了解氟聚合物

氟聚合物是一种无处不在的现代生活的一部分——从食品包装用于厨房锅不粘涂料。氟聚合物已经能够满足许多不同的工业需求,使其大受欢迎的材料。

carbon-fluoride结合出现在氟聚合物给他们——燃烧特性和耐化学性。氟债券是非常健壮的,并且不同的氟聚合物的合成不同氟键模式帮助创造了巨大的和多样化的氟聚合物工业现在存在。

均聚物,造成单体单元的链接,和共聚物,由两种不同单体的链,仅仅是两个例子的不同配置,允许很多不同的氟聚合物生产。

这个多元产业开始只有一个原始含氟聚合物:聚四氟乙烯或聚四氟乙烯。

图1所示。的受欢迎的氟聚合物。均聚物(如聚四氟乙烯生产通过相同的聚合单体单元。共聚物中两个或两个以上单体生成最终的聚合物材料。

聚四氟乙烯是多年的一个偶然的结果发展,化学家在杜邦公司,专注于开发新制冷剂。¹研究人员已经离开低温液体四氟乙烯(TFE)压力容器,和一段时间后,无人照料,他们发现材料聚合形成蜡状的内墙涂料。发现这涂料是聚四氟乙烯。

虽然这一发现发生在1938年,聚四氟乙烯直到1946年才商业化。在此之前使用聚四氟乙烯在曼哈顿计划,美国对发展原子弹的工作,这就意味着新材料保密。提供最常作为金属表面的聚合物涂层聚四氟乙烯^TM聚四氟乙烯(也称为聚四氟乙烯^TM)现在最著名的使用作为厨房设备的不粘涂层。2020欧洲杯下注官网

聚四氟乙烯合成涉及单体的聚合TFE(图2)。合成第一涉及使用氯仿(CHCl TFE的生产₃),氢氟酸(HF)和氟化钙(CaF₂),它被加热到温度超过600°C (1112°F)。之后TFE这个反应产生的气体冷却液体,然后可以净化。

图2。PTFE(聚四氟乙烯)和它的直接合成前体。聚四氟乙烯的聚合是由四氟乙烯(TFE)单体通过自由基反应。

液体TFE然后通过激进的聚合机制,利用过氧化等发起者(ROOR)生产聚四氟乙烯。这个过程可以以几种不同的方式调整生产聚四氟乙烯的权力,或水分散体颗粒。²

聚四氟乙烯的强大性能相比其他氟聚合物意味着它被认为是最好的。这些属性来自聚四氟乙烯完全只有氟债券,这是强大的,短和惰性,沿着它的碳碳聚合物骨干(图3),这意味着骨干是有效地保护惰性氟原子的外层。

图3。聚四氟乙烯的结构。一)立体声粘结层图,B)球棍模型,C)空间模型的聚四氟乙烯(显示为曲折的描述)。(聚四氟乙烯的构象是变量在融化和无定形的阶段)。

这种独特的结构产生良好的属性,聚四氟乙烯而闻名——化学惰性,低吸水率和极低的摩擦系数,使它滑的感觉。

处理

的高粘度可熔融加工聚四氟乙烯意味着它不是;然而,粘贴挤压等方法,包括混合粉聚四氟乙烯树脂润滑剂(如碳氢化合物),可用于处理(表1)。混合方法可以用来产生一个粗加工然后可以制成组件(如磁带、油管和床单。

表1。聚四氟乙烯加工适应性。虽然可熔融加工聚四氟乙烯不是,它是适合其他生产方法包括粘贴挤压和压缩成型。

处理方法	适用性
注塑	没有
挤压 (资料、电影、板、管、热缩管和电缆涂料)	是的(粘贴)
吹塑	没有
压缩成型 (预成型和烧结)	是的
浸渍、涂层	是的(涂料、粉末)

