聚四氟乙烯.ppt

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第二章热塑性塑料,第七节聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene）7.1聚四氟乙烯的定义与聚合7.2聚四氟乙烯的结构（重点）7.3聚四氟乙烯的性能（重点）7.4聚四氟乙烯的应用和改性,7.1聚四氟乙烯的定义与聚合,定义聚四氟乙烯树脂是四氟乙烯的均聚物，其英文名称是polytetrafluoroethylene，缩写为PTFE，分子结构式PolytetrafluoroethyleneisbetterknownbythetradenameTeflon.Itsusedtomakenon-stickcookingpans.,聚四氟乙烯发明和发展,Polytetrafluoroethyleneisoneoftheamazingaccidentaldiscoveriesofscience.OnechemistatDuPontwhowasworkingontheprojectwasnamedRoyPlunkett.Knowhim?

OnedayRoyPlunkettopenedupabrandnewtankoftetrafluoroethylenegas,andnothingcameout!

Heweighedit,andsureenoughitwasfull.Sohesawedthetankopenandfoundawhitepowderwherethegaswassupposedtobe.Thatpowder,ofcourse,wasPTFE,polymerizedfromtetrafluoroethylenegas.Thisisthekindofaccidentthatmakessciencefun.Therearekindsofaccidentsinsciencewhicharentfun,say,thosethatinvolvelargeexplosionsandhugecloudsoftoxicgasses,butwewonttalkaboutthoserightnow.Thefunkindofaccident,whichallscientistshopefor,isanunexpecteddiscoverywhichopensupawholenewareaofinvestigation.Thiskindmakesyoufamousandgetsyoulotsofresearchgrants,ifyouworkatauniversity,PTFE的聚合1.单体制备,四氟乙烯单体易爆、易自聚。

储存时应该避免与氧接触、并加入阻聚剂。

2.聚合方法,本体聚合，但易爆聚工业上不采用。

悬浮聚合，可得粒径为35500m的PTFE树脂颗粒。

乳液聚合，可得粒径更小的PTFE树脂颗粒。

乳化剂:

全氟辛酸胺。

7.2PTFE的结构,链构象结构1.原子半径和范德华半径,2.PE与PTFE化学结构对比,PE的分子结构式H原子范德华半径：

0.12nm,PTFE的分子结构式F原子范德华半径：

0.135nm,PE分子的平面锯齿形构象,3.PTFE的链构象特征,F原子完全对称排列，PTFE是非极性聚合物。

CF键的键能高（487kJ/mol,CC键的键能为387kJ/mol），具有极高的化学稳定性。

3.PTFE的链构象特征,F原子的半径是0.064nm，而CC键的键长是0.136nm，通过螺旋形构象形成的F原子“筒状外壳”严密的屏蔽了分子骨架碳原子。

3.PTFE的链构象特征,F原子的范德华半径0.135nm，在PTFE中两个F原子的距离是0.27nm，因此PTFE螺旋形构象链的刚性很强，难弯曲。

PTFE的分子量高，且几乎无支链,4.PTFE的聚集态结构结晶度高，一般在5575范围，最高可达9397。

低于19oC时是三斜晶形；高于19oC时是六方晶系，熔点为320345oC。

玻璃化转变温度（Tg）：

-120、-65oC（120oC）。

是大量结晶区和少量无定形区并存的聚合物。

7.3PTFE的性能,PTFE的基本特征PTFE是白色不透明的蜡状粉末，密度为2.142.20g.cm-3，是树脂材料中最大的。

PTFE的力学性能,PTFE是非极性聚合物,PTFE螺旋形构象链的刚性很强，难弯曲,极低的摩擦系数和良好的自润滑性,耐磨损性能不好,力学性能不高（拉伸强度、弯曲强度、刚性、硬度、耐疲劳）,受载荷容易发生蠕变现象，“冷流性”。

软质PVC,硬质PVC,PS,PA、PC,PTFE,PTFE是一种软而弱的树脂。

PTFE的热性能PTFE具有优异的耐热性和耐寒性，长期使用温度为-195250oC。

短期可以在300oC使用。

PTFE的线膨胀系数较大；而且还随着温度的提高而有明显的增大。

耐化学药品性、耐候性,CF具有极高的化学稳定性。

F原子“筒状外壳”严密的屏蔽了分子骨架碳原子,耐强酸、强碱、强氧化剂和盐类，大部分的有机溶剂。

只有F元素和熔融的碱金属才对PTFE有腐蚀作用。

对光和臭氧的作用稳定，具有优良的耐候性。

电性能在所有塑料中电阻最大的；但耐电晕性不好，不适合做高压绝缘材料。

其它性能PTFE有很高的阻燃性；PTFE的表面自由能很低，几乎和所有的材料都无法黏附。

PTFE的加工性能PTFE的分子量大，分子刚性大，熔体黏度高，不能采用热塑性塑料熔融加工方法加工。

PTFE采用类似金属粉末冶金的方法加工：

先冷压成坯再进行烧结。

冷却速率对PTFE的结晶度有很大影响，对最终性能也有很大的影响。

PTFE的导热性较低，烧结时的升温速率不能过快，否则容易导致局部热分解。

PTFE的线膨胀系数较大，烧结后冷却尺寸变化较大。

PTFE膜材料是通过切削和压延工艺制备的。

7.4PTFE的应用与改性,耐腐蚀,低摩擦系数,耐高低温,不黏附性,电绝缘优异,应用,PTFE应用,PTFE的改性PTFE的加工性差，不能热塑性加工。

通过降低PTFE的分子结构规整性，降低分子链的刚性，提高熔体流动性。

聚三氟氯乙烯（PCTFE）,全氟烷氧基树脂（PFA）,聚全氟乙丙烯（FEP）,三氟氯乙烯-乙烯共聚物（E-CTFE）,PTFE力学性能不高通过在PTFE中填充玻纤、石墨、二硫化钼、金属粉、液晶高分子等提高力学强度、耐磨损性、尺寸稳定性。

作业,请从分子结构角度分析PTFE为什么具有耐高低温、耐腐蚀和不黏附的特点？

为什么各项力学性能很低？

当通过破坏PTFE分子结构的规整性提高其加工流动性后，其抗“冷流性”将如何变化，为什么？