PTFE的性能与应用.docx

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PTFE的性能与应用

PTFE的性能与应用

化学性质

绝缘性：

不受环境及频率的阻碍，体积电阻可达1018欧姆·厘米，介质损耗小，击穿电压高。

耐高低温性：

对温度的阻碍转变不大，温域范围广，可利用温度-190~260℃。

自润滑性：

具有塑料中最小的摩擦系数，是理想的无油润滑材料。

表面不粘性：

已知的固体材料都不能粘附在表面上，是一种表面能最小的固体材料。

耐大气老化性，耐辐照性能和较低的渗透性：

长期暴露于大气中，表面及性能维持不变

不燃性：

限氧指数在90以下。

应用

PTFE独特的性能使其在化工、石油、纺织、食物、造纸、医学、电子和机械等工业和海洋作业领域都有着普遍的应用。

1、聚四氟乙烯（PTFE）在建筑上应用

，比如TACONIC公司生产的SOLUS系列产品，已经普遍应用在大型公共设施：

的屋顶系统、机场大厅、展览中心、站台等。

重量轻它的重量只是传统建筑材料的一小部份

高玻璃纤维是纺织布料中强度最高的,它乃至比同一直径的钢丝还要牢固

不同与大多数固体建筑材料,柔软的Solus产品可被拉伸成各类动态的弧线形状

透光性通过内外表面的均匀透光,就形成了柔和的散射光线

低保护在织布利用期限内,只需做极少量的清洁工作。

因为织布表面的不粘性强,同时又是绷紧的,因此雨水会把尘土冲洗掉

表面完全惰性化恶劣的环境,如霉菌,酸雨等将不对织布表面起作用

可焊接性每一个织布构架将被焊接起来成为一体的大顶棚。

焊缝的强度会大于织布本身

利用期限长在其利用期内,PTFE涂层的玻璃织布几乎无退化。

目前,Solus织布估量可利用至少25年

防火性能Solus织布取得A级防火评估,同时它仍然维持很强的透光性

1、聚四氟乙烯（PTFE）在防侵蚀性能的应用

由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐侵蚀方面存在缺点，难以知足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境，由此造成的损失相当惊。

而PTFE材料以其卓越的耐侵蚀性能，业已成为石油、化工、纺织等行业的要紧耐侵蚀材料。

其具体应用包括：

输送侵蚀性气体的输送管、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，、热互换器，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械设备的效率与性能都有专门大的阻碍。

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

如机械、热互换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形的密封件，玻璃反映锅、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、聚四氟乙烯（PTFE）的低摩擦性能在载荷方面的应用

由于有的设备的摩擦部份不宜加油润滑，比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或造纸、制药、食物、纺织等工业领域的产品需要幸免润滑油沾污，就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑（直接经受载荷）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，用作活塞环、机床导轨、导向环；在土木建筑工程普遍用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块，和用作桥梁支座和架桥转体等。

3、聚四氟乙烯（PTFE）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、操纵装置等；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、、机械人上的零件等；利用其低折射率的特性，可制造光导纤维。

4、聚四氟乙烯（PTFE）在医疗医药方面的应用

膨体PTFE材料是纯惰性的，具有超级强的生物适应性，可不能引发机体的排斥，对人体无生理副作用，可用任何方式消毒，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和用于血管、心脏、一般外科和整形外科的手术缝合。

5、聚四氟乙烯（PTFE）的防粘性能的应用

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超级普遍。

其防粘工艺要紧包括两种：

把PTFE部件或薄片安装在基体上，和把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布通过热收缩而套在基材上。

随着材料应用技术的不断进展，PTFE材料的三大缺点：

冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在慢慢被克服，从而使它在、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景加倍广漠。

PTFE制品常见缺点

（1）PTFE具有突出的不粘性，限制了其工业上的应用。

它是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。

（2）PTFE的导热系数低，导热性能较差，这不仅妨碍它用作轴承材料，而且使得制造厚壁制品时不能淬火。

（3）PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的转变而发生很不规律的转变。

在应用PTFE时，若是对这方面性能注意不够，很容易造成损失。

聚四氟乙烯塑料（PTFE）的应用领域

聚四氟乙烯（PTFE）以其优良的耐高低温性能和化学稳固性、专门好的电绝缘性能、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、机械等领域取得了普遍应用。

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

PTFE具有优良的耐高低温性能和化学稳固性、专门好的电绝缘性能、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。

该材料最先是为国防和尖端技术需要而开发的，而后慢慢推行到民用，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，只是聚乙烯中的全数氢原子都被氟原子所取代。

