聚四氟乙烯纤维ppt课件
聚四氟乙烯纤维
应用
聚四氟乙烯纤维作为一种高技术纤维，在尖端技术、国防工业和其他国民经济部门有重要用途。
1．航天航空领域可用于制作飞机和其他飞行器的结构材料，也可以作火箭发射台的屏蔽物，其织物可用于制 作宇航服。
2．工业由于聚四氟乙烯纤维具有极好的化学稳定性，摩擦因数又小，适宜制作各种耐腐蚀和耐高温的密封卷。 聚四氟乙烯纤维织物可作高温下腐蚀性气体及酸、碱雾滴的过滤材料和腐蚀性物质的传送带，特别适于处理那些 黏性很强的物料，由于聚四氟乙烯纤维有良好的不黏性，因而过滤材料和输送设备比较容易清洗。
3．医疗和生活领域聚四氟乙烯纤维在医疗上也有独特的用途，可制作各种人造血管、造气管，可以用来修补 内脏，用它缝合非吸收组织。1997年日本东洋聚合物公司推出了聚四氟乙烯纤维和其他纺织纤维的混纺织物，商 品名为Hastex，具有疏水、防水、耐热、耐化学品等性能，可以作各种衣料、帐篷、伞面、手提包、鞋的材料， 这一突破为聚四氟乙烯纤维的开发、应用开辟了新的天地。
聚四氟乙烯纤维具有良好的电性能和抗辐射性能。其摩擦因数（0.01～0.05）在现有合成纤维中是最小的， 而且在很高的温度和很宽的荷重范围内保持不变。
生产工艺
生产方法有四种：
①乳液纺丝法（见化学纤维纺丝）。是工业上采用的主要方法，平均分子量 300万左右、粒径0.05～0.5m的 聚四氟乙烯乳液（浓度60%）与粘胶丝或聚乙烯醇等成纤性载体混合后，制成纺丝液，纺丝后将载体在高温下碳 化除掉，聚合物被烧结而连续形成纤维。这种方法可制得纤度较小的纤维，但在烧结过程中易产生结构上的缺陷， 并混入载体的碳化物，因而强度较低，呈褐色。
该纤维具有良好的耐气候性，是现有各种化学纤维中耐气候性最好的一种，在室外暴露15年，其物理性能无 明显变化；既能在较高的温度下使用，又能在很低的温度下使用，其使用温度范围是-160～260℃。聚四氟乙烯 纤维是最难燃的有机纤维之一，其极限氧指数LOI为95。聚四氟乙烯纤维没有任何毒性，但在200℃以上使用时， 有少量的有毒气体氟化氢释放，因此在高温使用时，应采取适当的保护措施。
聚四氟乙烯纤维详解
性，PTFE纤维在用于对焚烧炉排出的热气
体进行过滤中，到目前为止无任何其他材
PTFE纤维的链构象
料可以取代。
PTFE纤维特性
(2)耐热性。PTFE能经受280℃的高温，短时间可达300℃。 这些性能说明它是可在恶劣的环境中用于过滤的理想材
料。
(3)耐低温。具有良好的机械韧性；即使温度下降到零下 196℃，也可保持5％的伸长率。 (4)阻燃性。PTFE的限氧指数(LOI)可高达95％。这就是 说它需要95％的氧才能点燃和保持火焰。
加之PTFE的高黏度和明显的弹性，PTFE熔体通过螺杆
挤出机直接制备纤维比较困难，难以实现工业化。
PTFE纺丝方法的优缺点
纺丝方法 载体纺丝 优点 湿法纺丝 纤维具有确切的线密度， 可以得到较小的纤维。 缺点 工艺繁琐，成本高， 污染环境，凝固槽 较长，制造效率低。
干法纺丝 工序简单，成本低，无污 染，纤维质量好，无需水 洗，可得到线密度较小的 纤维。 糊料挤出纺丝 纤维断裂强度较高
聚四氟乙
代
1957
聚四氟乙
烯纤维的
世界总产 能力达到 1.2kt
烯纤维首
先由美国 杜邦公司 开发使用
可溶性聚 四氟乙烯 开始实现 工业化生 产 纤维投入
生产，主
要是单丝
研究现状
1
国内研究现状
目前，我国生产的PTFE纤维产量已占全球总量的
50%以上，出口到亚洲日、韩，美洲，欧洲，以及中 东等国家和地区，且部分性能超过国际同类产品。我 国已形成100%PTFE滤料的工业化生产，将PTFE纤维用 于长纤维编织基布，短纤维覆盖基布表面经加工制成
Beijing National Aquatics Center 水立方
聚四氟乙烯(PTFE)
聚四氟乙烯聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，一般称作―不粘涂层‖或―易洁镬物料‖；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。
这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。
同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。
