PTFE是目前氟塑膠的主要品種 ,其產量雖然不算太大 ,但套用面廣。它具有優異的高、低溫性能和化學穩定性 ,很好的電絕緣性、非粘附性、耐候性 ,不燃燒和良好的潤滑性。PTFE是為國防和尖端技術需要而開發的 ,爾後逐漸推廣到民用。其用途涉及航空航天、石油化工、機械、電子、建築、輕紡織等工業部門 ,成為現代科學技術軍工和民用解決許多關鍵技術和提高生產技術水平不可或缺的材料。
基本介紹
- 中文名：粒狀聚四氟乙烯
- 也叫：氟樹脂
- 常稱：氟塑膠
- 含義：聚合物結構中含有氟原子產品
PTFE的基本概況,PTFE的組成、結構和物理化學特性,聚四氟乙烯的改性,聚四氟乙烯的造粒,聚四氟乙烯的加工成型,聚四氟乙烯的套用,參考文獻,
PTFE的基本概況
氟樹脂 (常稱氟塑膠 )是聚合物結構中含有氟原子產品的總稱。氟樹脂品種繁多 ,性能優異 ,發展歷史悠久 ,並已成為現代工業中許多關鍵技術不可或缺的材料。國外已工業生產並進行市場銷售的產品有聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯 (PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物 (ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物 (又稱聚全氟乙丙烯 ,FEP)、聚三氟氯乙烯（PCTFE）等10餘種約 100多個牌號的品種。
世界氟樹脂年產量約 80kt,占世界塑膠總產量的0.08%。其中聚四氟乙烯占氟樹脂總量的60%以上 ,tep和PVDF增長也較快。據近兩年的粗略統計 ,各種氟樹脂的生產能力為:PTFE 45t/a、TEP 10-15kt/a,PVDF 12-15t/a,PFA 4-5kt/a,ETFFE 3-4kt/a。
PTFE是氟塑膠的主要品種 ,其產量雖然不算太大 ,但套用面廣。它具有優異的高、低溫性能和化學穩定性 ,很好的電絕緣性、非粘附性、耐候性 ,不燃燒和良好的潤滑性。PTFE是為國防和尖端技術需要而開發的 ,爾後逐漸推廣到民用。其用途涉及航空航天、石油化工、機械、電子、建築、輕紡織等工業部門 ,成為現代科學技術軍工和民用解決許多關鍵技術和提高生產技術水平不可或缺的材料。
德國hoechst AG公司推出了模塑聚四氟乙烯(PTFE)Hostaflon TFMXl705。它是化學改性的非自由流動壓縮模塑PTFE粉 ,外形非常細微。準備用來生產容易焊接的寬幅薄膜。材料中含有全氟改良劑 ,使得熱穩定性非常高。通常的加工溫度不會對產品性能造成不良影響。
Hoechst稱 ,TFMX 1705是第二代材料 ,它與第一代未改性聚合物的不同在於有更好的焊接性能和在負荷下形變更小、密度更高的特點。材料抗拉強度為 41MPa ,斷裂伸長率為580%；23℃時 ,彈性模量為 670MPa( 25 0℃時 ,下降為 75 MPa)；15MPa負荷下變為9% (24h)、5%(永久變形)。典型套用包括低透氣性襯墊、半導體生產中所用的各種零部件 (閥座 ,泵體 ,溶液容器 )、以及高介電強度絕緣材料等。
PTFE有三個品種供應市場 ,即懸浮樹脂、分散樹脂和濃縮分散液。在套用中 ,三個品種的消費量各國不盡相同。懸浮法樹脂約占 50—60% ,分散法樹脂約占 20—35% ,濃縮分散液約占 10—20%。
