2017-10-24 11:24:44

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氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物,它们有聚四氟乙烯(PTFE)、全氟(乙烯丙烯)(FEP)共聚物、聚全氟烷氧基(PFA)树脂、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯一三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯一四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)。

基本信息

  • 中文名

    氟塑料

  • 类别

    多类别

  • 种类1

    聚四氟乙烯(PTFE)

  • 种类2

    全氟(乙烯丙烯)

折叠 编辑本段 聚四氟乙烯

商品名"铁氟龙"、"特氟龙"、"特富隆"、"泰氟龙" 、"4F"等,PTFE是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一种全氟聚合物,它具有一CF2=CF2一重复单元线性分子结构,是结晶性聚合物,熔点大约为631℉, 密度为2.13-2.19g/CC(克/立方厘米)。 PTFE具有优异的耐化学品性,其介电常数为2.1,损耗因数低,在很宽的温度和频率范围内是稳定的。它从低温到550V的机械性能都很好。

PTFE抗冲强度高,但拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性比其它工程塑料差。有时加入玻璃纤维、青铜、碳和石墨来改善其特殊的机械性能。它的摩擦系数几乎比任何其它材料都低,具有很高的氧指数。

PTFE可制成粒料、凝结的细粉(0.2微米)和水分散液。粒状树脂用于压塑和柱塞挤塑;细粉可以糊状挤塑成薄壁材料;分散液可用作涂料和浸渍多孔材料。在美国市场经销的纯的PTEE产品有 Auimont USA公司的 AI-goflo牌、DU POut公司的Teflon牌、ICI AInericas Inc的 FI牌、HOechstCelanese公司的HOSaflon牌。

PTFE具有非常高的熔体粘度,这妨碍了惯用的熔融挤塑或模塑技术的采用。粒状PTFE的模塑和挤塑方法与粉状金属和陶瓷用的方法相似--先压缩再高温烧结;细粉需与加工辅料混合(如石脑油)形成糊状,然后在高压下挤成薄壁材料,再加热除掉挥发性的加工助剂,最后烧结。

折叠 编辑本段 聚全氟乙丙烯

FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。

FEP结晶熔化点为580 ℉ ,密度为2.15g/CC(克/立方厘米),它是一种软性塑料,其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。它是化学惰性的,在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数(2.1)。该材料不引燃,可阻止火焰的扩散。它具有优良的耐候性,摩擦系数较低,从低温到392 ℉ 均可使用。该材料可制成用于挤塑和模塑的粒状产品,用作流化床和静电涂饰的粉末,也可制成水分散液。半成品有膜、板。棒和单纤维。美国市场经销的FEP有DUIPont公司的 Teflon牌、Daikin公司的Neoflo牌、Hoechst Celanese公司的IHoustaflow牌。其主要的用途是用于制作管和化学设备的内村、滚筒的面层及各种电线和电缆,如飞机挂钩线、增压电缆、报警电缆、扁形电缆和油井测井电缆。FEP膜已见用作太阳能收集器的薄涂层。

折叠 编辑本段 可熔性聚四氟乙烯

PFA是聚四氟乙烯改性 温度可以达到260摄氏度,全氟烷氧基树脂

PFA树脂相对来说是比较新的可熔融加工的氟塑料。

PFA的熔点大约为580 ℉ ,密度为2.13- 2.16g/cc(克/立方厘米)。PFA与 PTFE和FEP相似,但在302℃以上时,机械性能略优于FEP,且可在高达500 ℉ 下的温度下使用,它的耐化学品性与PTEF相当。PFA的产品形式有用于模塑和挤塑的粒状产品,用于旋转模塑和涂料的粉状产品;其半成品有膜、板、棒和管材。美国市场经销的PFA树脂有DUPOut公司的Teflon牌、Daikin公司的Neoflon牌、Ansimont公司的Hthen牌、HOechst Celanese公司的 Hostafl牌。PFA的用途与FEP类似。