聚四氟乙烯(PTFE)聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]）,被美誉为/俗称―塑料王‖，中文商品名―铁氟龙‖、―特氟隆‖（teflon)、―特氟龙‖、―特富隆‖、―泰氟龙‖等。
它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）。
聚四氟乙烯它本身对人没有毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。
温度-20～250℃（-4～＋482°F），允许骤冷骤热，或冷热交替操作。
压力-0.1～6.4Mpa（全负压至64kgf/cm2）（Full vacuum to 64kgf/cm2）它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。
聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片. 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。
聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。
用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。
一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。
分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。
各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。
PTFE纤维和PTFE微孔薄膜.ppt
1.0 PTFE固有特性
耐温度性好（-190℃～280℃） 耐腐蚀性好（PH：0～14） 不水解 不氧化 不老化 抗UV
2.0 PTFE纤维应用
2.1 PTFE长丝纤维
制作工艺
1. PTFE粉末 2. PTFE膜 3. 成丝 4. 加捻、定型 5. 封装、打包
2.1 PTFE长丝纤维
300 260 250 220 200 190 140 125 150 200 204 250 280
温度【℃】
150 100 50 0
使用温度 瞬时温度
亚克力
PPS
芳纶
P84
PTFE
2.1 PTFE长丝纤维
因氧化引起的强力损失
140 120 100
抗拉强度％
80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 时间/天 P84 250 300 350 400
3.2 PTFE覆膜滤料的劣势
PTFE本身“亲”油性，所以PTFE覆膜滤料 、滤袋不能用于含油工况
河南焦作电厂案例
覆膜滤袋在安装时需要滤袋保护套 覆膜滤料在系统“点火”前，需做预“涂灰 ”工艺
3.3 PTFE薄膜其他应用
PTFE弹性密封板 覆膜滤料、滤袋
防水、透气 服装面料
PTFE膜
HEPA过滤纸
医疗过滤膜
高频射频电缆膜
4.0 100%PTFE覆膜滤袋
PTFE基布 100%PTFE 覆膜滤料
PTFE短纤维
PTFE微孔膜
4.0 100%PTFE覆膜滤袋
100%PTFE覆膜滤袋
100％PTFE纤维 中国垃圾成分复杂 中国除尘设备粗糙 中国垃圾焚烧工况 水分多，易结露、 板结 应对日趋严的排放 标准
聚四氟乙烯纤维规格
聚四氟乙烯纤维规格
聚四氟乙烯纤维，也称聚四氟乙烯PTFE纤维，是一种具有优异
化学稳定性和耐高温性能的合成纤维。
它通常用于制造高性能的纺
织品和过滤材料。
关于其规格，聚四氟乙烯纤维的规格通常包括纤
维的直径、长度、拉伸强度、熔点和其他物理性能。
1. 直径，聚四氟乙烯纤维的直径通常在5-100微米之间，不同
厂家生产的纤维直径可能会有所不同，根据具体用途的不同，选择
不同直径的纤维。
2. 长度，聚四氟乙烯纤维的长度也是一个重要参数，一般来说，纤维的长度越长，其强度和耐磨性就越好。
常见的长度包括毫米和
厘米级别的纤维。
3. 拉伸强度，聚四氟乙烯纤维具有很高的拉伸强度，通常在
500MPa以上，这使得它在纺织品和复合材料中具有出色的性能。
