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含氟聚合物

含氟聚合物一般可分为氟树脂、氟橡胶与氟涂料。氟树脂是指

分子结构中含有氟原子的一类热塑性树脂，主要包括：PTFE、FEP、

PFA、ETFE、ECTFE、PCTFE、PVDF；氟橡胶是指主链或侧链的碳

原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，主要包括：氟橡胶23、氟

橡胶26、氟橡胶246、氟橡胶TP、全氟醚橡胶、氟硅橡胶等；氟涂

料是指在氟树脂基础上经该性、加工成的一种新型涂膜材料，主要有

氟树脂、交联剂、颜料、填料、助剂及混合机组成。

C-F键能高达485kJ/mol，大量C-F键的存在是氟塑料表现出

优异的耐化学腐蚀、耐热、耐候、耐摩擦性及优良的电绝缘性能。

一、PTFE

PTFE是DuPont公司于1938年发现，1950年商业化上市的产

品，是目前含氟聚合物的主要产品。

1、PTFE的合成

1.1TFE的性质

TFE是无色、无味、低毒的气体，其性质非常活泼，可以和几

乎所有的不饱和单体发生共聚，储存和控制严格控制氧含量，当压力

高于0.25MPa时是一种爆炸的危险气体，为防止自聚工业储存时需加

阻聚剂，TFE的储存和运输采用不锈钢管材或钢瓶。

1.2TFE的聚合原理

采用自由基聚合，包括链引发、链增长、链终止三步反应。

1.3TFE的聚合方法

工业上聚合方法主要是悬浮聚合和分散聚合，均以水作为聚

合介质，过硫酸盐、过氧化物或氧化-还原体系作为引发剂。由悬浮

聚合得到的产品可分为悬浮中粒度(粒径90~120μm)和悬浮细粒度

(20~60μm)树脂，细粒度树脂经凝聚后可得到造粒料，经烧结和粉碎

后可得到预烧结料；由分散聚合的到的产品经浓缩后(浓度60%左右)

可以作为分散乳液使用，也可经凝聚干燥后得到分散粉料使用，分散

聚合产品比悬浮聚合产品的分子量、结晶度都要高，并且分散聚合产

品具有成纤性。除悬浮聚合和分散聚合外，还可以在非水介质如：高

级氟化烃、超临界二氧化碳中进行聚合，但尚无工业化报道。

1.4TFE聚合注意事项

TFE在聚合时由于氧的存在及黏釜的发生而发生爆聚，从而引

起爆炸，对环境、设备造成损害，因此应当：

1、聚合釜严格控制氧含量；

2、防止黏釜的发生：应使聚合釜结构尽量简单、聚合前严格

清理及保持釜内表面的洁净光洁。

2、PTFE的结构

2.1分子链结构

PTFE是完全对称的无支链线性高分子，其构象是螺旋型，其凝

聚态结构主要是结晶态，并且随着温度的变化其晶型会发生改变，

即在小于19℃时处于Ⅱ晶型，19~30℃时处于Ⅳ晶型，温度高于30℃

由Ⅳ型转化为Ⅰ型；PTFE的分子量在500万-1000万之间，其分子量

测试方法主要为标准相对密度法(SSG法)及DSC法。

3、PTFE的性能

3.1PTFE的力学性能

PTFE的力学性能如拉伸强度、冲击强度等与加工条件如：预成

型压力、烧结温度和时间、冷却率、孔隙率及结晶度等密切相关，并

且随着温度、压力的变化而发生很大的变化。

PTFE随温度的增大其拉伸强度、压缩强度及硬度减小，在相同

应力下蠕变量增加；随应力的增加，其蠕变量增大；结晶度和孔隙率

均可以影响PTFE的疲劳弯曲寿命；PTFE的硬度不是很高，其D值在

50-65之间；PTFE的摩擦系数极低，因此可用于自润滑及润滑剂领域；

3.2PTFE的热性能

PTFE的熔点为327℃，长期使用温度为260℃，但在更高的温度

(500℃)下会发生热降解，并且在空气中其产物复杂且为剧毒性物质

如氟光气、全氟异丁烯等；

PTFE的膨胀系数大于其它塑料，因此在与其他塑料使用时注意

由于受热膨胀导致连接不当的问题，当由23℃升至249℃时膨胀4%，

并且由于PTFE在19℃时发生晶型转变，因此加工温度一般在23-25℃

下。

PTFE还具有优良的电绝缘性能(可作为电绝缘体，并且长时间浸

泡后其电阻率不变)和低热导率(可作为绝热材料使用)。

PTFE对几乎所有的溶剂呈化学惰性，但易受亲电试剂的侵蚀而

由白色变为褐色继而变为黑色，室温下对含氢溶剂有微量的吸收，并

且是优良的阻隔材料，对多数气体及液体有低的渗透率。

4、PTFE