氟聚合物基础知识讲座.docx

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氟聚合物基础知识讲座

氟聚合物

氟（F2）:

A.1886年，法国的莫瓦桑在铂制U型管中，用铂铱合金作电极，电解干燥的氟氢化钾，制得氟。

B.常温下为淡黄色气体，有刺激性臭味；熔点-219.62C,沸点-188.14C,密度1.69克/升。

C.化学性质最活泼、已知的最强的氧化剂之一，除氦、氖、氢外，可以同所有的非金属和金属元素起猛烈的反应，生成氟化物，并发生燃烧。

有机氟工业的开端：

A.1928年化学家雷密得在他的实验室给通用公司的老板打电话，快要结束通话时，通用老板说他与冰箱的

工程师讨论过，若要制冷工业不断地取得进步，需要一种新的制冷剂。

B.1930年，雷密得和他的助手向世界宣布合成了一种新的制冷剂二氟二氯甲烷（R12）。

人们往往把这一年

认为是有机氟工业的开端。

题外：

1930年，他在美国亚物兰大美国化学学会宣读论文发现这一新发明时，所有分会均延期。

他在宣读论文时，为证明这种制冷剂无毒，现场深深地吸了一口R12气体将一只燃烧的蜡烛吹灭。

说明这种制冷剂

无毒、不易燃、易气化。

氟聚合物的发现:

氟聚合物是偶然被人类发现的。

杜邦公司的Dr.RoyPIunkett在1938年用四氟乙烯（TFE）合成一种新

的制冷剂三氟一氯乙烷（CCLF2-CF2）的实验过程中，将四氟乙烯密封在一个圆柱形容器内，过了一段时

间它打开容器时发现里面的TFE没有了，取而代之的是一些白色腊状粉末。

这就是聚四氟乙烯（PTFE），从

此揭开了人类研究、利用氟聚合物的历史。

发规PTFE的原始记录

聚四氛乙烯被发现历史的再现

Dr.RoyPlunkett（右）

氟聚合物：

A.含氟聚合物是指主链上碳一氢键上的氢原子被氟原子全部或部分取代的一类聚合物。

B.氟聚合物分为氟树脂、氟弹性体、聚氟醚，与相对应的就是氟塑料、氟橡胶和氟润滑油。

全（含）氟单体的制备:

（1）以氟乙烯（CF2-GF2）及其制备

工业方法（F22的热裂解八

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实弊家力法（聚四緘乙烯的热分解）:

四氟乙烯性质与应用：

轻微毒性的可燃性无色气体。

它比空气重3倍，能扩散很远，并被远处的火源点燃后能把火焰沿气流相

反方向引回。

具有很强的聚合趋势，不能控制的聚合作用能引起爆炸性分解。

有氧存在时，易形成不稳定易爆炸的过氧化物，所以要在一30C左右下无氧贮存，而且要加入阻聚剂。

A.聚四氟乙烯及其他氟树脂、氟弹性体的重要单体B.生产六氟丙烯、全氟烷基等的重要原料

C.新型灭火剂、制冷剂、抑雾剂的原料D.医药中间体、精细化学品的重要原料

六氟丙烯（CF3-CF=CF2）的制备：

（1）四氟乙烯裂解；XKMOO度

土■盃吕

（2）四氟乙烯与八氟环丁烷共裂解：

700-900JS

CF2=CF2+C4FrCH-CF=CF:

（3）R22裂解生产四氟乙烯的副产物

六氟丙烯属三类低毒物质，主要伤害人体的肾脏、肝脏器官，一定浓度吸入人体时，可致使肝细胞浊肿。

有机氟工业基础原料之一。

主要用途如下:

1.用于生产高效灭火剂：

灭火剂HFC-227（七氟丙烷）。

3.用于聚全氟乙丙烯生产

5.用于有机氟中间体、表面活性剂、医药中间生产

用于氟橡胶生产

用于全氟聚醚的生产

用于全所磺酸树脂的生产

fli5M6烯（CF2=CH2）

T.业合成方法；

Cl3-HCI

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CHiCHFhCH3-CCIF2:

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二龜佩乙烯（CF2=CFCI）

匚业生产方法（F113脱氯）：

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C'F.=CTCC1+HCL

属中等毒性，比四氟乙烯、偏氟乙烯毒性大。

氟乙烯（CFH=CH2）

工业制备方法（乙烘加成氟化氢〉:

PMVE

全碱正烷犀乙烯取瞇（Rf-O-CF2=CF2）

Rf=C3F6^C2F4fCF3转别炮PPVE、PEVE.

PPVE制备方法:

CFrCF2-CF

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全氟债酸单休（PSVE）

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拔酸单体的制备（杜邦路线）

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氟树脂的分类及应用：

先讨论c—H键与其他键的区别:

项口

便龍（C-XJIkcal/molJ

99.5

116,4

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84.0

83.1

（G-X）[Al

1.10

1.36

1.78

1.43

1.50

吐黃性

2.1

4,0

3.0

3.5

2.5

氟聚合物的特点：

H-址

聚四氟乙烯（PTFE）只f」、环.i.ct视角

—C-C-€—C-C

氟原子的“屏蔽”作用：

A.F原子对主碳链的”屏蔽”作用

B.由于C—F键能大（485KJ/mol），且氟原子共价半径为0.64A，相当于C—C键长的一半，因此氟原子可以

把c—C主链很好地屏蔽起来，保证了c—C链的稳定性,

C.F原子表面的极低表面张力

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氟树脂的分类及应用：

聚四氟乙烯（PTFE）・f£•

结构式：

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特点：

综住性能嚴好.但成塑困唯FFfF应用：

占馨个氟塹料产锻的70%定右，应用HtI：

.机械、电器、迂筑、电于、汽车誓诺芬领域.