4. 熔点，聚四氟乙烯纤维的熔点非常高，约在327摄氏度左右，因此具有出色的耐高温性能，适合用于制作耐高温材料。
此外，聚四氟乙烯纤维的规格还可能涉及纤维的密度、表面形态等方面的参数。
需要根据具体的使用要求和应用领域来选择合适的规格。
不同厂家生产的聚四氟乙烯纤维规格可能会有所不同，用户在选购时应该根据实际需求选择合适的产品规格。
聚四氟乙烯纤维汇总
聚四氟乙烯纤维1、聚四氟乙烯纤维简介聚四氟乙烯纤维，中国称氟纶。
由聚四氟乙烯为原料,经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维聚四氟乙烯纤维强度17.7～18.5cN/dtex,延伸率25%～50%。
在其分子结构中,氟原子体积较氢原子大，氟碳键的结合力也强,起了保护整个碳-碳主链的作用，使聚四氟乙烯纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度120～180℃；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性,但染色性与导热性差，耐磨性也不好,热膨胀系数大，易产生静电。
聚四氟乙烯纤维主要用作高温粉尘滤袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等。
聚四氟乙烯纤维是以聚四氟乙烯树脂粉末为原料，经过特殊的生产工艺而得的一种合成纤维。
聚四氟乙烯树脂虽属于热塑性树脂类，但它具有异常高的熔融粘度，因此用一般的化学纺丝无法制得。
由于PTFE纤维具有四氟化学稳定性极好的特性，因此被广泛应用于高温，强酸、碱等环境下的过滤材料中，100%PTFE滤料或含PTFE纤维成分的滤料已经成为垃圾焚烧、高炉煤气净化、水泥窖尾气等特殊工况下的首选滤料。
PTFE纤维一般分为两种：（1）PTFE白色卷曲短纤维一般使用膜裂法生产制造，纤维强力大于乳液喷丝法生产的棕色纤维，纤维还可根据需要利用色素添加技术制成有色各种纤维。
它具有适合高温环境，化学稳定性极佳，收缩率低，抗老化等特点。
（2）PTFE长丝纤维是利用牵引法制造的单丝纤维，主要应用于制造PTFE 缝纫线或用于基布的织造。
2、生产工艺生产方法有四种：①乳液纺丝法(见化学纤维纺丝)。
是工业上采用的主要方法，平均分子量300万左右、粒径0.05～0.5m 的聚四氟乙烯乳液（浓度60%）与粘胶丝或聚乙烯醇等成纤性载体混合后，制成纺丝液，纺丝后将载体在高温下碳化除掉，聚合物被烧结而连续形成纤维。
氟纶纤维
特性
（1）、分子量。聚四氟乙烯是非极性线型晶状聚合物，分子量 为5×105~20×105。 （2）、形态。氟纶纤维截面呈圆形，纵向平滑。可制成各种规 格的短纤维和长丝纤维。 （3）、机械性能。聚四氟乙烯是由碳原子链被氟原子完全饱和 地结合着，氟原子和碳原子结合得非常强固，且被四周的碳链以 规则饱满紧密的方式形成一种保护性护罩。其分子是中性的，不 带电，没有离子化的力量与其它分子相互结合。C—F键的键能 （116千卡/克分子）比C—H键的键能（99.5千卡/克分子）高。 由于C—F键能高，大分子链的结构规整，对称性高，大分子堆 砌密度大，所以具有高的抗拉强度。其拉伸强度为1.4CN/den， 断裂伸长率为19%。湿态与干态相同。氟纶纤维的耐脆性和耐弯 曲磨损性在合成纤维中是最好的。
（4）、化学性能。氟纶纤维具有特殊的抗化学性能。这是因为C—F键能 高，氟原子的共价键直径（0.72Å）比氢原子（0.37Å）大，因此可以保护 C—C主链免受各种化学药剂的侵蚀。对于所有已知的酸、碱、卤和氧化剂 等，氟纶体现了有机纤维的最高水平，甚至在高的操作温度，在王水中亦 无变化。但氟纶纤维唯一已知的溶剂是在299℃以上的过氧化有机溶剂。 氟纶纤维能够漂白，它对水和溶剂的抗拒和紧密结构阻止了它的上色。 纤维它本身是无毒的，但它在高温的使用中可能散发出有毒气体。 （5）、热学性能。 ——氟纶在温度高达260℃以上的连续使用中是稳定的，且能够短时间的忍 耐290℃的温度。由于它独特的分子结构，它不会在高温下熔融。从290℃ 以上它开始升华，每小时的失重率达0.0002%，在327℃时达到凝胶状，即 所谓的“熔点”为327℃。分解温度在415℃以上。 ——氟纶纤维在低温下延展性下降，但仍能使用。确定的最低使用温度为 －268℃。 ——当温度高达300℃时，氟纶纤维具有高达25%的热收缩率。这使其具有 热定型或变型加工能力。 ——氟纶纤维的导热率低。热膨胀系数较大。 ——氟纶纤维的极限氧指数LOI值为90~95%，在高氧浓度下也难燃。
