第十一章:氟塑料.ppt
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第十一章:
氟塑料,第一节:
概述氟塑料是含有氟原子的各种塑料总称。
氟塑料的第一种产品是聚三氟氯乙烯(PCTFE),于1934年研制成功,1948年实现工业化生产。
聚四氟乙烯(PTFE)于1938年由美国杜邦公司首先发现,1941年中试,1949年实现工业化生产。
目前氟塑料主要品种除PCTFE、PTFE外,还有聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、乙烯与四氟乙烯共聚物等。
其中应用最广、产量最大的是PTFE,其次是PCTFE、聚偏氟乙烯和聚全氟乙丙烯。
第二节:
聚四氟乙烯,一、合成PTFE是由四氟乙烯单体在游离引发剂存在下聚合得到的。
二、PTFE的结构和性能1.结构分子式为:
与碳链相结合的完全是氟原子,分子链的规整性和对称性极好。
大分子链为线型结构,几乎没有支链,容易形成有序排列,极易结晶,且结晶都很高,一般制品的结晶度为5775%,最高可达9397%。
PTFE分子中,碳链两侧具有电负性极强的氟原子,氟原子之间的斥力很大,所以该大分子链的内旋转困难,分子链僵硬,这种特性使其熔点可高达327。
温度达到熔点后,不能成为可流动的熔体,在温度达到分解温度时,还没有发生可观察到的流动。
因此不能用加工一般热塑性塑料的方法加工PTFE。
大分子中只有(稳定的)CF键和CC键。
从空间上讲,碳链周围围着一层氟原子,由于氟原子体积较大,把主链上的碳原子屏蔽起来,这种结构使其具有既耐高温又耐腐蚀的特性。
故有“塑料王”之称。
在大分子中,氟原子的相互排斥力很大,CF键呈螺旋形的空间排列,使整个大分子偶极距接近于零。
因此大分子不带极性,其介电常数很小,具有极其优良的电性能。
这种螺旋形空间排列也有利于其耐寒性的提高。
PTFE四氟乙烯,131螺旋90C以下,大分子的表面自由能很低,几乎所有材料都不能粘附在其表面,从而使其表面极端惰性。
由于其表面对其它分子的吸引力很小,故具有非常小的摩擦因数。
其分子链中不存在双键,而主链上的碳原子又被遮蔽起来,所以耐候性也很好。
PCTFE是一种直链的高分子化合物,由于大分子中氯原子的引入,破坏了分子的对称性,但大分子链还是比较规整,易于结晶,结晶度虽低于PTFE,但最高仍可达8590%。
结晶度受热处理条件影响。
可在1080%范围内变动晶体属六方晶系,晶胞尺寸为65nm和35nm,在这种晶体中,大分子链呈螺旋形,结晶度还与分子量有关,分子量越大,结晶度越小。
当PCTFE熔体被骤冷时,成为无定形聚合物。
大分子链中含有较稳定的CF键和CCl键,因而其耐热性比较高,但CCl键的键能比CF键能小,所以耐热性比PTFE低。
其熔点为215,Tg约为58,当其加热到熔点以上,晶体熔化,呈粘流态,可采用一般热塑性塑料的加工方法。
由于氯原子的引入,分子间的作用力增大,使聚合物硬,其拉伸强度、压缩强度等比PTFE皆有提高。
氯、氟原子的体积都比较大,能把主链屏蔽起来,因而使其具有良好的耐腐蚀性。
但其耐腐蚀性不如PTFE,在高温下能够溶解于某些高度卤化的溶剂中。
LDPEPTFEHDPE相对密度:
0.9100.9252.12.20.9410.965拉伸强度MPa:
71515302137拉伸弹性模量MPa:
1003004004001100邵氏硬度:
414655706070,2.PTFE的主要性能具有优良的综合性能热性能:
PTFE具有优良的耐热性和耐寒性。
长期使用温度为-195250,耐高温老化性能优异。
PTFE的熔点为327,加热到熔点以上仍无粘流态转变,温度上升到390时开始分解。
导热系数小,线膨胀系数比多数塑料大,并随着温度的而。
化学性能:
PTFE具有优异的化学稳定性,PTFE只有在高温下才与熔融碱金属、三氟化氯等会有明显的作用。
PTFE通常在高于390时才发生分解。
故有“塑料王”之称。
PTFE耐辐射性能差,经射线辐射后分解放出CF4气体,分子量降低,性能变劣。
PTFE耐候性优良。
力学性能:
PTFE的力学性能、刚度、硬度等较其它塑料差。
PTFE的摩擦因数是塑料中最低的。
PTFE的摩擦因数小,动静摩擦因数相接近,因此是一种良好的减摩、自润滑材料。
PTFE抗蠕变性差。
电性能:
PTFE大分子无极性,不吸湿并具有耐热性,一种优良的电绝缘材料。
三、PTFE的成型加工1.加工工艺特性PTFE虽然属于直链热塑性高聚物,但是加热到其熔点327以上温度时,只是形成无定形的凝胶态,其a约10111012Pas,不能流动,因此不能用一般热塑性塑料的加工方法加工,而采用类似“粉末冶金”那种冷压烧结的方法成行。
PTFE为白色纤维状细粉末,容易结块成型,能够在室温下压制成不同形状密实的型坯。
经压制的型坯具有一定的强度,在送入加热炉内进行烧结过程中,其表面能量不稳定的颗粒团熔融粘结,经冷却凝结成坚实的制品。
PTFE烧结成型中要严格控制加热温度和时间,因其导热系数小,传热差,如果温度超过390,就会发生分解,并放出有毒的气体。
PTFE冷却收缩和受热膨胀比大多数塑料大。
例如在室温下模压的型坯冷却至180时收缩率达2%,而从室温加热到260时其膨胀达4%。
这一特点在成型加工时需要特别引起注意。
2.PTFE的成型加工方法主要有压塑烧结、挤出成型、推压成型、液压成型、压塑型坯切削法等。
以上诸方法都必须先后经过制型坯、烧结、冷却三个步骤。
压塑烧结成型型坯制造:
将悬浮聚合的PTFE粉末经20目筛网过筛后,按制品所需要的重量加入模具内,并使物料均匀地分布在型腔里,然后将模具放入压机,缓慢升压。
升压速度(指阳模压入的速度)根据制件的高度和形状而定,通常直径大而高的型坯,升压速度较慢,为510mm/min;一般的型坯,升压速度在1020mm/min。
通常压塑压力为3050MPa,当施加压力达到规定值后,尚需保压一段时间,直径大而壁厚的制品,保压时间为1015min,一般制件保压时间为35min。
当达到规定的保压时间后,缓慢卸压,最后取出制品。
烧结:
一般是在热空气循环回转式烧结炉内进行。
将制好的型坯放入烧结炉中,型坯在其中从室温加热到树脂的熔点以上,并在该温度下保持一段时间,从而使颗粒的树脂互相扩张,最后粘结熔合成为密实的整体。
烧结的过程为相变过程,当烧结温度超过熔点时,大分子结构中的晶体全部转变为无定形结构,这时型坯外观由白色不透明变为胶状弹性透明体,待这一转变过程充分完成后,方可进行冷却。
升温:
是将型坯由室温加热到烧结温度370380的过程,由于PTFE的传热性能差,所以加热应按照一定的升温速度进行,升温速度应试型坯的大小、厚薄等因素而定。
大型制品通常为3040/h,小型制品可采用80120/h。
保温:
是将达到烧结温度的型坯在该温度下保持一段时间,使其完全形成胶状透明体。
保温时间的长短主要取决于烧结温度、树脂的热稳定性以及制品的厚度。