由于C-F键键能高，性能稳固，因此其耐化学侵蚀性极佳，能够经受除熔融的碱金属、氟化介质和高于300℃的氢氧化钠之外的所有强酸（包括王水），和强氧化剂、还原剂和各类有机溶剂的作用；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阻碍。

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，因此它的结晶度很高（一样结晶度为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℃，最高利用温度为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。

纯PTFE强度低、耐磨性差和耐蠕变性不行,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（PFEP）等共混的方式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、食物、造纸、医学、电子和机械等工业和海洋作业领域都有着普遍的应用。

1、防侵蚀性能的应用

由于、玻璃、金属合金等材料在耐侵蚀方面存在缺点，难以知足条件苛刻的温度、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材料以其卓越的耐侵蚀性能，业已成为石油、化工、纺织等行业的要紧耐侵蚀材料。

其具体应用包括：

输送侵蚀性气体的输送管、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、热互换器，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械设备的效率与性能都有专门大的阻碍。

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

如机械、热互换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件，玻璃反映锅、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份不宜加油润滑，比如在脂会被溶剂溶解而失效的场合或造纸、制药、食物、纺织等工业领域的产品需要幸免润滑油沾污，这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑（直接经受载荷）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；在土木建筑工程普遍用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、贮槽的支承滑块，和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、操纵装置等；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、机械人上的零件等；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，具有超级强的生物适应性，可不能引发机体的排斥，对人体无生理副作用，可用任何方式消毒，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和用于血管、心脏、一般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超级普遍。

其防粘工艺要紧包括两种：

把PTFE部件或薄片安装在基体上，和把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布通过热收缩而套在基材上。

随着材料应用技术的不断进展，PTFE材料的三大缺点：

冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在慢慢被克服，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加倍广漠。

聚四氟乙烯的优势

聚四氟乙烯简称PTFE，它是由单体四氟乙烯经自由基聚合取得的全氟化聚合物，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），氟原子排列起来能够把碳链包围住，又由于氟原子相互排斥，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”的爱惜层，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、化学稳固性和低的内聚能密度。

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良的耐化学性且耐高低温的碳氟化学物，即便暴露在空气中也可不能变质，可在-200~250℃范围内长期利用。

由于分子结构中含有氟原子吸电子团阻碍，PTFE表现出高度的化学稳固性，几乎耐一切酸碱等化学物质的侵入，突出的不粘性，异样的润滑性和优良的电绝缘性能，耐老化性和抗辐射性，极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。

普遍地应用于航空航天、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，它一显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，和一样的螺旋密封件相较，它是一种专门好的弹性密封材料。

聚四氟乙烯（PTFE）树脂是美国化学家普伦凯特（Plunket）博士于1938年第一研制出来的，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普遍地应用于方方面面。

它具有耐高温、不氧化、不溶解、专门好的化学稳固性和极为优良的介电性能，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，使其具有以下要紧性能：

①耐化学药品性：

除能与熔融的钠金属、氟和强的氟化介质和高于300℃的氢氧化钠反映外，几乎对所有的经常使用化学药品成惰性；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，且不随温度而转变；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，仍可维持原有拉伸强度的50％；⑥低渗透性：

具有较低的渗透性，除对其组成相似的氟碳化合物有较高的渗透率外，对大部份气体和液体的渗透性较小；⑦耐候性：

不受气候阻碍，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℃温度范围内利用。

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

低分子量聚四氟乙烯可称为PTFE微粉、PTFE蜡、PTFE干粉润滑剂等。

低分子量PTFE其分子量—般只有3～20万，乃至有的不到1万，其平均粒径为1~20um，一样在1~5um用途最大。

由于其分子量低，熔点一样在315~320℃，尽管它的耐候性、耐化学药品性、自润滑性和不粘接性与通用PTFE分子量没有区别，但其耐热性下降，结晶度大大提高，抗张强度下降幅度专门大，已不适合用来做模压制品。