折叠 编辑本段 聚三氟氯乙烯

PCTFE是三氟氯乙烯自由基引发聚合的带有主要是重复一CF(cl)-CF单元线性主链的产物。

PCTFE是结晶性的高分子,熔点为425 ℉ ,密度为2.13g/cc(克/立方厘米)。

PCTFE在室温下对大多数活泼的化学品呈惰性,而在212T以上可被少数几种溶剂溶解,也可被一些溶剂溶胀,尤其是氯化过的溶剂。PCTFE具有优异的阻隔气体的能力,其膜产品的水蒸汽透过性在所有透明塑料膜中是最低的。其电性能与其它全氟聚合物相似,但介电常数(2.3-2.刀和损耗因数稍高,尤其是在高频时。PCTFE可制作厚的(1/8英寸)光学透明制件。

PCTFE虽可用熔融加工,但由于熔体粘度高,有降解趋势导致加工品的性能变坏,故加工困难。

PCTFE树脂可制成用于模塑和挤塑的粒料。膜厚度为 0.001-0.010英寸,亦可制成棒和管。美国市场上经销的PCTFE树脂有3M公司的Kel-FI牌、Daikin公司的Daiflon牌、AlliedlSignal公司的Acfon牌。

折叠 编辑本段 乙烯三氟氯乙烯共聚物

ECTFE树脂是乙烯和三氟氯乙烯1:1的交替共聚物,熔点为464 ℉ ,密度为1.68g/cc(克/立方厘米)。

此材料从低温到 330T的性能良好,其强度、耐磨性、抗蠕变性大大高于PTEE、FEP和PFA。它在室温和高温下耐大多数腐蚀性化学品和有机溶剂。它的介电常数(2.6)低,在很宽的温度和频率范围内性能稳定。ECTFE不着火,可防止火焰扩散,当暴露在火焰中时,将分解成硬质的碳。

ECTFE可制成用于模塑和挤塑的粒料及用于旋转模塑、流化床涂饰、静电涂饰的粉状产品。可在传统挤塑设备用化学发泡法加工成泡沫状产品,待别适用于计算机用电线的领域。半成品有膜、板、管和单纤维。 Ausimont USA公司销售的ECTFE产品牌号为Halar。

在电线和电缆领域,最重要的应用是用于增压电缆、公共交通车用电缆。火警电缆、阳极保护电缆。注塑产品有塔填料、问和泵零件、接插件、电线接线柱、过滤机壳。ECTFE管的应用有光导纤维的套管、非支撑管、钢管和增强塑料管的内衬。

ECTFE涂料和内村可防止金属被环境侵蚀。膜的应用有理电池和隔离方面的应用。单纤维的应用有消油雾器、编织套管、过滤织物。宽幅(48in)以玻璃纤维作背村的ECTFE片材,可用作耐化学品和强度要求高的槽罐的内衬。

折叠 编辑本段 乙烯-四氟乙烯共聚物

ETFE是乙烯和四氟乙烯1:1交替共聚物。ETFE熔点为518F,密度为1.70g/CC。 ETFE是一种从低温到356F具有高抗冲性和机械性能好的坚韧的材料。耐化学品性能、电性能和耐候性与 ECTFE相似,与全氟聚合物相近。该聚合物暴露在火焰中会熔化和分解。 ETFE可制成用于挤塑和模塑的粒料,及用于旋转模塑、流化床和静电涂饰的粉末。半成品有膜、棒、管和单纤维。美国市场销售的ETFE有Du Poutl公司的Tefzel牌、Ansimont USA公司的Hyflon牌、Daikin公司的Neoflon牌。在电线和电缆的应用有飞机用挂钓线、公共交通车和计算机上的背板。注塑产品有泵、间和其它化工设备的部件,包装物,塔填料,电器零件。

