聚三氟氯乙烯

I.聚三氟氯乙烯

1.聚三氟氯乙烯结构

聚三氟氯乙烯（PCTFE）是三氟氯乙烯单体CF2CFCL均聚而成的结晶型高聚物，从

X射线测得它是无规立构型，分子式。PCTFE在高温下可溶于1,1,3-三氟五氯丙烷及2,5-二氯三氟甲苯等，制成稀溶液后通过渗透压法测试分子量，它的2,5-二氯三氟甲苯溶液的特性粘度与重均分子量的关系式为：

实际应用的PCTFE得数均分子量在之间。

PCTFE 为六方晶系的球晶结构，球晶由片状晶集成，在一个重复的螺旋结构内含14个单体。PCTFE的结晶度可通过相对密度、比热容、红外光吸收光谱等方法测得。如30℃下它完全结晶体的相对密度为2.183，完全非晶体的相对密度2.072，因此结晶度

为，d是30℃时PCTFE的实测相对密度。或者从红外光谱中求得结晶体在445cm-1处的吸光度和非晶体在760cm-1的吸光

度，求得

式中，R=D445/D760，D445为445 cm-1处的吸光度；D760为760 cm-1处的吸光度。

2.聚三氟氯乙烯性能

PCTFE的性能见表3-37

表3-37 PCTFE性能

PCTFE 超过300℃开始热降解。它在N 2中的分子量降低比空气明显，因它在空气中会生成

，而在N 2中生成的是

，在300N 2中的热分解物有

及

，而在O 2中无此生成物。PCTFE 在230℃下的熔融黏

度为

左右，它的熔融黏度和分子量之间有下列关系式。

式中，η为黏度，pas；Mr为分子量；R为理想气体常数；T为绝对湿度，K。由此可知PCTFE的熔融黏度与其分子量的3.5次方成正比。

PCTFE的流动活化能为62.8kJ/mol。常温下PCTFE的机械强度大于PTFE，压缩强度大而蠕变量小，但他的力学性能受温度、结晶度、分子量的影响比较明显，如在160℃~180℃下处理，让它慢慢结晶后就会催化。PCTFE分子中因有极性，因此相对介电常数和介电损耗因子都比PTFE大。PCTFE的耐药性比PTFE差，受熔融碱金属、傅气。高温高压下的氨气及氟气的侵蚀。PCTFE在高温下的2,5-二氯三氟甲苯等有机溶剂中膨胀甚至溶解。PCTFE耐紫外线，经受射线辐照后的机械强度的下降比PTFE缓慢。PCTFE具有塑料中最小的水蒸气透过率，对大多数气体的透过率也很小，见表3-38

表3-38 PCTFE 透气率

PCTFE的拉伸强度与温度的关系如图3-79所示，不同的拉伸强度下PCTFE的拉伸强度与温度的关系如图3-80所示。PCTFE的伸长率与温度的关系如图3-81所示，不同拉伸速率下的PCTFE的伸长率与温度的关系如图3-82所示。

II.乙烯-三氟氯乙烯共聚物

1.乙烯-三氟氯乙烯共聚物结构

乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）是乙烯（E）和CTFE交替排列的共聚物，它也含有少量的第三单体，目前是改善它的耐应力开裂性。ECTFE的分子式。ECTFE与PE和PCTFE 的红外光谱图如图3-83所示。

在单体E和CTFE 质量比为48:52的组成中，生成交替排列共聚物部分的摩尔分数

为80％，乙烯-乙烯键接的摩尔分数为8％，CTFE-CTFE键接的摩尔分数为12％。

以2,5-二氯三氟甲苯作溶剂的ECTFE 溶液按渗透压法测得的分子量为105~5×105。

ECTFE结晶呈六方晶希，一个晶格内各含3个乙烯和三氟氯乙烯分子。加入少量第

三单体的ECTFE的结晶度为23，ECTFE 的分子结构示意如图3-84所示。ECTFE的熔点达238℃左右，这是分子链中H、F原子的偶极子相互之故。

第三单体的引入对ECTFE的分子和凝聚态结构有一定影响。Allied-Signal公司研究

人员等采用全氟丁基乙烯、全氟己基乙烯、全氟辛基乙烯和4-全氟丁烯与ECTFE共聚，得到第三单体摩尔分数对交替链段摩尔分数和结晶度的影响如图3-85所示；六氟异丁烯含量对ECTFE片晶间平均距离、结晶度、结晶尺寸和熔点的影响见表3-39

表3-39 HFIB含量对PCTFE片晶间平均距离（L）、结晶度、结晶尺寸和熔点的影响

2.乙烯-三氟氯乙烯的共聚物性能

2.1热学性能

ECTFE在空气中连续可使用的耐热温度（拉伸强度降低50％时的温度）和时间分别为180℃、1.25年；175℃、2年；170℃、4.5年；165℃、10年。

ECTFE的主要用途之一为电线包覆层，其在150℃和175℃下经过1000h的热老化试验时的拉伸强度和伸长率没有明显变化。ECTFE的耐热性见表3-40.

表3-40 ECTFE的耐热性

ECTFE的催化温度为-76℃,40℃和120℃时的比热容分别为0.84J/(g·℃)和1.26

J/(g·℃)；热导率为0.154~0.16W/(m·K) (40℃~150℃),线膨胀系数为

2.2力学性能

ECTFE具有良好的力学性能，它的硬度、模量、冲击强度与PVDF及PCTFE相仿，拉伸蠕变特性优于FEP，具体见表3-41

表3-41 ECTFE的力学性能

2.3电性能

ECTFE的介电常数在较宽的温度和频率下稳定于2.5，但接电损耗因子随频率的变化有较大的变化，见表3-42

表3-42 ECTFE 的电学性能

2.4辐射、燃烧性能

ECTFE耐辐射性优异，在射线照射下仍保持较高强度。ECTFE的燃烧速度慢，发烟量少，所以可用做200线规对通信Plenum电缆的包覆材料（Plenum电缆是指不用金属管保护的，可直接在天花板或活动地板的开放空间布线的电缆）。ECTFE的燃烧性能见表3-43

表3-43 ECTFE与ETFE、FEP的燃烧性能比较

2.5耐化学药品性

ECTFE耐室温下的酸、碱、有机剂及卤代烃，受金属钠和钙的侵蚀。120℃下的无机酸、有机溶剂、卤代烃、醛、酮、酯能溶胀膨润ECTFE，见表3-44

表3-44 ECTFE与PVDF的长期耐药性比较

ECTFE是氟塑料中透气性较小的材料，可用作化工设备的防腐衬里和涂层，厚1mm 的ECTFE片材于60、压差0.18Mpa及90％湿度下的水蒸气透过率为0.017g/(m2·h)，