懸浮法PTFE主要用於製造機械工業用的密封圈、墊片等 ,以及化工設備用的泵、閥、管配件和設備襯裡等。另外還製造電絕緣零件、薄膜等。分散PTFE主要用於製造耐腐蝕、耐高溫、高介電電線電纜。在化工方面,要用於製造絲扣密封生料帶、管道襯裡等。
PTFE濃縮分散液主要用作食品、紡織、印染、造紙等工業中的防粘塗層浸漬玻璃布、石棉等。隨著自動模壓成型、液壓成型、柱塞成型等自動化、連續化的加工技術革新的普遍套用以及PTFE套用的開發 ,其新的品種牌號不斷出現。
PTFE的組成、結構和物理化學特性
1. 聚四氟乙烯的分子結構
粒狀聚四氟乙烯
粒狀聚四氟乙烯在溫度低於19℃時呈三稜體形，螺旋形大分子中每13個碳原子扭轉180。其軸向間距為1.7nm；溫度高於19℃時呈六面體形，每15個碳原子扭轉180°，軸向間距為2nm。這種由溫度變化引起的大分子鏈型式的轉變可以引起聚合物的比容有1%的突然變化。
PTFE分子的主鏈由C—C鍵構成，所有的側鍵都為氟原子取代，C—F鍵結合能很大，所以PTFE有很高的耐熱性能；氟原子較氫原子半徑大，且帶負電，對主鏈碳原子的正電荷起有效的禁止作用，而相鄰大分子上的氟原子的負電荷具有排斥作用，導致了mE極低的內聚能，分子間結合力很弱；氟原子體積大，又相互排斥，使PTFE分子鏈不能呈平面鋸齒形而呈螺旋形，並且比較僵硬。
PTFE分子的主鏈由C—C鍵構成，所有的側鍵都為氟原子取代，C—F鍵結合能很大，所以PTFE有很高的耐熱性能；氟原子較氫原子半徑大，且帶負電，對主鏈碳原子的正電荷起有效的禁止作用，而相鄰大分子上的氟原子的負電荷具有排斥作用，導致了mE極低的內聚能，分子間結合力很弱；氟原子體積大，又相互排斥，使PTFE分子鏈不能呈平面鋸齒形而呈螺旋形，並且比較僵硬。
2. 聚四氟乙烯的性能特點
由於PTFE的特殊分子結構特徵，使其具有如下的特點:
(1) 摩擦係數小。由於PTFE大分子間的相互引力小，且表面對其它分子的吸引力也很小，因此其摩擦係數非常小，是已知固體工程材料中最低的，僅為0.04（靜摩擦係數），小於其動摩擦係數變化（通常為0.22），在極低的滑動速度下也不會出現爬行現象，是金屬摩擦學中從未出現的奇特現象。爬行出現的主要原因是靜、動摩擦係數差值大，摩擦係數隨滑動速度的增加而降低，爬行現象是各類摩擦副固有的特性，但PTFE的動係數大於靜摩擦係數，而且隨著滑動速度增加，摩擦係數增大。
(2) 優異的耐老化性能和抗輻射性能。在苛刻環境下性能不變，潮濕狀態下不守微生物侵襲，而且對各種射線輻射具有具有極好的防護能力，在真空中，輻射劑量為1×107時，仍可保持原有拉伸強度的50%。
(3) 極佳的化學穩定性。PTFE不與環境介質發生反應，能承受的大部分強酸（包括王水，氫氟酸，濃鹽酸，發煙硫酸，有機酸等），強鹼，強氧化劑，還原劑，和各種有機溶劑的作用。
(4) 極小的吸水率。（0.001%～0.005%）滲透率較低，除了對其組成相似的氟碳化合物有較高的滲透率外，對大部分氣體和液體的滲透性較小。
(5)良好的電性能。PTFE為高度非極性材料，具有極優良的介電性，並且不隨頻率和溫度而變化，也不受濕度和腐蝕性氣體的影響。
(6) 寬廣的使用溫度（從-250℃～260℃）。
(7) 突出的表面不粘性和良好的自潤滑性。PTFE表面張力小(0.019N/m)，是目前表面能最小的一種固體材料，幾乎所有的固體材料都不能粘附在其表面。
(8) 極好的熱穩定性。PTFE熔點327℃，高於其它一般高聚物。在260℃時其斷裂強度仍保持5MPa左右（約為室溫的1/5），抗屈強度達1.4MPa。同時，它還具有極可貴的不燃性，其限氧指數很高，(LOI)在95以上，在火焰上只能熔融,不生成液滴，最終被碳化。