烧结温度高时,保温时间应短些;热稳定性差的树脂,保温时间也应短些;大型厚壁制件,保温时间应长些。
冷却:
是将烧结好的成型物从烧结温度降到室温的过程,冷却过程也是一个相变过程,即由非晶相转变为晶相的过程。
冷却有“淬火”和“不淬火”两种方法。
“不淬火”指缓慢冷却,是将处于烧结温度下的成型物缓慢冷却至室温的过程,由于降温缓慢,有利于大分子的规整排列,故制品的结晶度大。
“淬火”指快速冷却,是将处于烧结温度下的成型物以最快的冷却速度越过最大结晶速度的温度范围,故制品的结晶度小。
上述方法在烧结过程中对型坯不加任何约束力,故称自由烧结法。
此外还可以采用热压塑法,与自由烧结法相比,其差别在于型坯制成后,在烧结时需在二次模具中再次加压,压力为1020MPa。
二次加压应在型坯尚未冷却时尽快进行,并且一边加压,一边冷却,因此该方法比自由烧结法有更快的冷却速度,制品的结晶度较小,但制品内残留有较大的内应力,故用这种方法制得的制品一般需在120125温度下进行热处理。
挤出成型悬浮聚合的PTFE可采用柱塞式或螺杆挤出机进行挤出成型。
柱塞式挤出成型:
通过柱塞的推动,将物料从料筒内推向机头,通过压缩、烧结、冷却而成为连续的挤出物,如棒材、管材等。
要注意机头直径必须小于料筒直径,使物料受到压缩,制品密实。
因烧结和冷却都在机头内进行,机头的温度控制要分烧结区和冷却区,同时必须严格控制两个区的温度,并且合理选择两个区的长度。
柱塞式挤出机具有加料方便,挤出压力大等优点。
螺杆挤出成型:
通过螺杆的旋转把物料从料筒中输送到加热的机头中,连续地被压缩成型,在机头中经烧结、冷却而成为管材、棒材等。
螺杆可采用等距、等深、无压缩比的螺杆,机头的控制因素同相类似。
推压成型分散聚合的PTFE粉末适合,先用一定量的液态润滑剂与树脂在以一定速度旋转的容器中混合制成糊状物,然后将糊状物在24MPa的压力下压制成型坯,接着把坯料在推压机中通过柱塞施以一定压力,将物料从推压室中推入具有一定压缩比的机头内形成管子、帮、电缆包覆物等,接着用加热干燥或其它方法将其中的润滑剂除去,再经烧结、冷却得到制品。
推压成型中常用的润滑剂为石油醚、白油等。
前者用于推压管、棒等,后者用于生料带。
润滑剂用量为总量的1520%之间,太少则推压时阻力大,易使树脂过度疲劳,引起制品裂纹;用量过多在制坯时易造成溢出损失,且使坯料不结实,制品收缩大。
组分中也可加入颜料,但其耐热温度必须超过400常用无机颜料有镉红、钴蓝、群青、铬绿、炭黑、煅烧氧化铁、钛白粉等。
推压成型是一种间歇式的成型方法,其推出物长度受推压机加料室容积限制。
该工艺主要适用于制造薄壁管、电线包覆、小直径棒材以及由棒材辊扎成生料带制品。
液压成型,大型制件及复杂的异型制件不适合用模压法制型坯,可采用液压法成行。
液压法又称橡皮袋法,是将松散的PTFE粉末均匀地置于橡皮袋与模壁之间,然后在橡皮袋中施加液压(常用水为传压介质),一般压力达1213MPa,使橡皮袋向模壁扩大,驱使留在橡皮袋与模壁之间的树脂均衡而全面地受到压力,克服PTFE粉末流动性差而使制件受压不均、密度不均的缺点。
经2030min的保压,然后消除液压,取出型坯,经自由烧结、冷却后即成制品。
此法适合制造杯形物、三通、大型板材等制品。
模压型坯切削法可制造PTFE薄膜,采用悬浮法PTFE粉末经20目筛过筛后,再压机上通常施加3540MPa压力,模压成圆柱体型坯,然后送至烧结炉中进行烧结、冷却,把制得的型坯通过切削机床削成一定厚度的薄膜。