折叠 编辑本段 聚偏氟乙烯

PVDF是偏二氟乙烯高分子量的聚合物,它属于结晶性材料,熔点为338F,密度为 1.78g/CC。其强度、耐磨性和抗蠕变性比 PTFE、FEP和 PFA高得多;耐大多数化学品和溶剂,以及氧化剂如液体溴和溴盐溶液;具有良好的耐候性,在空气中不燃烧;与其它氟塑料相比具有很高的介电常数(8-9)和损耗因 数;在 148~302F温度范围具有的性能良好。 PVDF可制成粉状、粒料和分散体系(邻苯二甲酸二甲酯二异丁基甲酮中含44%的树脂)。它可用挤塑、注射模塑、传递模塑,也可通过干粉或分散体喷涂技术用作涂料,半成品有膜、板、棒和单纤维。美国市场销售的PVDE有 AtOChem Inc的 Kpor牌、Sovay公司的 Soef牌, Daikin公司的Neoflon牌及 Ansimont公司的 Hylar牌。

折叠 编辑本段 聚氟乙烯

PVF是高结晶性材料,只能制成膜状,它很坚韧而富于弹性,具有杰出的耐候性,在-94-230F温度范围内性能良好,它具有良好耐磨和耐沾污性,可与胶合板、乙烯基塑料和增强的聚酯及金属箔层合。

折叠 编辑本段 加工技术

折叠 氟塑料模压成型

氟塑料模压成型可加工板、棒、套筒、胶带、密封环、隔膜及带有金属嵌件的零件等。

模压成型分预成型、烧结和冷却三个步骤。预成型是将PTFE粉末均匀加入模具内,在常温下加压成密实的预成型品(即毛坯);烧结是将预成型品加热到熔点以上,冷却是从烧结温度降到室温的过程。

有些氟塑料是在熔点温度以上一次加压而成,这种成型模具,叫做热压模,与此对应的PTFE的模具叫冷压模。

模压时应注意压缩比(一殷PTFE为4-6)和成型收缩率(一般PTFE为2.6-4.5%)对制品的影响。

原料最好用悬浮法聚合树脂,粒径为20-500微米的松软细粉末最好。压制过程中必须"放气",预成型压力为17-35兆帕,保压时间根据毛坯厚度而定,如100毫米厚的毛坯,应保压15分钟。

烧结时应注意:升温速度可采用20-120℃/小时,制品越大,升温速度越慢,悬浮法树脂烧结温度高些,为370-380℃,而分散法树脂烧结温度低些,360-370℃,烧结温度高,收缩率和气孔率随之增大,烧结时间应适当控制。

冷却,一般情况用慢速降温,速度为15-25℃/小时,在特殊情况时,如少数厚度小于5毫米的薄板或推压成型的薄壁管时,才用快速冷却。

有时制品在100-120℃温度下,作4-6小时的退火处理。

折叠 氟塑料滚压成型

PTFE膜片是滚压成型的,滚压成型可分为单向滚压和多向滚压两种工艺,经过滚压处理,PTFE膜片由原来的不透明自色,变成半透明水晶色。

单向滚压是将重新加热到透明状的膜片,迅速地通过压延机的两个相同旋转着的辊进行加工的。压延倍率控制在1.5-2.5范围内,一般辊筒转速20转/分。

多向滚压是将经过烧结淬火处理的膜片,放在压延机上,进行多方向的压延,逐渐减小膜厚的成型加工方法。其中压延比为2-2.5范围。滚筒的温度应控制在150-200℃,蒸汽加热时,蒸气压力在0.5-0.9兆帕。压延比是一个重要参效, 过大和过小对制品均不好。有时要反复进行多次滚压,才能压好一个产品。

折叠 氟塑料注射成型

PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物),即可熔性PTFE,可以注射成型。其加工温度较宽,最高可达425℃,其分解温度在450℃以上,一般控制加工温度范围为330-410℃。