聚四氟乙烯
因此,深入研究聚四氟乙烯的结构和物化特性,特别是通 过化学、物理改性以研制开发综合性能优异的新型PTFE材 料,已成为目前聚四氟乙稀研究和发展的主要方向。 填充改性作为聚四氟乙烯最常用的改性方法之一,其填 充工艺、填料品质以及填料与聚四氟乙烯基体树脂的结合, 是改善和提高聚四氟乙烯性能的关键。
PTFE螺旋构象
聚四氟乙烯特性
聚四氟乙烯部分结晶,它的晶体大小由聚四氟乙烯的型号
规格和溶体的模压烧结工艺决定。 缓慢冷却时结晶晶体粗大,但是结晶带条纹间的间隔与冷却 速度无关。 当晶体受力时结晶区域易发生带状剪切滑动,因此聚四氟乙 烯存在机械性能较差、易蠕变、不耐磨等缺点。 因此,目前对聚四氟乙烯的研究也都在于集中于通过对其分 子结构和组成的分析,采用适当的方法对其进行改性,使其 相关机械性能得以提高。
聚四氟乙烯的应用
聚四氟乙烯以其优异的综合性能,在许多领域获得了广泛
应用,如防腐、密封、医疗卫生、过滤材料、航空航天等。
聚四氟乙烯早期的工业用途主要是制作耐热、耐腐烛的
密封垫片,随着聚四氟乙烯研究的不断深入,已研制出聚四 氟乙烯管道、阀门及耐腐烛衬里等。
同时聚四氟乙烯薄膜处理后具有选择透过性,可用作分离
聚四氟乙烯的分子结构与聚乙烯(PE)相似,它的H原子
被F原子取代,并且四氟乙烯单体聚合过程中提供不了 C-F键断裂所需能量,因此产生不了支链结构,形成了具 有良好对称性的螺旋结构。
聚四氟乙烯的分子构型
பைடு நூலகம்
在聚四氟乙烯分子中,由于C-H键键能较C-F键键能低,且
氟原子核对核外电子及成键电子云的束缚强,同时氟原子 直径远大于氢原子,这使聚四氧乙烯具有独特的螺旋构象。
材料,有选择性地透过气体或者液体,其多孔膜还可用于气 气分离、液液分离,对分离腐烛性气体和液体具有重要意 义。
聚四氟乙烯纤维
其他改性方法
等离子体法 等离子体法 电解还原法 电解还原法 激光处理法
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钠-萘络合物化学改性 萘络合物化学改性
萘处理液---(等物质的量的钠来自萘在四氢呋喃, 钠-萘处理液 (等物质的量的钠和萘在四氢呋喃,乙二醇 萘处理液 乙二醚等活性醚中溶解或络合而成) 乙二醚等活性醚中溶解或络合而成) 反应机理: 反应机理:
优点:1.操作简便,情节,快速; 优点:1.操作简便,情节,快速; 操作简便 失去光滑感; 失去光滑感; 2.接枝率易于控制 接枝率易于控制; 2.接枝率易于控制; 破坏,力学性能下降; 破坏,力学性能下降; 3.无需引发剂和催化剂; 3.无需引发剂和催化剂; 无需引发剂和催化剂
缺点:1.改性后PTFE 缺点:1.改性后PTFE 表面 改性后 2.PTFE 基体受到
由表1 可看出: PTFE 与水的接触角为114° 接触角很大,与水之间是属于部分润湿 关系,与大多塑料相比,润湿性极差.
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溶解度参数
PTFE 与其他物质相容性较差的问题,这是由于2 种物质的溶解度参 数相差较大造成的.
由表2 可知,在所列的塑料中,PTFE 的溶解度参数最小,与其他 塑料的溶解度参数差别较大,所以根据相似相容的原理,PTFE 与 其他塑料的相容性较差,其被粘接的可能性也就最小.
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聚四氟乙烯纤维特性
摩擦系数 润湿性能 溶解度参数
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摩擦系数
PTFE 具有螺旋形结构,C具有螺旋形结构, C 主链完全被由氟原子组成 的外壳所包围, 的外壳所包围,组成了一个 完整的圆柱体,分子较僵硬. 完整的圆柱体,分子较僵硬. 这种圆柱形结构使得PTFE 这种圆柱形结构使得 分子间的吸引力变得很微弱, 分子间的吸引力变得很微弱, 再加上分子形状是螺旋形的, 再加上分子形状是螺旋形的, 使得PTFE 分子间很容易滑 使得 动. 所以, 所以,聚四氟乙烯是所有聚 合物中摩擦系数最低 摩擦系数最低的 合物中摩擦系数最低的.