通过切削所得的薄膜为非取向薄膜。
制备取向薄膜还要进行压延定向。
PTFE除上述成型方法外,还可采用粉末流化床涂层法、水分散体喷涂法、玻璃布浸渍及层压法、机械加工等加工方法。
四、PTFE的用途由于其既耐高温、又耐腐蚀,还具有优良的电性能,故广泛应用于航空、电子技术、化学工业、机械工业、冷藏工业、医药工业、建筑工业、食品工业等方面。
1.无线电技术及电工方面的应用2.耐腐蚀方面的应用3.耐磨、密封方面的应用4.在医药方面的应用,第三节:
聚三氟氯乙烯(PCTFE)一、合成PCTFE是由三氟氯乙烯单体通过不同的聚合方法聚合得到。
可采用本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合等方法进行聚合,一般以溶液聚合和乳液聚合为主。
二、PCTFE的结构与性能1.结构PCTFE是一种直链的高分子化合物,由于大分子中氯原子的引入,破坏了分子的对称性,但大分子链还是比较规整,易于结晶,结晶度虽低于PTFE,但最高仍可达8590%。
结晶度受热处理条件影响,可在1080%范围内变动晶体属六方晶系,晶胞尺寸为65nm和35nm,在这种晶体中,大分子链呈螺旋形,结晶度还与分子量有关,分子量越大,结晶度越小。
当PCTFE熔体被骤冷时,成为无定形聚合物。
大分子链中含有较稳定的CF键和CCl键,因而其耐热性比较高,但CCl键的键能比CF键能小,所以耐热性比PTFE低。
其熔点为215,Tg约为58,当其加热到熔点以上,晶体熔化,呈粘流态,可采用一般热塑性塑料的加工方法。
由于氯原子的引入,分子间的作用力增大,使聚合物变硬,其拉伸强度、压缩强度等比PTFE皆有提高。
氯、氟原子的体积都比较大,能把主链屏蔽起来,因而使其具有良好的耐腐蚀性。
但其耐腐蚀性不如PTFE,在高温下能够溶解于某些高度卤化的溶剂中。
2.主要性能热性能:
Tg为58,熔点为215,分解温度为300,其制品耐寒性优异,膨胀系数较低,尺寸稳定性好,在120以下,其结晶速度很小;超过120,结晶速度增加。
因此长期在120以下工作的零件不会变脆,而对韧性要求较高的零件,不能在120以上长期工作。
化学性能:
化学稳定性次于PTFE,乙醚、乙酸乙酯等能使其溶胀。
高温下的熔融碱金属、氢氟酸、高浓度的发烟硫酸、浓HNO3等能使其腐蚀。
在高温高压下,能溶于CCl4、苯、甲苯、对二甲苯、环己烷、环己酮等溶剂中。
耐室外老化,比大多数氟塑料耐辐射,具有良好的耐气候性。
电性能:
不吸湿、不碳化、不阻燃等性能,因此具有优良的电绝缘性。
引入Cl,使其介电常数和介电损耗角正切增大。
限制了其在高频下的应用。
电性能不随环境湿度变化而发生变化。
力学性能大分子中引入Cl,增大了分子间作用力,其拉伸强度、压缩强度比PTFE都有所提高。
其力学性能与结晶度关系密切。
透气性和光学性能:
PCTFE是所有塑料中透气性较低的品种之一,它对多种液体和气体具有不渗透性,故其产品能用作阻气薄膜、盐水和工业气体的保护包装等。
它的阻气性比陶瓷更优越,因此可在真空系统中作密封材料。
结晶度较低的PCTFE制品具有较好的透明性,例如厚度3mm左右的片材仍然透明。
随结晶度不同,其折射率在1.4291.435范围变化。
47m的薄膜对红外线的透过率达80%,因而能应用在导弹的红外窗上。
三、PCTFE的成型加工1.加工特性熔融状态下属于非牛顿流体,随着剪切速率的增加,其表观粘度下降,能用一般热塑性塑料的成型方法进行加工。