在具有以上優異性能的同時，PTFE的結構也產生了如下一些缺點；
（1）成型和二次加工困難。PTFE的成型收縮率較大，熔體粘度極高，不能用塑膠常用的注射成型、壓延成型等二次加工工藝。
（2）機械性能和承載能力差。PTFE的機械強度僅為14-25MPa，無回彈性，硬度較低，但斷裂延伸率較大。
（3）膨脹係數較大。在-50～250℃之間，PTFE線膨脹係數達1.13×10-4～2.16×10-5℃，是鋼鐵的13倍，故與其它材料複合易發生變形、開裂等現象。
(4) 導熱性差。導熱係數僅0.24kcal/(m·h·℃),易造成熱膨脹，熱疲勞，熱變形。
(5) 耐蠕變性差，易冷流。PTFE在負荷長期作用下，蠕變較大，易發生冷流現象。
(6) 耐磨性差。PTFE硬度較低，磨耗較大, 當負荷(P)和滑動速度(V)超過一定條件時，其摩耗會變得很大，因此在套用中PV值有一定限制。
(7) 生產成本高。
PTFE的以上缺陷限制了其套用，為提高其綜合性能，多年來，人們一直致力於PTFE的改性研究，以擴大在各方面的套用。
（2）機械性能和承載能力差。PTFE的機械強度僅為14-25MPa，無回彈性，硬度較低，但斷裂延伸率較大。
（3）膨脹係數較大。在-50～250℃之間，PTFE線膨脹係數達1.13×10-4～2.16×10-5℃，是鋼鐵的13倍，故與其它材料複合易發生變形、開裂等現象。
(4) 導熱性差。導熱係數僅0.24kcal/(m·h·℃),易造成熱膨脹，熱疲勞，熱變形。
(5) 耐蠕變性差，易冷流。PTFE在負荷長期作用下，蠕變較大，易發生冷流現象。
(6) 耐磨性差。PTFE硬度較低，磨耗較大, 當負荷(P)和滑動速度(V)超過一定條件時，其摩耗會變得很大，因此在套用中PV值有一定限制。
(7) 生產成本高。
PTFE的以上缺陷限制了其套用，為提高其綜合性能，多年來，人們一直致力於PTFE的改性研究，以擴大在各方面的套用。
聚四氟乙烯的改性
PTFE的改性主要採用複合的原則，使其與其它材料相結合，以彌補它自身的缺陷。改性的方法主要有：表面改性、填充改性、共混改性等。
1.表面改性
PTFE具有化學惰性和低表面能，難以和其他材料粘接，因此必須對PTFE材料進行一定的表面改性，以提高其表面活性。PTFE常用的表面改性技術有：
（1）鈉一萘溶液置換法
鈉一萘溶液置換法是已知中效果較好的一種改性方法。原理是：Na將最外層電子轉移到萘的空軌道上，形成陰離子自由基；再與Na形成離子對，釋放出大量的共振能，生成了深綠色金屬有機化合物的混合溶液。這些化合物混合溶液活性很高，與PTFE發生化學反應，破壞C—F鍵，扯掉表面上的部分氟原子，在表面留下了碳化層和引入某些如一CO、C=C、—CH、一COOH等極性基團。這些極性基團使得聚合物表面能增大、接觸角變小、浸潤性提高，從而由難粘變為可粘。此法也存在一些明顯缺點。比如：被粘物表面變暗或變黑、在高溫環境下表面電阻降低、長期暴露在光照下膠接性能將大大下降等。
(2) 等離子處理技術
等離子處理技術是將試樣置於特定的離子處理裝置裡面，通過離子轟擊或注入聚合物的表面，使其發生碳一氟鍵和碳一碳鍵的斷裂，生成大量自由基，同時也可引入活性基團，增加PTFE的表面自由能，改善其潤濕性和粘接性的一種改性方法。已報導的等離子氣體有：CF4、C2H6、CF3H、CF3Cl、CF3Br，NH3、N2、NO、O2、H2O、CO2、SO2、H2/N2、CF4/O2、O2/He、空氣、He、Ar、Kr、Ne等。