由于低分子量PTFE的分子量低，粒子粒度细且软、有较好的分散能力、能均匀地分散于其他基材中从而改变其特性。

因此，它的要紧用途是在其他材料顶用作为添加剂，改善润滑性、增加剥离性，改善耐磨性，给予抗污性和耐擦伤，提高阻燃性及增加拒水性。

低分子量PTFE粉末加到油墨、油漆、涂料、天然漆、润滑脂、润滑剂、油品、热塑性塑料、热固性树脂和弹性体中。

低分子量PTFE的制备方式有PTFE聚合、高分子量PTFE热裂解及辐射裂解等方式。

制备的方式决定了低分子量PTFE粉末的结构形态、分子量及其散布。

聚四氟乙烯的缺点

尽管聚四氟乙烯材料性能稳固，但其缺点也很明显。

（1）聚四氟乙烯具有“冷流性”。

即材料制品在长时刻持续载荷作用下发生的塑性变形（蠕变），这给它的应用带来必然的限制。

如当PTFE用作密封垫时，为密封周密而把螺栓拧得很紧，以致超过特定的紧缩应力时，会使垫圈产生“冷流”（蠕变）而被压扁。

这些缺点可通过加入适当的填料及改良零件结构等方式来克服。

（2）聚四氟乙烯的熔体粘度很高，在高温下也不流动。

它在熔点（327℃）以上，熔体粘度达到1010Pa.s，即便加热到分解温度也不流动，这就使它不能采纳一样热塑性塑料的成型方式，而要采纳类似粉末冶金那样的烧结方式成型。

（3）PTFE具有突出的不粘性，限制了其工业上的应用。

它是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。

（4）PTFE的导热系数低，导热性能较差，这不仅妨碍它用作轴承材料，而且使得制造厚壁制品时不能淬火。

（5）PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的转变而发生很不规律的转变。

在应用PTFE时，若是对这方面性能注意不够，很容易造成损失。

（6）在400℃以上加热时，聚四氟乙烯的裂解速度慢慢加速，分解产物主若是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。

在475℃以上，分解产物有极少量剧毒的全氟异丁烯。

注意加热温度不能超过400℃，且实验室要有良好的通风系统，利于排除毒性气体。

聚四氟乙烯制品有哪些分类

一、通用材料

各类棒、管、板膜、带、绳、盘根、垫片,及用石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维作为填充物,来提高纯聚四氟乙烯力学性能.

二、防腐类

1.管道及配件：

纯聚四氟乙烯管；聚四氟乙烯内衬管；外缠玻钢钢管；钢复合法兰；

2.化工容器内衬：

聚四氟乙烯内衬釜；聚四氟乙烯内衬槽；聚四氟乙烯内衬塔；

3.热互换器；

4.波纹伸缩管；

5.阀门及泵的要紧部件；

6.钢丝增强满压软管；

7.过滤材料。

聚四氟乙烯膜通过纵横双向拉伸内大量气孔，是一种新材料，将它与其他织物复合，即可制成烟尘固相防腐过滤袋或良好的防水透气、防风得暖的雨具运动服、御寒服、特种防护服和轻便帐篷，制药用空气紧缩空气、各类溶剂的无菌过滤及电子工业中高纯气体的过滤。

三、密封类

1.静密封：

夹层垫片；坐料带；弹性密封带；

2.动密封（编制盘根、环形密封件）：

V型密封体——用于轴、活塞杆、阀门；涡轮泵内密封件；聚四氟乙烯与橡胶的复合密封环；带波纹管可伸缩的机械密封。

四、承荷类

1.填充聚四氟乙烯轴承，用于食物化工造纸、纺织机械；

2.多孔铜浸渍氟塑料金属轴承，可在高温高压干摩擦、真空条件下正常利用；

3.聚四氟乙烯纤维轴承的聚四氟乙烯纤维与玻纤或其他纤维混纺的复合织物制成的轴承内衬，用于低速高负荷；

4.填充聚四氟乙烯活塞环，导向环，机床导轨和桥梁滑块；

五、绝缘类：

1.电线电缆的C级绝缘材料；

2.双水内冷汽轮发电机定子和转子引水管和热电偶的护套；

3.高频、超高频通信设备和雷达的微波绝缘材料；

4.印刷线路基板及马达、变压器（含气体变压器）绝缘材料；

5.空调、电子炉、各类加热器及六氟化硫断路器的绝缘材料；

六、防粘类：

1.浆纱机热辊上的聚四氟乙烯玻璃布包覆层——可免去化学浆料形成的粘辊现象，大大提高生产速度和坯布质量；

2.食物工业的微波干燥输送带——较之其他材料的输送带有不吸收微波能量，不粘物因之有节电、清洁优势；

3.聚乙烯袋装封口的热合套防粘材料；

4.防粘涂层——用于厨房用锅、烘面包的烤模、冷冻食物贮存托盘、电熨斗托底、复印机夹辊；

七、耐温类：

1.微波炉的驱动传动装置，如微波炉的连轴器、滚轮；

2.各类制冷机、空调、制氧机、紧缩机的耐温配件；

八、其他类：

1.人体代用动脉、静脉血管、心脏膜；

2.内窥镜、钳导管，气管；

3.其他管、瓶、滤布等医疗器材。