国内外氟塑料制品的发展及应用
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第32卷第5期2004年5月
化工新型材料
NEWCHEMICALMATERIAIS
V01.32No.5
·1·国内外氟塑料制品的发展及应用
陈生李明武王燕冬
(中国塑协氟塑料加工专业委员会,北京100009)
摘要介绍了国内外氟聚合物的发展状况,论述了氟塑料制品的开发与应用。指出我国在该领域应开发自动模压技术,更新、改造和引进氟塑料加工设备,大力开发汽车领域的应用,以瘦开发敌性聚四氟乙烯及氟塑料表面处理方法的研究。
关键词氟塑料,聚四氟乙烯,消费,供需,加工,应用
氟塑料以其优异的耐腐蚀、绝缘、耐温、自润滑等性能,被广泛应用于化工、机械、电子电器、航天航空、医药、建筑、军工、汽车等领域。中国氟塑料加工行业经过40年的发展,在研制、加工和应用等方面已经取得了长足的进步,拥有了一大批技术专家以及良好的销售体系。近年来,随着改革开放,国外先进生产技术、设备以及材料的不断涌入,国内需求不断扩大,氟塑料的生产和加工进入了高速增长期。中国聚四氟乙烯(PTFE)树脂的年产量已从2001年的11032t增至2003年的17914t,年增长速度超过20%,中国已迈人PTFE制品大国的行列。
1.国内外氟聚合物发展现状
2001年世界氟聚合物消费达到11.2万t,消费金额21亿美元。预计2000~2006年氟聚合物消费增长率为5.1%。
1.12∞1年世界主要地区氟聚合物供需及消费状况(见表1和表2)
表l2∞1年世界主要地区氟聚合物供需状况千t
表22∞1年世界主要地区氟聚合物消费状况千t
品种美国西欧日本
1.2近年中国氟聚合物供需状况(见表3)
裹3近年中国氟聚合物供需状况t
2001年2002年2003年PTFE的生产能力124001690028450P11、E产纛,110321385117914
PTFE消耗量108341350917309
FEP产量237328.4“3.7FrrFE树脂出口3308.83724.94916.5
PTFE树脂进口3109.73780.65044,7
PTFE制品的出口1957.92120.12330.4
FrrFE制品的进口775.2574.5575.3
其它氟聚合物的出口68.1193.8348.5
其它氟聚合物的进口4758.13764.35245.9
作者简介:陈生(1962一),女,中国塑料加工工业协会氟塑料加工工业专业委员会秘书长。主要研究含氟树脂喷涂技术。
·2·化工新型材料第32卷
1.3国内氟塑料制品分布
,2003年国内氟塑料制品消费分布为:化工33.6%,机械24.1%,电气22.1%,建筑8.4%,航天、航空2.4%,纺织4.3%,其它5.1%。
2003年国内氟塑料制品构成:模压制品(管、板、棒、填充、液压制品等)40%,推压制品(管、棒等)4.9%.生料带19.8%,浸渍和涂层制品8%,衬里制晶3.7%,车削制品(板、膜、其它)11.5%,其它9.5%。(注:以上统计不包括可熔性氟塑料电线电缆和建筑类氟碳涂料。)
2氟塑料制品的开发与应用
2.1聚四氟乙烯制品
PTFE为用量最大的氟聚合物,2001年占氟聚合物消费总量的60%~65%(重量)。中国PTFE的用量占国内氟聚合物消费总量的85%左右。
中国氟塑料从60年代开始在军工领域应用,先后开发了模压、推压、等压成型;表面处理、焊接和衬里、柱塞挤出、喷涂和浸渍技术,旋转成型和橡塑复合技术,膨体成型和化学镀技术,可熔融加工的氟塑料的挤出、注射、压延、喷涂技术。