聚四氟乙烯纤维
性，PTFE纤维在用于对焚烧炉排出的热气
体进行过滤中，到目前为止无任何其他材
PTFE纤维的链构象
料可以取代。
PTFE纤维特性
(2)耐热性。PTFE能经受280℃的高温，短时间可达300℃。 这些性能说明它是可在恶劣的环境中用于过滤的理想材
料。
(3)耐低温。具有良好的机械韧性；即使温度下降到零下 196℃，也可保持5％的伸长率。 (4)阻燃性。PTFE的限氧指数(LOI)可高达95％。这就是 说它需要95％的氧才能点燃和保持火焰。
PTFE纤维的应用
其他应用领域
PTFE纤维在其他领域也有着广泛的应用。如可 用于轴承和低摩擦率零部件、离子交换、密封填
料等。此外，由于其固有的低损耗与介电常数，
PTFE纤维还可以用来制备电线和电缆的绝缘材料 等。
参考文献
1.乔春梅, 康卫民, 鞠敬鸽,等. 聚四氟乙烯纤维的制备技术及应用进展[J]. 产业用纺
于针刺毡。
熔体纺丝法
熔体纺丝法是将四氟乙烯质量分数为4％-5％的全氟 乙烯、全氟丙基醚的共聚物混合作为纺丝熔体，经螺 杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔，使其成细流状射 入空气中，并在纺丝甬道中冷却成丝。此方法得到的 PTFE纤维强度较高，但由于熔融后PTFE超分子结构发 生改变。导致其延展性消失以及分子链定向伸展受阻，
然后经过纵向切割加工、拉伸和蓬松加工，得到PTFE
纤维。
膜裂纺丝法
切割膜裂法由奥地利Lenzing公司于20世纪70年代
初开发并工业化，在制备PTFE纤维时需先将PTFE粉 末熔结成圆柱形PTFE型坯，再把它切削成一定厚度 的薄膜，然后通过锯齿状刀具割裂成丝，在熔点 (327℃)以上烧结，再经拉伸和热处理最终得到 PTFE纤维。此方法得到的纤维具有微孔结构，且强 度较高。复丝可用作密封填充材料，短纤维则可用
ptfe纤维化原理
ptfe纤维化原理PTFE纤维化原理PTFE（聚四氟乙烯）纤维是一种具有优异性能的高分子材料，被广泛应用于纺织、化工、电子等众多领域。
PTFE纤维化的原理主要包括物理加工和化学处理两个方面。
物理加工方面，PTFE纤维化的首要步骤是将PTFE树脂加热熔融，然后通过拉伸和旋转的方式形成纤维。
这一过程中，PTFE树脂的结晶结构发生了改变，使得纤维具有了更好的机械性能和耐高温性能。
在加热熔融的过程中，PTFE分子链会发生无规卷曲，而通过拉伸和旋转，这些分子链得以排列成为有序的结构，形成了纤维化的PTFE 材料。
化学处理方面，PTFE纤维化还需要进行表面处理以提高其润滑性和抗粘附性。
一种常用的表面处理方法是使用氧气等离子体处理。
在氧气等离子体的作用下，PTFE纤维表面的氟原子和氧气发生反应，形成含氧官能团，使得纤维表面变得亲水。
这种表面处理可以增加PTFE纤维的润滑性，降低表面粘附物的附着，提高纤维的耐磨性和耐化学腐蚀性。
PTFE纤维化原理的关键在于PTFE分子链的结构调整和纤维表面的化学改性。
结晶结构的调整使得PTFE纤维具有了出色的物理性能，包括高强度、耐磨性、耐高温性等；表面化学处理则赋予了PTFE纤维良好的润滑性和抗粘附性能。
这些性能使得PTFE纤维成为一种理想的材料，广泛应用于各种领域。
在纺织领域，PTFE纤维被用于制作高温过滤布、高温输送带等产品。
其高强度和耐磨性使得过滤布具有较长的使用寿命和较好的过滤效果；其耐高温性能使得输送带能够在高温环境下稳定运行。
此外，PTFE纤维还可以用于制作防火服装、高温电缆等产品。
在化工领域，PTFE纤维被广泛应用于密封材料。
其良好的耐化学腐蚀性能使得PTFE纤维适用于各种酸碱介质的密封，能够有效防止介质泄漏。
同时，PTFE纤维的润滑性能也使得其在密封件中具有较低的摩擦系数和较好的密封效果。
在电子领域，PTFE纤维被用于制作高频电缆和微波介质等产品。
其低介电常数和低损耗角正切使得高频电缆具有较低的信号衰减和较好的传输性能；其高耐高温性能使得微波介质能够在高温环境下稳定工作。
聚四氟乙烯纤维的成型方法
合
成
技
术
及
应
用
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｓ ＹＮＴＨＥＴＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｃ ＡＮＤ ＡＰＰＬ ＣＡＴＩ Ｉ ＯＮ
Ｊ ｎ ２ １ ｕ． ０１
聚 四氟 乙烯 纤 维 的成 型 方 法
郭志洪 林佩洁 王 燕萍 王依 民。 ， ， ，