也可以通过成型生产聚四氟乙烯组件或烧结坯。结果可以加热钢坯和ram-extruded生产管道、道路或油管。此外,聚四氟乙烯抢劫可以经过膜和床单,或模制组件可以通过压缩成型。

聚四氟乙烯的多种不同的方法可以证明,尽管不是melt-processible聚四氟乙烯处理还能很容易产生自定义应用程序组件。

聚四氟乙烯的性质

物理和机械

许多人认为聚四氟乙烯氟聚合物的“黄金标准”,因为它的优良性能。聚四氟乙烯已经因此可取以下开发新氟聚合物PFA和聚全氟乙丙烯等,试图产生聚合物和聚四氟乙烯相同的属性但melt-processed。

聚四氟乙烯是直链全氟聚合物氟饱和的最高水平,它是提供大部分有益的属性(表2和3)。碳碳键在聚四氟乙烯聚合物骨干是强大的和短,当结合高聚合物氟债券向外挤压,结果在一个坚实的高密度和结晶度。

表2。聚四氟乙烯典型的物理性质。聚四氟乙烯的物理性质将它放在一小群氟聚合物的特征比几乎所有其他聚合物塑料。(方法是ASTM测试标准除由*)表示。

财产	ASTM	值(天然聚合物)
外观	- - - - - -	半透明的
密度(克/厘米3)	D792	2.17
比重	D792	2.16
水吸收(50% rh;%)	D570 / ISO 62 - 1	< 0.01
折射率	D542	1.35
极限氧指数(法)	D2863	95年
生物相容性的	* USP第六类	是的
抗化学腐蚀	- - - - - -	优秀的
灭菌	- - - - - -	埃托奥,高压灭菌器

表3。典型的聚四氟乙烯力学性能。而相对机械弱,聚四氟乙烯展品非常低摩擦系数和硬度高。

财产	ASTM	值(天然聚合物)
抗拉强度(MPa)	D638	20 - 35
断裂伸长率(%)	D638	200 - 550
弹性模量(GPa)	D638	0.39 - 0.60
弯曲模量(GPa)	D790	0.49 - 0.59
抗弯强度(GPa)	D790	没有休息
硬度(海岸D)	D2240	50 - 65
冲击强度(23°C;J / m)	月1	186年
摩擦系数	D1894	0.02 - 0.20

惰性和疏水氟原子有效外套骨干;使聚四氟乙烯化学惰性对大量的化学物质,使其生物相容性的医疗级类VI。

虽然有一些限制的力学行为聚四氟乙烯它往往是比所有其他氟聚合物的各种不同的有益的特点。

聚四氟乙烯的力学性能与它的结晶度;这是非常高的,因为聚四氟乙烯分子极其同质,线性结构。刚生产PTFE结晶度高于90%,远高于PVDF的40 - 50%结晶度,另一个高度同质氟聚合物。

欧洲杯足球竞彩高结晶度的材料往往是脆弱的,弹性和较低的抗拉强度。减少脆性的聚四氟乙烯可以合成含有填料,或可以使用不同类型的处理,选择对某些机械(或其他)的属性。说,结晶度往往是有利的,因为它提供了一个改进的冲击强度和硬度,在装是有用的应用程序。

聚四氟乙烯的极低的摩擦系数结果高度光滑表面,这有助于减少损害造成磨损。最后,也由于其晶体结构,聚四氟乙烯是高度温度稳定意义它显示类似的属性在宽的温度范围内。

热

聚四氟乙烯的强劲氟和碳碳键模式产生重大影响其热性能(表4),氟债券有更高的粘结强度(116千卡每摩尔)甚至比碳氢键(99千卡每摩尔)。³这些极强的债券意味着聚四氟乙烯高工作温度高达260°C (500°F),所有的氟聚合物最高的国家之一。