上世纪80年代始,PTFE在民用领域大规模推广,经过多年发展,目前国内模压板材最大可达1.8×1.8m2,车削板材用模压毛坯车削可达1.5m,用等压成型毛坯车削可达2m,柱塞挤出管材直径最大为250mm,棒材直径6~100mm;薄膜有彩色膜、定向、车削膜等,最大宽度可达lm,最薄可达o.02mm(600mm宽),浸渍玻璃布最宽可达4.2m;双向拉伸PTFE微孔薄膜,可用于电子、制药等行业的超纯试剂过滤;它与织物复合后可制成防水透湿的服装面料和超净过滤材料,国内最宽可达2m。填充改性制品方面,除传统的石墨、玻璃纤维等外,液晶聚合物和纳米材料改性PTFE取得了许多可喜的成果。二次成型制品如波纹管、热收缩管等国内已有生产,二次成型制品需特殊技术和特定加工设备才能取得,技术含量高,附加值大,还有很大的开发空间。
2.2可熔融加工氟塑料制品的应用
可熔融加工的氟塑料制品包括FEP、PvDF、ETFE、PFA、MFA、PCTFE、ECTFE等氟树脂。2.2.1聚全氟乙丙烯(FEP)
(1)电线电缆由于优异的绝缘、阻燃、耐高温等性能,FEP不仅被应用于通风电线电缆,还用于军事导线和其它航行器、PTFE电线外的套管材料、热探测用线、计算机后嵌板导线、同轴电缆芯和绝缘,圆形或扁平的广播频率(RF)传输线、孔埋线(down—hole)和热电偶等。1992年,美国电器工业协会规定高层建筑的通风电缆必须使用FEP电线电缆,导致美国成为FEP用量最多的国家,2001年这方面的用量为2万t。随着我国建筑业的高速发展,这方面的需求也在不断增加,2003年我国FEP在电线电缆方面的用量估计近2000t。
近年来国内有些小厂将国外的废旧电线、套管等废品,剥下氟塑料部分,重新造粒后出售给电缆厂家加工电线。由于再生料的品质差异很大,其产品在性能上根本无法与新料电线相提并论。再生料电线因其耐温等级下降不明显,虽然电性能指标较低,但因价格低廉,在国内仍有一定的销售市场。这种现象已影响国产FEP树脂的推广,如果持续下去,最终让用户失去使用的信心,对行业的发展极为不利,因此规范市场势在必行。对那些威胁人民生命和财产的伪劣产品应坚决杜绝在行业之外。
(2)化工、半导体等行业的防腐应用我国目前FEP应用在热交换器、泵、阀、医用等领域的用量为200t左右。
(3)FEP薄膜FEP膜具有较高的强度一重量比,优良的复合特性,目前国内生产的FEP薄膜主要采用吹塑工艺,主要用于PTFE浸渍布等的粘接,防粘、防腐隔膜等,用量不大。国外FEP膜最大的应用领域是复合成型过程中作为可脱卸膜用于真空制袋材料,用于商业的约占2/3,用于军事航空、航天器的约占1/3。另外,FEP膜包覆在聚酰亚胺膜上用于航行器电线电缆的绝缘,少部分用在轴辊防沾层,压敏带,太阳能收集器,样品袋等。
2.2.2乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)
目前,国内只生产少量ETFE模压和挤出料及少量的粉末涂料,其他依靠进口,主要用在电线电缆、旋转成型、粉末喷涂等领域。
国外电线电缆仍是ETFE最大的市场,由于ETFE比重轻、耐辐射、加工容易等优点,主要用于航天、航空工业,还用于舰船、汽车、计算机后面板、运输机械的照明和仪器电缆、热测量线(化工用)和核电厂控制室基座底端模块等。
ETFE薄膜不仅可以作为建筑和农业用膜,还可用于汽车防风玻璃膜、防污内外包装材料、电池隔膜、粘接剂容器、食品工业的输送带、太阳能接收器、软性印刷线路板、计算机电线、医用包装用膜等。