种具 有特殊 性 能 的含 氟 高 聚 物 材料 ， 由完全 被 氟
原 子饱 和 的碳 原 子链组 成 。氟原 子 以有规 则 的紧密 填 充 的方式包 围在碳 原 子 外 面 ， 而 对 骨 架碳 原 子 从
有 屏蔽 作用 ， 之 Ｆ ｃ键 具 有 较 高 键 能 ， Ｐ Ｆ 加 — 使 ＴＥ
１ 聚 四氟 乙烯 发 展 概 况
聚 四氟 乙烯 （ ｏ ｔ ｒｆ ｏ ｅ ｙ ｎ Ｐ ｌ ｅ ａｌ ｒ ｔ ｌ ｅ，Ｐ Ｆ 是 ｙｔ ｕ ｏｈ ｅ Ｔ Ｅ）
一
内对 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ的需 求 快速增 加 ， 刺激 了 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ的生 产 与 发， 国的 Ｐ Ｆ 我 Ｔ Ｅ工 业 开 始 步 入 快 速 发 展 的 阶 段 ， ＰＦ Ｔ Ｅ生产 能 力 迅 速 增 加 。２ ０ ０ ５年 ， 国聚 四 氟 我 乙烯 表 观 消 费 量 约 ３ ｔａ 占全 球 总 生 产 能 力 的 ０ｋ ， ／ ２ ％ 以上 ， 为 全 球 主 要 的 Ｐ Ｆ 生 产 国。２ ０ ２ 成 ＴＥ ０９ 年 ， 国生 产能 力 为 ８ ｔａ 产 量 为 ４ ｔａ 目前 全 ０ ｋ／ ， ２ｋ／ 。 我 国氟树脂 的 聚合 技术 基本 上 已接 近 国外水 平 ， 但 配套 的加工 工 艺方 面 尚有差 距 ， 而且 低 端 通 用 型 产 品产 能过剩 ， 而高端 、 特殊 用途 产 品依赖 进 口Ｅ 。 ｓ ］ 聚 四氟 乙烯 （Ｐ Ｆ ）纤维 ， 称 为氟 纶 或 特 氟 ＴＥ 俗
氟纶纤维
(4)化学性能。氟纶纤维具有特殊的抗化学性能。这是 这是因为C --F 键能高，氟原子的共价键直径比氢原子大 ，因此可以保护C --C 主链免受各种化学药剂的侵蚀。氟 纶纤维能够被漂白，它对水和溶剂的抵抗性 极其紧密结 构妨碍了它的上色性。氟纶纤维本身无毒，但在高温时使 用中可能散发出有毒气体。 （5）热学性能。氟纶在温度高达260℃以上的连续使 用中，其性能是稳定的，且在290℃时，能够短时间保持 稳定性，随着温度的升高，它开始升华。在低温下，其延 展性下降，但仍可以使用，最低使用温度是-268℃。当温 度高达300℃时，氟纶纤维具有高的热收缩率。这使其具 有热定型或变形加工能力。氟纶的导热率低，热膨胀系数 较大。氟纶纤维的极限氧指数值为90%~95%，在高氧浓 度下难燃。
（6）光学性能。氟纶纤维具有很好的抗紫外线性能。 氟纶纤维在户外放置15年也不会出现老化现象。氟纶纤维 直接在日光下连续暴晒三年，其断裂强度只降低2％。 （7）电学性能。氟纶具有低导电性，是优良的绝缘材 料。在温度为175~290℃范围中，其电阻有一特定值，但 其静电较大。 （8）摩擦性。氟纶的滑动摩擦因数是任何已经纤维中 最低的，是锦纶的1／6。摩擦因数为0.008~0.05，负荷或 温度增加时，动摩擦因数有降低趋势。氟纶纤维的低摩擦 因数使其具有免保养、无粘性和易滑动特性。 (9)其他特性。具有高密度，密度为2.28~2.29g/cm^3 。其他产品有天然深棕色和纯漂白色，具有蜡质感。
四氟乙烯经过洗涤及分馏，去除盐酸和在热分解中产 生的各种氟碳物。已纯化的四氟乙烯是在不锈钢高压釜内 ，在过硫酸胺或其他过氧催化剂的催化作用下而聚合，其 反应速度迅速，且在反应过程放热。聚四氟乙烯经过后加 工生产成颗粒状白色固体。聚四氟乙烯的聚合反应为： nCF2=CF2→ [—CF2—CF2—]n
可溶性聚四氟乙烯
原料
单体：四氟乙烯(TFE) 引发剂：过硫酸盐、过氧化氢等水溶性有机过氧 化物 水质： 高纯度水
乳化剂：氟代烃类的表面活性剂
其他助剂：稳定化助剂、离子强度增强剂、二羧 酸
聚合
• • • • • • • 具体反应历程： (1)过硫酸盐分解产生自由基：S2O82- →2SO4· (2)引发含氟单体链增长： SO4·+(n+1)TFE→ ·CFCF2(CF2CF2) nOSO3 (3)高分子链末端水解： ～ CF2CF2OSO3→ ～CF2CF20H→ ～CF-2COOH →～CF2COOSO3～CF2COOH
四氟乙烯（PTFE）相似，但其高温机械强度比普通聚四氟 乙烯高2倍左右。PFA具有良好的热塑性，克服了聚四氟乙 烯难加工的缺点。
聚合工艺
