聚四氟乙烯

聚四氟乙烯
聚四氟乙烯的成型特点浅述
聚四氟乙烯一般采用压缩成型的方法，也可采用柱塞式挤出成型。

采用分散聚合法得到的树脂可采用糊膏挤出和压延成型。

其具体工艺条件为：预成型压力随制品的形状、尺寸而异，但通常采用9．8—34．3MPa，加有填充料的树脂采用29．4—93MPa，对于加压方向的厚度约为600mm的大毛坯还需有20一30min的保压时间。

在PTFE模压成型中还有将烧结的毛坯放进预热至烧结温度的模具内，—边
加压，一边冷却的热压法；双向挤压的自动压缩成型法，以及利用流体加压的等压成型法。

挤压成型是利用PTFE的预烧结料进行棒、管及型材的方法。

通常分为立式
或卧式两种，但由于卧式生产管材料填充不均，故多用立式挤压工艺。

其工艺条件如下：
①圆棒直径为13至40mm，模具尺寸为15．1至46．0mm，加热长度500—1100mm，加热温度为400一350℃，冷却长度为150—200mm，挤出速度为4—1m/h。

②管材直径为Φ15一Φ40／Φ8一Φ25，料缸内径和芯棒外径的尺寸为
Φ16．5—44．5／Φ8．9一27．8，加热长度为350一800，加热温度为400一350℃，冷却长度为150一250mm，挤出速度为3．8一1．4m／h。

PTFE挤出技
术的发展方向为进一步提高挤出速度和一次成型多根制品。

分散型PTFE通常采用糊膏挤出成型法，首先将分散型PTFE树脂和挤出助剂如粗溶剂汽油(b．p．为90一120℃)或白油混合，放于玻璃或不锈钢瓶中滚转
30分钟，使其均匀分散吸收，放置8—12h，压成毛坯置于挤出机料腔内，压力0．69—3．43MPa保压时间30一60秒。

采用以工艺制成的挤出物需经连续干燥炉(100一300℃)将挤出助剂去掉。

再进入烧结炉中烧结(360一380℃)烧结后迅速冷却即可得到良好的制品。

糊膏挤出小棒(Φ10一Φ30)后，还可在烧结前送至压延机进行压延成膜，这就是所谓生料带产品。

具体成型条件为树脂100份，助剂27份，压缩比(R、R)30，机头温度50℃，挤出品形状50×14mm，压延辊筒直径500mm，辊筒温度70℃，压延速度28m／min，一次压延成500×0．1mm的生料带。

烯以外的含氟树脂可采用热塑性树脂的成型方法如模压，传递模塑，注射、挤出、吹塑等。

①模压法：这是古老的塑料成型方法。

它适合于圆棒、板、套管等制品及形状简单，批量小的制品生产。

②传递模塑法：传递模塑成型是将模具闭合，然后用高压把被成型材脂从料槽中挤到模具内而成型制品的方法。

氟塑料传递模塑成型适合于生产批量小大型阀门、泵等制品。

传递模塑可以成型高精度的制品，其缺点是原料消耗较大，所采用的成型压力通常在9．8Mpa以下，加工温度与注射成型温度相近。

③注射成型；注射成型与通常塑料相同。

它适合于加工承载器，仪器用接头、插座、管件、绕线轴、异形轴承、阀门、泵壳及叶轮等多种制品。

④挤出成型：挤出成型适合于成型薄膜、管材、棒材、单丝、电线包皮等制品。

含氟共聚物在成型过程中会放出微量的单体及热分解物，故对设备和模具有耐腐蚀的要求，一般采用含金材料如H合金等制造。

氟塑料的涂层成型有分散液涂布，本体涂层，静电涂体涂布，流动浸渍等多种方法。

无论哪种方法都需要将基材表面进行脱脂、洗净和粗化喷砂处理。

涂层的厚度可以重复喷涂直至达到所需要的厚度(目前水平为：0．35mm／次，最终厚2mm)。

氟塑料制品可以进行二次加工，其加工工艺条件为：切削速度：加工件直径在200mm一500mm时．为200r／min以下，直径在50mm以下为750一800r／min。

车刀前角要大于20°一45° ，进刀量粗加工为0．5mm／r，精加工为0．01mm／r。

聚四氟乙烯(PTFE)的主要性能
聚四氟乙烯(PTFE)树脂是美国化学家普伦凯特(Plunket)博士于1938年首先研制出来的，到
20世纪50年代国外实现了工业化生产，我国是在20世纪60年代正式投产。

