F30)；四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE俗称 F40)偏氟乙烯与六氟异丁烯共聚物；四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。 氟塑料主要的成型加工方法有模压、等压、挤压(柱塞挤出、螺旋挤压和糊膏挤压)、传递模塑、旋转、膨体、浸渍、喷涂、化学镀、吹塑、注塑等。从加工性能而言，以聚四氟乙烯为一类 ，以聚全氟乙丙烯为代表的热塑性含氟塑料为另一类。 氟塑料是性能优异的高分子材料，具有热稳定性高、介电常数低、吸湿性低、可燃性低、表面能低、优异的耐候性和极好的耐化学性，目前已被广泛应用于航空航天、原子能、电子、电气、化工、机械、建筑、轻纺、医药等工业部门，并 日益深入到人们的日常生活中，在社会进步、科学发展的过程中起着越来越大的作用。表 1列出了几种常用氟塑料的特点及 用途。 1．2 世界氟塑料的产能及分布情况 世界氟塑料的生产主要集中在美、欧、日本等发达国家，其中又以 PTFE的产量和用量最大。美国是氟塑料生产大国，其产能占世界产能的 40％，欧洲的氟塑料产业也很发达，占世界总产量的 1／4左右，仅次于美国，其中有几家著名的跨国公司和一大批中小型加工企业，如 Dyneon公司、Arkema公司、Dr．SehnabelDuPont公司1941年开始建立的 PTFE中试工厂。经过五、六十年的发展，目前，世界上主要生产含氟树脂、含氟塑料的国家有美国、日本、德国、英国、意大利、法国、俄罗斯、中国、泰国、越南、印度等，有些国家正在开发中。当前，含氟树脂、含氟塑料制品虽然数量与 PE、PVC、PP等大品种比较微不足道，但由于含氟树脂、 含氟塑料的价格由十几美元／公斤至几千美元／公斤乃至上万美 公斤，经济价值十分可观，正说明了含氟塑料品质的优越，应用上不可替代，在尖端科技、军事工业、经济领域里的重要性。近几年来，国外大公司在氟塑料树脂及加工技术方面又取得了新的进展。 2．1 改性 PTFE PTFE具有优异的耐化学性、耐高低温性 ，极好的不粘性、自润滑性，极低的介电常数和高介电强度。但是作为工程塑料，传统的 PTFE有三个致命缺点：冷流性、难焊接、难熔融加工致使材料不够致密。为此，大金公司、杜邦公司、泰良公司分别推出了各自改性的PTFE，即将少量的其他含氟单体加入TFE中共聚，既保留了PTFE原有的大部分物理、化学特性与耐热性，又在其他性能方面得到了改进。如压缩变形降低，压缩强度提高，冷流性能改善、粒子稳定性好，无需后处理就具有良好的流动性；焊接性能优良，相互之间不需要焊接就可实现自粘接等。如美国泰良公司开发的 Dyneon TM TFM氟塑料、赫斯特公司开发的 Hostaflon TFM等就是这样的改性品种，由于减少了冷流，特别适用于替代石棉做密封垫片，又由于改善了焊接性，更适合于制作大的、有复杂外形的焊接制作。 2．2 无定形全氟塑料 无定形全氟塑料目前已有两个公司商品化，即杜邦公司的Teflon AF和旭硝子公司的 Cytop。除了和结晶性全氟塑料一样具有优异的电性能、耐化学性和热稳定性外，还兼具良好的光学透明性和在全氟醚中特别的溶解性，适用于溶液涂覆或喷涂厚度小于 1 m的透明膜，主要应用在光学和电子领域用于包复光学纤维、减反射涂层、介电夹层等方面。 2．3 电子工业用高纯 PFA PFA是四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚的共聚物，可熔融加工，具有非常优秀的耐化学性和很高的纯度，已经广泛应用于洁净度要求很高的半导体领域。随着大规模集成电路的发展，要求集成度更高和更精密的半导体装置，对 PFA材料的纯度要求也愈来愈高。由于普通 PFA树脂会析出氟离子，不仅造成硅片模糊，还要腐蚀金属，产生金属离子混入系统，造成污染，影响质量。为此