聚三氟氯乙烯的结构与性能

聚三氟氯乙烯的结构与性能
摘要：含氟高分子聚合物，即具有传统高分子材料的特点，如成本低、加工性能好、结构稳定性好等特点，又具有很好的耐候性、防水性、抗污性等含氟材料的优异特性。

这类特殊的高分子聚合物在很多领域得到了广泛的应用，比如：工业建筑，石油化学和汽车工业，航空航天工业，化学工程，光学，纺织物品的处理，文物石碑的处理和微电子学等。

因此，研究和开发这类特殊的高分子聚合物是非常有必要的。

聚三氟氯乙烯(PCTFE)就是此类高分子材料的典型代表，本文就聚三氟氯乙烯的结构以及性能做简要介绍。

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关键字：聚三氟氯乙烯；氯乙烯共聚物；高分子聚合物；结构；性能
1引言
聚三氟氯乙烯(PCTFE)具有良好的化学稳定性、一定的耐温性、不吸湿、难燃、耐辐照等性能。

其骨架链的氯原子不仅使聚合物呈现一定的极性，而且使聚合物具有良好的特性：流动性、透明度和硬度等特征。

硬度、刚性、耐蠕变性良好，渗透性及熔点、融熔黏度都较低。

PCTFE具有良好的化学惰性，耐化学腐蚀性和耐热性，机械强度高、韧性大，光学性能与介电性能优异。

因此，聚三氟氯乙烯的应用领域是非常广泛的：主要应用于电子、电气、耐低温器件、医用、化工等领域。

耐腐蚀电子电器绝缘组件、精密电子仪器封装膜；液氧和液氮贮罐的密封件、气门嘴、球形容器组件；各类耐化学腐蚀的泵、阀门、管道、板材、涂层、衬垫、垫圈等；医用方面作医疗器的封装膜和药品的封装膜；耐磨、耐腐蚀机械制件；运载火箭液态燃料管道和密封件，航天航空电子仪器封装膜和发光器件保护层，液氧及液态燃料密封件和开关、分离铀235的腐蚀气体隔离膜，核能锅炉的软质阀片，紫外线杀茵医疗器材，光学仪器和耐腐蚀流量计等方面。

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2结构
聚三氟氯乙烯(PCTFE)是三氟氯乙烯的均聚物，具有在主碳链周围含有氟原子与氯原子的结构。

其化学结构通式：
分子结构中的F原子使聚合物具有化学惰性，一定的耐温性，不吸湿性和不透气性。

分子结构中的Cl原子则使聚合物具有良好的加工流动性、透明性及硬度特性。

由于PCTFE分子结构中C-Cl键的存在，除耐热性及化学惰性较聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯一六氟丙烯共聚物(FEP)稍差外，其硬度、刚性、耐蠕变性均较好，渗透性、熔点及熔融粘度都较低。

3性能
PCTFE的基本性能，除与它的分子结构有关外，还取决于其分子量及结晶度。

机械性能
在机械性能方面，PCTFE的常温机械性能优于PTFE，其压缩强度大，冷流较小，压缩回弹率也比较大，具有良好的弹性恢复力。

但是，由于PCTFE是结晶性高分子，因此其机械性能受温度影响很大，并且还会因结晶度、分子量的高低而有一定的差异。

成型时进行骤冷，则可行成结晶度较低的透明制品；缓慢冷却，则形成半透明的高结晶度成型品。

一般来说，其拉伸强度与硬度会随着结晶化的推进而增大，但延伸率却会下降。

热性能
在热性能方面，PCTFE的热塑熔融温度(Tm)为211~216℃，玻璃态温度(Tg)为71~99℃。

在250℃高温条件下，PCTFE仍能保持良好的热稳定性。

PCTFE的失强温度大于其熔融温度，分解温度大于310℃。

耐性
PCTFE的耐低温性特别突出，在液氮、液氧和液化天然气中不发生脆裂、不蠕变，在一定条件下能在接近绝对零度(-273℃)下使用。

高氟含量使PCTFE能耐几乎所有的化学物质和氧化剂。

可在酸、碱或者氧化剂中长时间浸渍而不发生任何变化，仅在高温下能为熔融碱金属、氟元素及三氟化氯腐蚀，在高温条件下与苯及苯的同系物、多卤化物接触有时产生溶胀。

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电气性能
在电气性能方面，PCTFE的介电常数与介电损耗因子在很宽的频率范围内都比较小，绝缘电阻与介电击穿电压等电气性能优良，并且几乎不受温度或湿度的影响，是一种远比传统材料更能承受苛刻条件的高频绝缘材料。