PCTFE是一种结晶聚合物,熔点为215,最大结晶速度的温度为195,在120以下结晶速度很小,超过120结晶速度增加。
成型后的收缩率大约为12.5%。
熔体粘度高,230时达0.55MPas,故必须在更高的温度下才能达到足够的流动性。
获得适合加工粘度的温度范围为250300,其开始分解温度为300,加工温度与分解温度很接近,致使成型温度范围狭窄,加工困难,故必须严格控制成型温度,防止分解。
PCTFE的热导率小,传热慢,故成型加工时要注意升温和冷却速度。
PCTFE的主要缺点是成型加工时熔体粘度大,制品易产生应力开裂。
2.成型加工可采用注塑、挤出、压塑、涂覆成型方法加工。
注塑:
一般采用螺杆注塑机,PCTFE的注塑条件:
料筒温度前段:
275280,中段:
285290,后段:
200210;喷嘴温度:
265270;模具温度:
110130;注塑压力:
80130MPa;注塑时间:
2060s;高压时间:
03s;冷却时间:
2060s;总周期为50130s。
挤出成型:
料筒温度前段:
270280,中段:
240260,后段:
120150;机头温度:
280290;螺杆转速一般控制在30r/min。
挤出制品的冷却方法一般根据制品的壁厚确定,薄壁制品可采用水急冷,后壁制品可采用缓慢冷却的方式,以防止制品产生气泡等缺陷。
压塑:
成型时将PCTFE粒料加入模具中,压机以50mm/min的合模速度使模具闭合,压机的热板加热温度为270左右,待物料熔化后缓慢加压,一般压力控制在410MPa,制品冷却时压力保持在1040MPa。
压模时间的长短根据制品的壁厚而有所不同。
为了便于制品脱模,一般使用有机硅油作为脱模剂。
涂覆成型:
树脂粉末悬浮剂悬浮液涂覆干燥处理填料熔融塑化淬火涂覆膜,涂覆成型:
悬浮液一般是用乙醇;填料使用石墨粉或氧化铬,使用填料的目的是提高涂层对金属表面的附着力。
悬浮液中PCTFE粉末浓度约为3040%,石墨粉或氧化铬约为2.03.0%。
该悬浮液适用于涂覆钢、镉、镍等金属,也适用于能耐300高温,又能经得起急速冷却而且表面无气孔的非金属材料,例如石英、陶瓷、石墨等。
适用于PCTFE悬浮液的涂覆方法有喷涂法、浸涂法、浇涂法、刷涂法等,根据涂覆件的形状和结构的不同,采用不同的涂覆方法。
涂覆后,涂层先经干燥处理,使所含的乙醇挥发。
干燥可在室温下自然干燥,亦可在70左右的恒温箱中完成。
经过干燥的工件放入300的恒温箱中,进行熔融塑化,恒温时间主要根据其塑化情况而定。
当涂层由白色变为透明,即表明塑化完成。
塑化温度过高易产生气泡,过低则塑化不完全。
当涂层充分塑化后,立即将涂件投入水中(淬火)至100以下,大型工件可采用迅速喷水冷却法。
淬火对PCTFE涂层的力学性能影响很大。
经淬火处理的薄膜韧性显著提高,与金属的结合力也增强,这是由于经急冷后PCTFE结晶度降低所致。
四、PCTFE的应用由于PCTFE具有压缩强度高、耐蠕变性好,并且就有优良的化学稳定性,因此可用来制造耐腐蚀的高压密封件、高压阀的阀瓣、泵和管道的零件、衬里、隔膜、计量仪器、试镜等。
利用其稳定性、透光性,可用来制作光学窗,如应用于导弹的红外窗。
利用其比铝和陶瓷更优的阻气性,用于制作高真空系统中的密封材料。
优良电性能及可制作比PTFE形状更复杂的制品,如高频真空管的底座、插座等。
PCTFE悬浮也可制成薄膜,具有良好的透明度和力学强度,可用作化工设备或管道上的透镜、腐蚀介质隔离膜。