PFA的吸湿性很小,为0.03%,所以不用干燥,注射前,嵌件应预热到140℃左右,注射料筒三段温度为:200-210、300-310、350-410℃,,喷嘴温度略低于料筒最高温度,模具温度为140-230℃,注射压力40-90兆帕,注射速度应稍慢一些,保压时间不宜太长。冷却时间为40-150秒。

折叠 氟塑料二次加工技术

由子氟塑料的加工特性,使一些制品难于一次成型,还必须经过二次加工才能得到可使用的成品。二次加工技术有:切削、焊接、内衬、吹胀等。

切削:类似于金属的切削方法,设备有车床、钻床、刨床等。注意在切削之前,必须将毛坯体放置24小时后才可进行。

焊接:分热压焊接和热风焊条焊接两种。热压焊接,要在特制的钳具中,加热到327℃以上,同时加压才能焊接住。

热风焊条焊接是采用PFA捍条,加热加压通过PFA而将两件连接在一起。

内衬:一般用聚四氟乙烯和聚全氟乙丙烯(有写成F4和F46)塑料内衬黑色金属管及管配件,可用于化工防腐耐蚀材料。

吹胀:制品为波纹管和热收缩管、热收缩膜等。又分为连续式吹胀和间歇式吹胀。

如F46热收缩管的管坯采用水冷却真空定型方法制备,管材拉伸比为3-7,熔融锥体长度控制在10-20毫米,吹胀模温度80-160℃,吹胀压力0.1-0.2兆帕,牵引线速度80-500毫米/分。其他还有吹胀F4螺旋管。

如PTFE机床导轨软带:用悬浮法PTFE细粒料,捣碎后,过20目筛,青铜粉或铝粉粒度为200目,对于100毫米高毛坯保压5分钟,中间放气三次,烧结时升温速度50-60℃/小时,在320℃时保温1小时,降温至150℃时出炉。毛坯车削前,应预热到80℃,保温一小时后再进行。软带应经萘钠处理,其中萘51克,四氢呋喃100毫升,金属钠适量,厚1毫米以下的软带在萘钠处理液中1-3分钟,然后用90℃热水冲洗。

如PTFE可共混进聚苯、聚酰亚胺、聚对羟基苯甲酸酯,同时填充石墨、二硫化钼、青铜粉等可应用在水工闸门上、氟塑料46可用在耐腐蚀球阀上,其模压温度320-350℃、模压压力3-30兆帕、定型保温温度120-150℃。

又玻璃纤维增强PTFE管作为钢管内衬,可解决管道腐蚀问题,其工艺流程如下:

PTFE树脂→捣碎过筛→但压成型→烧结定型→管外圆车削→检测→表面活化处理→玻璃钢→装法兰→包法兰→固化→法兰头车削→脱芯棒→装垫片→翻边→成品

如聚偏氟乙烯密封圈:加1份吸酸剂,混合球磨24小时,在模板温度为195-250℃压机中,徐徐加压至2.5-3.5兆帕,中间放气1-2次,模温升至180-190℃时迅速移到冷压机在14兆帕压力下冷却,50℃时取出,修除毛边,再放进130℃烘箱,热处理24小时,即可检验包装。

又氟塑料品种发展为:含氟环氧树脂(用于光通讯系统)、全氟弹性体(用于半导休设备)、热塑性氟弹性体(用于医疗、电缆涂层)、全氟聚醚(用于耐高低温的润滑脂)。还有聚氟乙烯进行无溶剂加工,只须添加9份润滑剂、4份热稳定剂、2份其他助剂即可成型加工。