PTFE俗称“塑料王”，以其独特的性能而被广泛地应用于各个方面。

它具有耐高温、不氧化、不溶解、特别好的化学稳定性和极其优异的介电性能，使其成为化学、机械等工业为主的几乎所有产业部门不可缺少的重要材料之一。

PTFE树脂多为粉末状或分散液，具有极高的相对分子质量(8.88×106～3.17×107)和高结晶度(92％--98％)，熔点327℃，由于其分子结构中存在强的F-C键，使其具有以下主要性能：①耐化学药品性：除了能与熔融的钠金属、氟和强的氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠反应外，几乎对所有的常用化学药品成惰性；②耐热性：260℃以下不发生热老化现象；③电性能：具有良好的电绝缘性，较高的耐电弧性，体积电阻率大于l×1016Ω.m，且不随温度而变化；④润滑性：在较宽的温度范丽内具有低的摩擦系数；⑤耐辐射性：在真空中，辐照剂量为最大值时，仍可保持原有拉伸强度的50％；⑥低渗透性：具有较低的渗透性，除了对其组成相
似的氟碳化合物有较高的渗透率外，对大部分气体和液体的渗透性较小；⑦耐候性：不受气候影响，可在任何气候下暴露10年以上；⑧不燃性：极限氧指数在90以上；⑨不黏性：几乎所有黏性物质都不能黏附在它的表面上；⑩耐高低温性：可在一250～250℃温度范围内使用。

由于PTFE具有以上优异性能而被称为“塑料王”，广泛地应用于国防、航空航天、石油化工、电子、机械等各个领域。

聚四氟乙烯的性能及用途
聚四氟乙烯(PTFE)以其优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性，已在化工、石油、纺织、电子电气、医疗、机械等领域获得了广泛应用。

在氟塑料中聚四氟乙烯（PTFE）的消耗量最大，用途最广，是氟塑料中的一个重要品种。

PTFE具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性，有“塑料王”之美称。

该材料最早是为国防和尖端技术需要而开发的，而后逐渐推广到民用，其用途涉及航空航天和民用的许多方面，目前在其应用领域已成为不可或缺的材料。

PTFE的性能特点:
PTFE是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物，是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物，
其密度为2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。

它的化学结构与PE相似，只是聚乙烯中的全部氢原子都被氟原子所取代。

由于C-F键键能高，性能稳定，因而其耐化学腐蚀性极佳，能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠之外的所有强酸（包括王水），以及强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用；PTFE分子中F原子对称，C-F键中两种元素以共价键结合，分子中没有游离的电子，使整个分子呈中性，因此它具有优良的介电性能，而且其电绝缘性不受环境及频率的影响。

它的体积电阻大于1017健 m，介电损耗小，击穿电压高、耐电弧性好，能在250℃的电气环境下长期工作；因PTFE分子结构中没有氢键，结构对称，所以它的结晶度很高（一般结晶度为55%~75%，有时高达94%），使PTFE 耐热性能极好，其熔融温度为324℃，分解温度为415℃，最高使用温度为250℃，脆化温度为-190℃，热变形温度（0.46MPa条件下）为120℃。

PTFE的力学性能良好，其拉伸强度为21~28MPa，弯曲强度为11~14MPa，伸长率为250%~300%，对钢的动静摩擦系数均为0.04,比尼龙、聚甲醛、聚酯塑料的摩擦系数都小，具体数值见表1。

纯PTFE强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好,通常要在PTFE聚合物中添加一些无机颗粒，如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维等来提高其力学性能；也可利用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(P FEP)等共混的方法来扩展其阻尼温度范围，提高其耐蠕变性。

PTFE的用途
PTFE独特的性能使其在化工、石油、纺织、食品、造纸、医学、电子和机械等工业和海洋作业领域都有着广泛的应用。

1、防腐蚀性能的应用
由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷，难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境，由此造成的损失相当惊人。

而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀性能，业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。

其具体应用包括：输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管，轧钢机高压油管，飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道，
精馏塔、热交换器，釜、塔、槽的衬里，阀门等化工设备。

密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。

PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高，使用温度高于100℃的密封件。

如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件，玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件，轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。

2、低摩擦性能在载荷方面的应用
由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑，比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污，这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑（直接承受载荷）的最理想材料。

这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的。

其具体用途包括用于化工设备、造纸机械、农业机械的轴承，用作活塞环、机床导轨、导向环；在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块，以及用作桥梁支座和架桥转体等。

3、在电子电气方面的应用
PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线，以用于微型电机、热电偶、控制装置等；PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料，也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一；利用氟塑料薄膜对氧气透过性大，而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性，可制造氧气传感器；利用氟塑料在高温、高压下发生极向电荷偏离现象的特性，可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等；利用其低折射率的特性，可制造光导纤维。

4、在医疗医药方面的应用
膨体PTFE材料是纯惰性的，具有非常强的生物适应性，不会引起机体的排斥，对人体无生理副作用，可用任何方法消毒，且具有多微孔结构，从而可用于多种康复解决方案，包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。

5、防粘性能的应用
PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质，同时还具有耐高低温优良的特性，从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。

其防粘工艺主要包括两种：把PTFE部件或薄片安装在基体上，以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。

随着材料应用技术的不断发展，PTFE材料的三大缺点：冷流性、难焊接性、难熔融加
工性正在逐渐被克服，从而使它在光学、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。