• PFA高分子链中存在的不稳定端基对PFA的性 能影响很大，而PFA聚合反应所使用的分散介质是 决定不稳定端基产生、类型、数目的主要因素。 故分散介质的选取很重要，PFA聚合反应可在水介 质、有机介质、液态和超临界态二氧化碳介质中 进行。下面主要介绍一下以水为分散介质时的聚 合过程。
分离与回收
水介质聚合工艺通常得到的聚合产物是乳液，一般 通过凝结的方法分离出聚合物。 采用机械剪切与添加助剂的方式破乳、洗涤，最后 得到粉状产品。
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PTFE纤维特性
PTFE纤维的链构象
(1)耐化学性。“C-F”键具有极高的键能， 不易被拆开，PTFE大分子间的堆砌密度大， 使各种试剂难于透入其间。氟原子的取代 使PTFE形成螺旋结构型，这惰性的螺旋形 全氟“外壳”加之聚合物的非极性和结晶 结构，使得PTFE纤维具有极优异的耐化学 性，PTFE纤维在用于对焚烧炉排出的热气 体进行过滤中，到目前为止无任何其他材 料可以取代。
纺织工业
用来制造高性能的缝纫线、耐热与耐化学等 性能要求高的其他纺织品，以及医用纺织品 和耐磨服装的耐擦伤拼料。例如，用含有PTFE 纤维的耐摩擦运动袜，在自行车及其他运动 中，可防止运动员的脚产生水泡。
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PTFE纤维特性
(2)耐热性。PTFE能经受280℃的高温，短时间可达300℃。 这些性能说明它是可在恶劣的环境中用于过滤的理想材 料。 (3)耐低温。具有良好的机械韧性；即使温度下降到零下 196℃，也可保持5％的伸长率。 (4)阻燃性。PTFE的限氧指数(LOI)可高达95％。这就是 说它需要95％的氧才能点燃和保持火焰。
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膜裂纺丝法
切割膜裂法由奥地利Lenzing公司于20世纪70年代 初开发工业化，在制备PTFE纤维时需先将PTFE粉 末熔结成圆柱形PTFE型坯，再把它切削成一定厚度 的薄膜，然后通过锯齿状刀具割裂成丝，在熔点 (327℃)以上烧结，再经拉伸和热处理最终得到 PTFE纤维。此方法得到的纤维具有微孔结构，且强 度较高。复丝可用作密封填充材料，短纤维则可用 于针刺毡。
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PTFE纺丝方法的优缺点
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PTFE纤维的应用
过滤材料
PTFE纤维在高温烟气过滤方面有着重要的作用。 采用PTFE纤维或PTFE纤维同其他耐高温纤维混合， 可制成高温复合过滤毡，该滤料具有很好的耐腐 蚀、耐高温、耐摩擦等性能，适用于高温、高湿、 高黏性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体 的工业烟尘净化，是其他过滤材料所无法比拟的。
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PTFE纤维特性
(5)耐大气中的老化。对紫外是100％的稳定，不会老 化，在室外暴露15年机械性能也无明显的变化。 (6)拒水和耐水洗。PTFE不吸水，且容易洗涤，可以在 高温下使用强洗涤剂。其表面排斥水、灰尘和其它污 染物，因此它也是一种极好的的防污材料。 除此之外，PTFE纤维还有本身无毒、绝缘、抗辐射的 优良性能。
聚四氟乙烯纤维PTFE
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Beijing National Aquatics Center 水立方
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目录
01
PTFE简介与发展史
02
PTFE纤维研究现状
03
PTFE纤维特性
04
PTFE纤维生产工艺
05
PTFE纤维的应用
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PTFE简介
定义 聚四氟乙烯是四氟乙烯的均聚物。 英文名是Polytetrafluoroethylene，简写为PTFE。其化 学分子式为
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研究现状