表4。聚四氟乙烯热性能。聚四氟乙烯展品最广泛的含氟聚合物的温度使用范围。聚四氟乙烯也是高度耐燃烧和燃烧需要非常高的氧含量。(方法是ASTM测试标准除外)表示。

财产	方法	值(天然聚合物)
导热系数(W / m k)	D433 / ISO 22007 - 4 / c - 177	0.17 - 0.30
最大操作温度(°C)	UL 746	260年
最低温度(°C)服务	UL 746	-268年
熔点(°C)	D4591 / D3418 / ISO 12086 /陶氏的方法	327年
分解温度(°C)	E1131	505年
热膨胀系数,线性(µm / m -°C)	D696	One hundred.
可燃性等级(UL 94)	D2863	V-0

聚四氟乙烯燃烧非常困难,需要至少95%的氧浓度。(相比之下,正常空气只包含大约21%的氧气)。这些可燃性特征的聚四氟乙烯尤其有利于聚四氟乙烯组件用于敏感或关键应用,如航空航天和汽车环境。

应该注意,聚四氟乙烯可以接受一个温度之间的大约1.8%体积的减少30°C到19°C (86°F (66°F),其结构形式时紧紧缠绕规范螺旋冷却。^4、5这个体积减少时是很重要的,应该考虑生产聚四氟乙烯组件环境需求的一个很好的耐受性。一旦形成螺旋构象,即温度低于19°C (66°F), PFTE显示优秀功能行为的温度低至-200°C (-328°F)。

聚四氟乙烯保持它的许多有益的特点在宽的温度范围内,比大多数其他氟聚合物。

电

聚四氟乙烯是一种独特的聚合物的电行为(表5)。在聚四氟乙烯的极端极性氟债券给它优异的介电性能在一个广泛的频率范围。聚四氟乙烯的介电常数和损耗因子显示出稳定性好温度从室温到-250°C (-418°F),和在频率达到10 GHz。^6、7空隙形成的最小化在聚四氟乙烯生产可用于进一步提高绝缘强度(即击穿电压)的聚四氟乙烯。

表5所示。聚四氟乙烯的电学特性。聚四氟乙烯的自然含有强极性全氟氟债券导致高度有益的绝缘特性。聚四氟乙烯介质的利益几乎保持不变在很宽的频率范围。(方法是ASTM除外表示)。

财产	ASTM	值(天然聚合物)
介电常数(1 MHz)	D150	2.1
绝缘强度(V /毫升)	D149 / IEC 60243 - 1	457 - 483
体积电阻率(Ω-cm)	D257 / IEC 60096	≤1018

的绝缘强度聚四氟乙烯不是强热老化的影响或加热。⁷对整个聚四氟乙烯的绝缘性能往往比大多数其他固体材料。欧洲杯足球竞彩

完成

聚四氟乙烯可以使用大多数标准完成制造和加工方法。固态加工聚四氟乙烯可以用来产生各种不同的形式,类型和产品。常见的加工方法,包括利用、车削、线程、钻孔、研磨切割,可以不进行任何修改设备。2020欧洲杯下注官网

尽管这是一个塑料、聚四氟乙烯意味着它的硬度穿像不锈钢相似程度的工具。⁷然而,这也意味着,聚四氟乙烯组件可以调到公差低至<±0.001′′(0.025毫米)。⁷

也可以pre-expand聚四氟乙烯形成热缩管的封装,然后集/变硬固体形态。这些形式的膜或聚四氟乙烯板可以机械地扩展或延伸(使用不同的方法来加热收缩)控制的方式给了聚四氟乙烯(ePTFE)。ePTFE具有微孔结构,可用于新型应用程序,尤其是专业过滤或医疗设备。

可以完成债券聚四氟乙烯组件,但通常这需要组件的化学腐蚀使用集中碱金属氢化物或氢氧化物。⁶聚四氟乙烯颜料可用于颜色,虽然颜料的选择仅限于那些能够承受高温处理的聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯的post-extrusion友好行为的关键原因之一是支持用于高性能应用程序跨广泛的行业。