聚：

虽H乙苗灿本分和水蓋％具有卷肓汨阳隔忡能‘业只曲牡面握咽件和用化7巧■/!

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備以陆縄珂网口也菠.

聚氟乙烯（P\/F）

结构式：

特点：

罠好的SfffRtt和较好的耐辐肘件

特点:

a好的榊候件和壮好的附辐射件应用：

建筑.太阳能等薄脱

应用：

建筑.太阳能等薄膜

做为太阳離板中的疝保胪股，碗鶴供良IF的尺寸稳定件和杭瞬槪件以瑕狡高的底肘性，以确保衣阳能板的热搖收敦粘同时还可以延惟人阳能板使用寿命

乙烯卩弑乙烯共聚（ETFE,F40）

结构式：

特点：

加匸成型性好，物理性能均衡、机械训性好、耐辆照性陡优.界*左可见光区和第外光区有髙透光叫二

应用t工业用电线电缆■爆了反应堆电缆和车辆用电线朋制件.工业用涂料等

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FF1-11HFF

可熔性聚四甌乙烯（PFA）CC=CCC

结构式：

FFF；FF

胖点：

可熔性PTFE,各种性能是氟塑料之冠

应用丰广泛应用于半导体椁业.以及咲疗、化工防腐・汽车等领域

聚全氟乙丙烯（FEP,F46）结构式：

特点=耐热性比PFA任60©耐应力开裂性能稍差•但防粘件和耐辐射件能优界

应用’通讯电缆、电线、半导体、化工防腐“医用材料*汽乍，工业涂料筹领域

聚偏氟乙烯（PVDF）HFH

结构式：

特点：

阻气性好*倚琳的川电性、热电性性尊

应用岸建埶防腐、附候涂料.化工防聯.压电材弟仏吊血

PVDF涂料：

号称涂料之王

耐腐浊性和耐化学品优异，抗渗透性能好。

耐污染性能好。

A.超耐侯性。

户外使用可达20年以上。

C.物理力学性能优异，后加工性能好。

E.良好的耐温性，涂层可在一60C—150C范围内长期使用

F.最著名的品牌树脂是阿托菲纳公司的Kynar500（PVDF）,其制成的铝塑板样品在美国南佛罗里达州暴晒场

放置已经30年，表面效果仍然良好。

F246（THV）

o低加工温度O粘合性强

o高韧性

o低折射率

o易产生电子束交联

无定型聚四氟乙烯（AF）

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结构工L

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特点及应Hh非常低的折

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射率和全波段光透过

rooTFE

率，制备光纤的最任材

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机械性能:

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FTFF

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PFA

Elongndon（%）

ECTFE

FVDF

ETFE

»FA

PTFE

Hvdfogenatoms

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*Fully■fluorinated

-EP

氟聚合物虽然有很多特性，但同其它工程塑料相比也存在一些缺点。

如

几种氟材科的缺点:

oPTFE

不融熔，冷流〔端变），

oPVDF

不耐啊和强碱

oPCTFE

加工温度高

oFEP

易疲劳，加工温度高

oETFE

不耐高温

oVDF-HFP

不耐胺，不耐低温（—50度以下）

oPFA

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分解温度低

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易被铅傣化分鮒

1.机械性能差

渗透性高

成本高

、树脂

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氟弹性体:

CF,CF.

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CF^CH-CF_

*+2F

-CTiC-CH-CF-

A.氟橡胶是含有氟原子的合成橡胶，具有优异的耐热性、耐氧化性、耐油性和耐药品性,

B.它主要用于航空、化工、石油、汽车等工业部门，作为密封材料、耐介质材料以及绝缘材料。

C.氟弹性体对大气介质，特别是对氧和臭氧。

具有优良的耐化学和耐热性，它们主要用于汽车、航空航天、

化学、采矿、石油和半导体工业中所用的垫圈、油封、

O形圈、管道、膜片，可在非常恶劣的环境中工作。

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Tefnperaiurd（°C）

一种特殊的含氟聚合物

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（a）些氟乙烯的光氧化得到Fomblin®2：

（b）六匾山烯的光血化無至ijFomblin®Y；

（c）1,3六氟环氧内烷的开环聚Demnum®；

9）六氛环氣丙烷的开环聚合得到Krytox®

A.全氟聚醚具有耐热、耐氧化、耐腐蚀、粘流性良好、不燃、可与塑料、弹性体、金属相容、只溶卜全氟

有机溶剂等良好的综合性能，是苛刻环境下极为可靠的润滑剂

B.广泛应用于电子、化工、机械、电气、核工业、航空航天等领域.其合成方法卞要有全氟环毓化物的阴

应用:

用作高性能的润滑剂和传热介质，具有无与伦比的耐化学性和耐溶剂性及优良热稳定性。

比如卫星的

润滑剂、硬盘磁片间的润滑介质。

也可以与PTFE稠化使用。

一个比较聿要的单体

三緘丙（CF3-CH=CH2）

Cat

CF3CCIHCH?

►CF?

rH=CH:

+HCI

三氟丙烯用作4：

产具仃很高化学和热隐定性

的氟硅橡胶和M硅油;等氟硅材料的1耍原料o

CHrHOnCH-CH，CH.

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荃团

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