折叠 编辑本段 性能表

单位 性能

品名

PTFE

PFA

PVDF

FEP

ETFE

ECTFE

简称

F-4

*FA

F-2

F-46

F40

F30

比重

-

2.13-2.20

2.12-2.17

1.76-1.78

2.12-2.17

1.73-1.75

1.68

成型收缩率

%

3-6

4

2-3

3-6

3-4

2-2.5

硬度

肖氏-D

50-60

64

75

56

75

75

断裂拉伸强度

kg/cm2

140-455

280-315

315-434

189-217

455

420-480

断裂伸长率

%

200-450

300

50-300

250-330

100-400

200-300

弯曲强度

kg/cm2

不断裂

暂缺

602-665

210

385

390

弯曲模量

kgcm2

4900-7700

7000

17500

6300

14000

6000

缺口冲击强度

kgcm/cm

16.3

不断裂

21.8

不断裂

不断裂

不断裂

熔点温度

327

310

171

275

270

241

长期耐热温度

288

260

129

204

150-182

160-150

热变形温度(18.5kg/cm2)

49

暂缺

87-115

暂缺

71

77

热变形温度(4.6kg/cm2)

121

74

132-149

70

104

116

低温脆性

10mcm/cm℃

-268

暂缺

-62

-73

-201

-101

热膨胀系数

102周

18

21.6

12.6-25.2

14.4-19.8

10.8

14.4

介电常数

102周

2.1

2.1

7.2-10.0

2.1

2.6

2.5

介质损耗系数

<.0003

0.0002

.015-.019

0.0001

0.0008

.0015-.0030

耐电弧性

-

>200

暂缺

50-60

>165

72

1.5

水汽渗透性比较

-

4

5

2

4

3

1

磨擦系数比较

-

1

2

5

3

4

4

单位体积重量比较

-

5

4

3

4

2

1

注射成型比较

-

-

5

3

4

2

1

成型

线缆成型比较

-

-

4

3

3

2

1

加工

液塑成型比较

-

-

-

2

-

-

1

性能

浸塑成型比较

-

-

-

2

3

4

1

吹塑成型比较

-

-

-

-

3

2

1

耐磨性能比较

-

4

6

2

5

3

1

机加工性能比较

-

优良

优良

优良

优良

优良

优良

折叠 编辑本段 发展前景

在越来越多的国内含氟塑料制品走出国门的同时,众多国外知名氟塑料加工企业也已经或正准备落户中国。中国氟塑料加工专业委员会秘书长陈生分析说,未来5~10年,中国极有可能成为世界氟塑料制品(特别是低端产品)的生产基地,对国内企业而言,当务之急是及时调整经营策略,提高自身优势以立足市场。

目前国内氟塑料行业的发展是无限商机中有隐忧。据不完全统计,国内拥有氟塑料加工企业近千家,其中部分企业2003年的氟塑料制品产量超过600吨,产值超过5000万元。经过多年的发展,这些企业在研制、加工和应用等方面取得了长足进步,加工设备和工艺有了很大改进,新品不断出现。特别是2008年奥运会场馆的建设,氟塑料加工行业也将整体受益。

但是,陈生指出,近几年国外大批与氟塑料制品加工相关的企业相继进入中国,由于国外先进企业拥有高度自动化的生产设备和高水平的管理机制,使得他们的产品在中国的市场份额将逐步扩大,这势必会对国内现有的加工企业造成冲击。

在分析氟塑料行业发展现状时,陈生认为存在问题不少。表现在聚四氟乙烯半成品偏多,多数企业产品雷同,高技术含量、高附加值产品少。多数企业还延续二十世纪七八十年代的加工工艺,专业技术人员严重缺乏,企业对新产品、新工艺的开发缺乏投入。另外,由于知识产权保护不力,造成不合理竞争,大多数氟塑料加工设备只是在旧设备的基础上翻版改造,很难加工高技术含量的产品。特别与国外企业形成鲜明对比的是,对售后服务认识不足是国内氟塑料加工企业普遍存在的问题。企业没有技术力量和足够的资金支持进行售后服务,无法形成良好的信息反馈渠道,很难开发高性能、高附加值的终端产品。为此,陈生提醒国内企业,应该正视存在的问题,尽快弥补不足,从而获得更大收益。

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