应用程序

聚四氟乙烯聚合物塑料,仍然是最流行的商业²有益的特性,即其化学和热惰性和晶体结构,使其无处不在的大多数商业领域(表6)。这些跨化学和电子行业,汽车和航空航天,聚四氟乙烯用于专门的位置。

表6所示。聚四氟乙烯的调查应用程序。聚四氟乙烯的耐温性,杀菌能力,生产能力等形式ePTFE和聚四氟乙烯热收缩的一个最广泛使用的氟聚合物。

应用程序或行业	关键好处
流体处理 油管,管 联合海豹 容器衬里 ePTFE	抗化学腐蚀 过滤
汽车 航空航天	抗化学腐蚀 电介质 耐温性
医疗 导管芯棒 导管基地班轮 ePTFE (作为植入)	生物相容性,耐化学性 不稳定 bondable(蚀刻) 微孔、细胞的生成
电	电介质绝缘(涂层/线)
热收缩	封装、保护(ams -迪泰- 23053™/ 12兼容)
光纤	不稳定 耐磨性

聚四氟乙烯的挤压可以用来生产挤塑线,油管,单丝(有或没有资料);蜡光成表或膜,可随后拉伸形成微孔ePTFE或热收缩聚四氟乙烯,或压缩成型。

聚四氟乙烯还可以挤压给形式是极其困难的(如果不是不可能的话)生产(图4)。生聚四氟乙烯组件可以被修改或加工生产专门的成品或产生新的对象。聚四氟乙烯材料特性和制造的多功能性,导致它成为了最受欢迎的含氟聚合物。

图4。挤压聚四氟乙烯概要文件。宙斯可以挤压聚四氟乙烯几乎无限的自定义配置文件(和multilumen形式)如所示,否则很难产生。

总结

聚四氟乙烯是第一个许多氟聚合物和已经成为最重要的一个商业塑料。部分由于其均聚物的结构最氟化所有的氟聚合物,导致高的化学和热稳定性;这些属性允许聚四氟乙烯击败几乎所有其他聚合物的有益的属性在不同的应用程序。

强键存在于聚四氟乙烯意味着它熔化温度高,影响其高熔体粘度;这意味着它不能melt-processed,相反必须ram或粘贴挤压。聚四氟乙烯可以使用标准的加工技术和方法,和床单PTGE可以扩展形成微孔ePTFE或热收缩。

聚四氟乙烯的不粘表面可以绕过使用允许保税聚四氟乙烯化学腐蚀。聚四氟乙烯的高度通用的性质的关键原因之一是最受欢迎的工业塑料。

的特殊性质聚四氟乙烯另一个原因是如此受欢迎。它完全氟化结构(不含碳碳聚合物骨干)使它的模板其他氟聚合物也被开发出来。聚四氟乙烯的强劲碳碳和氟债券给它高的化学和热惰性,要求至少95%氧气的气氛陷入了困境。

聚四氟乙烯绝缘的力量使它理想的用于电气应用程序。虽然它有一些机械限制了极高的硬度和低摩擦系数的聚四氟乙烯意味着它是优秀的组件,这些组件将经历高磨损。当作为一个整体考虑聚四氟乙烯的优越性能超过几乎所有其他聚合物(表7)。

表7所示。聚四氟乙烯的优点和局限性。聚四氟乙烯可用于几乎所有的应用程序,不需要机械强度除放射性用途。广泛的化学、温度、和耐候性聚四氟乙烯在一组景观本身的氟聚合物挤出性能。

优势/好处(+)	限制(-)
广谱抗化学腐蚀 耐高温(260°C / 500°F) 低温耐受性(< -200°C / -328°F) 低摩擦系数 优越的风化	机械强度差 可熔融加工不 胶粘剂和焊接所需的化学腐蚀 有限的辐射电阻 比较成本高

这些信息已经采购,审核并改编自宙斯所提供材料。欧洲杯足球竞彩

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