其他性能
在渗透性方面，在所有塑料中，PCTFE的水蒸气渗透率是最低的，可不渗透任何气体，是一种良好的屏障聚合物。

PCTFE具有优良的光学性能，3mm厚的PCTFE塑料片是光学透明的，2µ厚的薄膜能透过l～4 µ红外光95％，它的紫外光吸收率也很低。

PCTFE还有良好的耐气候性，它暴露在户外阳光下一年对性能仍无任何影响。

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4主要应用
PCTFE的应用十分广泛，在此列举几种最常见应用。

PCTFE薄膜
PCTFE薄膜具有最低的水一汽渗透率，不渗透任何气体；具有光学的透明性；具有耐超低温性能，可以在绝对零度的苛刻条件下使用，长期使用温度在．200℃~300℃。

因此，PCTFE薄膜作为性能优异的包装材料是其他产品所无法取代的。

国外具备规模化生产PCTFE薄膜的生产厂家有美国霍尼韦尔和日本大金两家公司，而国内还没有规模化生产的厂家。

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聚三氟氯乙烯涂层
PCTFE涂层具有优异的化工防腐性能，可以涂覆在金属及其它塑化、淬火骤
冷时涂层不破裂的材料表面。

PCTFE涂料可采用悬浮液喷涂、浸涂、刷涂或采用静电喷涂，按涂件形状结构的不同，选用不同的涂覆工艺，先涂覆，后烧结。

可用于反应罐、贮罐、反应塔、管子、各种容器、鼓风机、滚筒等。

腐蚀泵、阀门
由PCTFE制造的离心泵、液下泵具有极为优良的耐腐蚀性能，可用于输送不含固体颗粒、温度不高于100℃的任意浓度的各种强酸、强碱、强氧化剂等腐蚀介质，特别是用于输送氢氟酸，最能发挥其优良性能，为一般衬胶泵、不锈钢、玻璃、氯化聚醚等泵所不及。

PCTFE已广泛应用于防腐蚀阀门(球阀、截止阀和隔膜阀等)的制作。

其性能超过目前常用的衬胶、衬铝、搪瓷、硬聚氯乙烯塑料阀
和玻璃钢制阀门。

适用于各种浓度的酸、氧化性介质及多种有机溶剂和其它强腐蚀介质。

使用温度范围为50~130℃，使用压力为25MPa。

外形尺寸与普通金属阀门相同，互换性能好，使用寿命长。

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5结论
聚三氟氯乙烯国内的发展水平，还是十分局限的，不管是科研还是规模化生产远远没有达到国外同类产品的水平，而且，国内PCTFE的市场长期被日本大金、美国3M等公司长期占领。

然而，中国的优势在于原材料，如果我们有关科研院校和公司能够加大开发力度，将来它的市场就像现在聚四氟乙烯的一样宽广，发展不同级别、不同用途的PCTFE，如根据用户的需求发展模压级、挤出级和注塑级等，将是它走向市场，占领国内市场的方向。

参考文献
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2韦昌佩．聚三氟氯乙烯树脂．有机氟工业，1998。

3陈样俭．聚三氟氯乙烯在化工防腐方面的应用．有机氟工业，1990。

4黄汉生．聚三氟氯乙烯、乙烯一四氟乙烯共聚物及乙烯—三氟氯乙烯共聚物薄膜的性能化工新型材料，1993。

5吴志雄．聚三氟氯乙烯低温力学性能及热膨胀性能研究，2007。

6徐先平．聚三氟氯乙烯(PCTFE)薄膜的制备和性能研究，2006。