聚四氟乙烯的优点
聚四氟乙烯简称PTFE，它是由单体四氟乙烯经自由基聚合得到的全氟化聚合物，其结构式
为。

它是1938年由美国人R．Plunkett发明。

它的分子结构中，碳原子周围被4个氟原子包围，由于氟原子的共价半径(0.064nm)大于氢原子的半径(0.028nm)，氟原子排列起来可以把碳链包围住，又由于氟原子互相排斥，使整个大分子链不像碳氢分子链一样呈锯齿形，而是呈螺旋结构如图1所示，类似于人类的DNA螺旋，该螺旋构象正好包围在PTFE易受化学侵袭的碳链骨架外，形成了一个紧密的完全“氟代”的保护层，使PTFE主链不受外界任何试剂的侵袭，使PTFE具有其他材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度。

该螺旋结构决定了PTFE的耐化学性能。

聚四氟乙烯的螺旋结构
聚四氟乙烯是一种具有优异的耐化学性且耐高低温的碳氟化学物，即使暴露在空气中也不会变质，可在-200~250℃范围内长期使用。

由于分子结构中含有氟原子吸电子团影响，PTFE表现出高度的化学稳定性，几乎耐一切酸碱等化学物质的侵入，突出的不粘性，异常的润滑性以及优异的电绝缘性能，耐老化性和抗辐射性，极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。

广泛地应用于航空航天、石油化工、机械、电子、电器、建筑、纺织等诸多领域。

正是由于这些特性，它一出现就被秘密应用在军事工业，直到20世纪50年代才应用到静态密
封上来，和一般的螺旋密封件相比，它是一种很好的弹性密封材料。

聚四氟乙烯垫片使用过程中的问题
问：聚四氟乙烯垫片一般使用在260度下，压力为4.0MPA下，但今天我发现我厂在15.0MPA 的条件下居然使用，而且好多年，而且没有事，大家有没有碰到过这样的情况？
答一：垫片我认为主要是起密封作用的,温度和介质影响大些,压力可能相对小些。

答二：温度小于260摄氏度的场合，15Mpa压力用聚四氟乙烯垫片也能封住，只是不太保险所以用的很少。

答三：超过他的允许工作条件也未必不能用，但是就是没人能保证怎样了。

也许没问题也许会有问题，而按照他的使用条件使用，只要安装没问题使用条件恰当，是基本可以保证在正常使用年限内的安全的，你说的情况应该属于侥幸吧。

非常不赞成这种用法，尤其是重要的泄露会有事故危险的地方，建议立即像相关人员反应提出更换建议。

答四：以前做的一个精制硫酸的项目中用过，管道内衬聚四氟，包括一些设备也内衬聚四氟，垫片在安装过程中，我们要求只能使用一次，比如管道法兰处用聚四氟的垫片，安装好之后，如果拆卸下来就要换新的，主要因为在螺栓紧固的过程中会使垫片变形，最终还是担心酸性物质腐蚀管道。

答五：我单位是新建的装置，压缩机排气缓冲罐（3.6MPa，120℃）上压力表引线根部锁紧垫就是聚四氟垫片，我还老担心温度问题呢，看来没事。

答六：在300度以内，PTFE的基本不会软化，超过这个温度就难说了。

在垫片的使用情况上和密封管道或者设备的直径、密封面形式有很大的关系。

介意还是按照相关标准来操作实施，PTFE垫片和金属缠绕的价格不会很大。

答七：聚四氟对温度比较敏感一点，压力的话，只要强度够，就一般不会出问题，标准上给的参数是比较保守的，你那个厂15MPa还在用，还居然没事，我想也是可以理解的，但是出了事就不好说了，希望工作介质不要是带腐蚀或者是毒性的吧，普通的小管法兰密封面，垫片出问题，顶多就是泄漏，如果是管板法兰密封面，能换尽早换吧，出了事就是大事。

答八：标准上给的使用参数是针对大多数情况试验得来的，相对比较保守，按照标准上的条件使用，在正常使用年限内基本上是安全的。

超过标准给的允许使用条件未必一定会出问题，但没有人能保证它的安全性，一旦出了问题就严重了，就像吃过期食品也许没事，也许会死人。

除非有很多使用经验才可以。

还是建议尽快更换满足要求的垫片，以防后患。

答九：标准是标准,依据实际情况。

现在的PTFE也不可以一概而论, 很多改性的PTFE垫片在-210~260度/8.3MPa下有非常好的密封性能. 注意是非常好,所以在15MPa的时候可以使用也并非不可思议. 毕竟垫片厂家和标准都会考虑安全系数的问题. 不知道斑竹的工厂的PTFE垫片是常规的还是改性的. 并且我相信你说的4.0MPa和我说的8.3MPa都是在极限温度下的实验数据,实际使用中具体的温度显然不会有这么高吧?
答十：化工上的相关标准都比安全状态的标准要求高,再加上介质温度和使用压力成反比关系,"260度下，压力为4.0MPA下",用在15MPA上没问题,温度肯定远远低于260摄氏度。