2 国外研究现状 国外PTFE纤维的工业化生产始于1954年，由美国杜邦 公司研发，是最早工业化的特种合成纤维。其品种有单 丝、复丝、短纤维以及膜裂纤维。 奥地利Lenzing公司则于20世纪70年代开发成功PTFE的膜 裂纤维。该方法生产效率极高，但是生产的纤维线密度 不匀。除此之外，俄罗斯在研发多种PTFE纤维方面也取 得了较大的成效。
1957
开始实现 工业化生 产
80年 代
可溶性聚 四氟乙烯 纤维投入 生产，主 要是单丝
1984至今
聚四氟乙 烯纤维的 世界总产 能力达到 1.2kt
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研究现状
1 国内研究现状 目前，我国生产的PTFE纤维产量已占全球总量的 50%以上，出口到亚洲日、韩，美洲，欧洲，以及中 东等国家和地区，且部分性能超过国际同类产品。我 国已形成100%PTFE滤料的工业化生产，将PTFE纤维用 于长纤维编织基布，短纤维覆盖基布表面经加工制成 针刺毡，但由于PTFE纤维易产生静电，摩擦系数低， 目前还存在梳理，成网困难等问题。
聚四氟乙烯纤维是以PTFE为原料，经纺丝或制成薄膜后切 割或原纤化而制得的一种合成纤维。 PTFE被称作“塑料王”。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种 有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟 乙烯具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、低摩擦、高 润滑、自清洁、无毒害等特点。
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发展简史
1953
聚四氟乙 烯纤维首 先由美国 杜邦公司 开发使用
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PTFE纤维的应用
医学材料
近年来，PTFE纤维在医学上的应用越来越广泛， 如可用于人造血管，人工心脏瓣膜和人工心脏辅 助装置，人造韧带和人造食道等，PTFE纤维还可 用于普通外科和整形外科的手术缝合等，如比较 常见的整容手术隆鼻和整形下颌就是采用PTFE作 为填充材料。
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PTFE纤维的应用
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糊料挤出纺丝法
糊料挤出纺丝通常是将PTFE粉末与易挥发的质量分数 16％～25％润滑剂充分混合。调成糊状物，制成一定 形状的预制胚，并在一定的压力下通过一个具有狭长 模孔的喷丝头挤压纺丝，再经干燥，烧结，高温下高 度拉伸，得到非均匀的白色带条纱。此外，也可在挤 出装置中挤出薄膜或细条，再经压轧工序去除助剂， 然后经过纵向切割加工、拉伸和蓬松加工，得到PTFE 纤维。
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PTFE纤维成型工艺
1 载体纺丝法 2 糊料挤出纺丝法 3 膜裂纺丝法 4 熔体纺丝法
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载体纺丝法
载体纺丝也称作乳液纺丝，包括干法纺丝、湿法纺丝等。 通常是将PTFE乳液与基质聚合物(如PVA)载体混合，制成 纺丝液纺丝，制备出PTFE／PVA初生纤维后，再在320400℃的高温下进行烧结，除去基质聚合物载体，得到 PTFE超细纤维。这些纤维和纱因制造过程中混有载体的 碳化物，因而强度较低，呈深棕色，要得到白色的PTFE 机织纱或缝纫线需进行漂白。
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熔体纺丝法
熔体纺丝法是将四氟乙烯质量分数为4％-5％的全氟 乙烯、全氟丙基醚的共聚物混合作为纺丝熔体，经螺 杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔，使其成细流状射 入空气中，并在纺丝甬道中冷却成丝。此方法得到的 PTFE纤维强度较高，但由于熔融后PTFE超分子结构发 生改变。导致其延展性消失以及分子链定向伸展受阻， 加之PTFE的高黏度和明显的弹性，PTFE熔体通过螺杆 挤出机直接制备纤维比较困难，难以实现工业化。