悬浮液用在化工机械上涂覆于冷凝器、反应釜、加热器、搅拌器、贮槽、通风机、离心机、泵、压缩机零件、分馏塔、管道、测量仪器、仪表等表面,以达到防蚀、防粘的要求;还可以浇敷于垫圈上制成各种防腐蚀密封垫圈、能耐高压、真空,并且其无粘性,拆修时不会损坏,可以长期使用,也可以涂于电线表面作为防水电线,适用于潜水泵电机或防腐蚀电机的电线。
第四节:
其他氟塑料一、聚偏氟乙烯(PVDF)PVDF是一类物理、化学综合性能优良,具有多种用途且价格适中的热塑性塑料。
20世纪60年代初美国首先出售这种树脂,以后发展很快。
PVDF是由偏氟乙烯单体通过乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合制得,工业生产通常采用乳液聚合或悬浮聚合。
1.结构与性能PVDF由于大分子链上CH2和CF2基团的交替排列,使其具有极性,因此PVDF有独特的结晶形态和介电性能。
PVDF的分子不属于对称分子,其分子链间排列紧密,又存在较强的氢键,因而是结晶聚合物,结晶度3570%,头尾相接的规整结构可达95%以上。
1.结构与性能结晶以、四种形态存在,一般以和型结晶为主。
结晶形态不同,其密度也有所不同:
型结晶的PVDF密度为1.92g/cm3,型结晶的PVDF密度为1.97g/cm3无定形PVDF密度为1.68g/cm3,通常PVDF的密度为1.751.79g/cm3,这表明其结晶度在40%左右。
PVDF是一种兼具氟塑料和通用塑料特性的综合性能优良,用途极为广泛的热塑性工程塑料,外观为白色粉状结晶体。
热性能:
PVDF有较高的耐热性,其适用温度范围为-60150,最高连续使用温度为150,PVDF的熔点在165185之间,它取决于聚合温度及分子的头-尾结合比例。
PVDF在240260使得熔体粘度可满足挤出、注塑等热塑性塑料的加工方法,Tg为-35,脆化温度未-68,热变形温度90(1.86Mpa)。
电性能:
PVDF属结晶型极性聚合物,晶型存在于熔融态中,分子链呈螺旋形无规则排列,分子总的偶极距为零,不显示电压性;晶型存在于接近熔点而发生机械变形的PVDF中,分子连呈规则排列,自发极化大,取向后介电常数可从68提高到1114,具有较高的压电性。
力学性能:
PVDF的力学性能优于PTFE,其冲击强度和拉伸强度(2952Mpa)优良,硬度高(D7080)且耐磨、耐疲劳,是一种强而韧的结构材料。
化学性能:
PVDF具有极性,因而在极性有机溶剂中会溶胀、溶解,在220以上会慢慢变色,在7080的氧气介质中会失重,但它耐辐射性能优良,在3108拉特射线辐射下,性能不下降;而PTFE在8106拉特射线辐射下,就已发脆了。
PVDF表面润滑性差,故表面未经处理则不宜粘合。
耐候性:
PVDF耐候性特好,PVDF薄膜可透过可见光和紫外光,因而可用作现代高层建筑上金属装饰的最佳保护涂层材料,其使用寿命可达20年以上,PVDF抗霉菌的生长。
2.成型加工PVDF的熔体粘度为102104Pas,为非牛顿流体,PVDF的熔点为170左右,分解温度在316,因而其加工热稳定性好,可在240260温度范围内加工,是用于挤出、注塑、模塑、传递模塑、喷涂、二次加工等。
PVDF的吸水率很小(0.04%),在成型前不需要干燥处理。
与PVDF接触的部分要进行防腐处理。
2.成型加工注塑:
与PVDF接触的部分要进行防腐处理(选用镍基合金钢、口模应镀硬铬)采用大口径的喷嘴、流道和浇口。
