聚四氟乙烯-课件.ppt

聚四氟乙烯 7.1 聚四氟乙烯的定义与聚合 7.2聚四氟乙烯的结构（重点） 7.3 聚四氟乙烯的性能（重点） 7.4 聚四氟乙烯的应用和改性 7.1 聚四氟乙烯的定义与聚合 一 定义 聚四氟乙烯树脂是四氟乙烯的均聚物， 其英文名称是polytetrafluoroethylene ，缩写为PTFE，分子结构式 聚四氟乙烯是在1938年由美国人R. J. Plumkett在研究氟制冷剂时偶然发现的。1950年美国Dupont（杜邦）公司首先生产出了工业化的聚四氟乙烯。 一 PTFE的聚合 1. 单体制备 四氟乙烯单体易爆、易自聚。储存时应该避免与氧接触、并加入阻聚剂。 2. 聚合方法 本体聚合，但易爆聚——工业上不采用。 悬浮聚合，可得粒径为35～500μm的PTFE树脂颗粒。 乳液聚合，可得粒径更小的PTFE树脂颗粒。乳化剂:全氟辛酸。 致癌物质 7.2 PTFE的结构 一 链构象结构 PE的分子结构式 H原子范德华半径：0.12nm PTFE的分子结构式 F原子范德华半径：0.135nm PE分子的平面锯齿形构象 0.135×2＝ 0.27 nm 0.2534nm 3. PTFE的链构象特征 F原子完全对称排列，PTFE是非极性聚合物。 C—F键的键能高（487kJ/mol, C—C键的键能为387kJ/mol)，具有极高的化学稳定性。 3. PTFE的链构象特征 F原子的半径是0.064nm，而C—C键的键长是0.136nm，通过螺旋形构象形成的F原子“筒状外壳”严密的屏蔽了分子骨架碳原子。 3. PTFE的链构象特征 F原子的范德华半径0.135nm，在PTFE中两个F原子的距离是0.27nm，因此PTFE螺旋形构象链的刚性很强，难弯曲。 PTFE的分子量高，且几乎无支链 4. PTFE的聚集态结构 结晶度高，一般在55～75％范围，最高可达93～97％。 低于19oC时是三斜晶形；高于19oC时是六方晶系，熔点为320～345oC。 玻璃化转变温度（Tg）：-120、-65oC（120oC）。 是大量结晶区和少量无定形区并存的聚合物。 7.3 PTFE的性能 一 PTFE的基本特征 PTFE是白色不透明的蜡状粉末，密度为2.14～2.20g.cm-3，是树脂材料中最大的。 二 PTFE的力学性能 PTFE是非极性聚合物 PTFE螺旋形构象链的刚性很强，难弯曲 PTFE分子间或与其它分子间的物理吸引作用力很小 PTFE大分子间的缠结难发生 极低的摩擦系数和良好的自润滑性 耐磨损性能不好 力学性能不高（拉伸强度、弯曲强度、刚性、硬度、耐疲劳） 受载荷容易发生蠕变现象，“冷流性”。 软质PVC 硬质PVC PS PA、PC PTFE PTFE是一种软而弱的树脂。 三 PTFE的热性能 PTFE具有优异的耐热性和耐寒性，长期使用温度为-195～250oC。短期可以在300oC使用。260oC开始发生化学变化，超过350oC会降解。 PTFE的线膨胀系数较大；而且还随着温度的提高而有明显的增大。 四 耐化学药品性、耐候性 C—F具有极高的化学稳定性。 F原子“筒状外壳”严密的屏蔽了分子骨架碳原子 耐强酸、强碱、强氧化剂和盐类，大部分的有机溶剂。只有F元素和熔融的碱金属才对PTFE有腐蚀作用。 对光和臭氧的作用稳定，具有优良的耐候性。 五 电性能 在所有塑料中电阻最大的； 但耐电晕性不好，不适合做高压绝缘材料。 六 其它性能 PTFE有很高的阻燃性； PTFE的表面自由能很低，几乎和所有的材料都无法黏附。 七 PTFE的加工性能 PTFE的分子量大，分子刚性大，熔体黏度高，不能采用热塑性塑料熔融加工方法加工。 PTFE采用类似金属粉末冶金的方法加工：先冷压成坯再进行烧结。 冷却速率对PTFE的结晶度有很大影响，对最终性能也有很大的影响。 PTFE的导热性较低，烧结时的升温速率不能过快，否则容易导致局部热分解。 PTFE的线膨胀系数较大，烧结后冷却尺寸变化较大。 PTFE膜材料是通过切削和压延工艺制备的。 7.4 PTFE的应用与改性 耐腐蚀 低摩擦系数 耐高低温 不黏附性 电绝缘优异 化工设备、机械上的防腐零部件 电子电器上的绝缘材料 防腐蚀耐热的密封件 塑料加工、食品工业、家用品的防粘层 各种活塞环、轴承、导轨等。 医疗用高温消毒用品、人造血管等 一 应用 不粘涂层 密封用途 低摩擦和自润滑 PTFE轴承 自清洁 美国明尼波利斯的体育馆 PTFE膜屋顶 二 PTFE的改性 PTFE的加工性差，不能热塑性加工。 通过降低PTFE的分子结构规整性，降低分子链的刚性，提高熔体流动性。 聚三氟氯乙烯（PCTFE） 全氟烷氧基树脂（PFA） 聚全氟乙丙烯（FEP） 三氟氯乙烯-乙烯共聚物（E-CTFE