料筒温度为205275,注塑压力为10150,收缩率约为0.03%,模温一般为70,注塑复杂形状制品或薄壁制品时模温应控制在80140,挤出:
采用渐变型螺杆,长径比为2025,并带有混炼头,压缩比2.53.0,螺杆与物料接触部分应镀硬铬,并抛光。
挤出温度约为210290。
PVDF压电塑料膜的制造方法:
将流延烘干的PVDF膜单向拉伸,在膜的两侧加上正负电极,在500800kV/cm的极化电压下处理1小时,这样交替排列的氟氢原子分别旋转到聚合物“脊骨”的两侧,成为PVDF压电膜。
3.PVDF的应用由PVDF树脂可制成整体或衬里的耐腐蚀泵、阀门、管子及管件,贮槽及热交换器,织物可作滤布;在建筑方面,超耐候的PVDF涂料,可用于机场、运动场的化工厂,长期使用无需保养;在电子工业中被广泛用于各种耐热、不燃、耐切割的电线电缆的被覆层。
PVDF薄膜因介电常数很高,是微型电容器的理想材料;在新能源方面,由于其具有较高的抗辐射能力,且由于辐射交联厚拉伸强度随辐射量而,达到一定值后趋于稳定,所以是核电站的理想材料;,PVDF薄膜耐紫外线照射且透光性好,用作太阳灶的镀铝塑料反光模的保护层非常有效;功能材料:
传感材料用于制造机器人的触觉传感器检测材料将其涂在飞机表面上可检测裂缝得位置发电材料可用其将海波的机械能转化成电能;记录材料压电膜用于麦克风设备,可产生连续而清晰的信号,并将信号记录在磁带上,通过放大器送出去;医学上,PVDF对人体无毒及在人体中无排他作用,微孔膜或中空纤维可制成人工肺、肾等人工脏器。
二、聚全氟乙丙烯(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)PFEP(FEP)PFEP是以四氟乙烯单体和六氟丙烯单体在一定条件下聚合制得的共聚物
(一)合成:
最早由美国杜邦公司于1960年开发,两种单体的聚合一般采用本体或悬浮共聚。
(二)结构与性能1.结构PFEP属线型分子结构的高聚物,其分子式为,可看作在PTFE大分子中一部分主链碳原子有一个F原子换成三氟甲基的结构。
这种结构破坏了分子的对称性和规整性,使主链的刚性减弱,柔性增加,同时影响了分子的有序排列,使结晶速度变慢,结晶度下降,其结果是使流动性得到改善,加工变得容易。
大分子中的三氟甲基的含量不同,其性能随之不同,一般是随三聚甲基的增加,主链的刚性减少,柔性增加,熔点、Tg下降,强度和硬度降低。
一般PFEP中四氟乙烯占8283%,六氟乙烯占1718%(质量分数)。
聚合得到的PFEP被认为是无规共聚物。
2.主要性能热性能:
具有优良的耐高、低温性能,长期使用温度为-85205,即使在-200260条件下,其性能也不至极端恶化。
其耐热性低于PTFE而优于PCTFE。
PFEP的熔点随共聚物的组成而变化。
(如六氟乙烯占1.51.6%的PFEP熔点为288)。
PFEP耐寒性好,脆化温度为-90,Tg为130,负荷变形温度再0.46MPa下为72,在1.9MPa下为54,热导率为1.926107W/mK,其线胀系数随温度而变化。
化学性能:
PFEP具有极高的化学稳定性,能耐无机酸、碱、醇、酮、芳烃、卤烃、去污剂、油脂等,只有在高温条件下的碱金属、三氟化氯等能与其作用。
如在200,1.8MPa压力下浸入四氯化碳中的PFEP虽然会增重13%,但当这些被吸收的溶剂除去,即恢复到原来性能。
电性能:
具有优异的电性能,且受频率、温度、湿度的影响较小。
其介