目前，國外利用最新等離子裝置Plasmodul和Planartron進行PTFE的表面處理，已取得了卓越成效。然而，等離子處理的聚合物表面耐久性不穩定。因此，電漿處理後的表面套用，如塗敷和粘接等，應儘快進行。此外，也由於表面結構的重組，不可能長時間地保持處理後表面的親水性能不下降。
(3) 準分子雷射處理
準分子雷射處理相對於鈉一萘金屬溶液和射頻電漿處理具有較好的選擇性和耐久性。因此,最近幾年來成為眾多學者研究的熱點。準分子雷射處理又有以下三種方法一種是採用ArF、KrF或XeCl等雷射器對處於某氣態物質氛圍中的PTFE進行照射，氣態物質（N2H4）發生光分解，產生的活性原子或基團（H,NH2,N2H3和NH）攻擊PTFE的表面而使其發生脫氟反應，從而使PTFE表面的氟原子含量降低，表面能和親水性增加。另一種是ArF雷射器引發PTFE及放置在PTFE表面的液體試劑發生光反應，引入活性官能團而達到PTFE表面化學改性的目的。第三種方法是在激元燈的直接照射下進行，不需任何介質，且反應器不用抽真空。
(4) 力化學粘接法
力化學粘接，即對塗有膠粘劑的聚合物表面進行摩擦，通過力化學作用，使聚合物表面產生力降解而形成大分子游離基，再與膠粘劑分子形成一定數量的共價鍵，產生牢固的結合界面，從而大大提高了接頭的粘接強度。力化學處理設備採用普通的固體表面機械加工設備即可，如拋光機、刷子、磁性研磨機等。因此力化學粘接法具有成本低、簡便易行、膠粘強度高和耐久性好等特點。但也必須指出的是，力化學處理的工藝參數（壓力、轉速和時間等）對於不同的膠粘劑一粘物體系是不盡相同的，需要一一通過實驗來最佳化確定。一般研磨處理壓力為0.2～0.3MPa，轉速為0.6～1.0m/s，時間為10～30s。
(5)雷射輻射法
將PTFE置於一些可聚合的單體如苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯等中，用Co—60輻射，使單體在PTFE的表面發生化學接枝聚合，在表面形成一層易於粘接的接枝聚合物，且接枝後表面變粗糙，粘接表面積增大，粘接強度提高。這種方法的優點是操作簡單、處理時間短、速度快，但改性後的表面耐久性差，且輻射源對人體傷害較大。
(6)高溫熔融法
此法的基本原理是：在高溫下，使PTFE表面的結晶形態發生變化，嵌入一些表面能高、易粘合的物質如SiO2、Al粉等；這樣冷卻後就會在PTFE表面形成一層嵌有可粘物質的改性層。由於易粘物質的分子已進入PTFE表層分子中，破壞它相當於分子間破壞，所以，粘接強度很高。此法的優點是耐候性、耐濕熱性比其它方法顯著，適於長期戶外使用；不足之處在於高溫燒結時PTFE會放出一種有毒物質，且PTFE膜形狀不易保持。
2.PTFE填充改性
填充改性是在PTFE中加入填充劑，從而改善和克服純PTFE的缺陷，在保持其原有優點基礎上，利用複合效應，改善其綜合性能。填充PTFE的性能與填充劑的性能、含量及工藝有密切關係，一般選擇填充劑的基本原則為：(1)能經受PTFE的燒結溫度；(2)能改善PTFE的耐磨性、機械強度或提高導熱性、降低線膨脹係數等；(3)在使用時不會與PTFE或其它接觸的金屬或流體發生作用；(4)填料粒度小於150微米；(5)填料不會吸潮；(6)在燒結條件下，填料自身不會簇集。目前常用的填充劑可分為3大類：金屬及金屬氧化物填充材料、無機材料和有機材料。
a.金屬及金屬氧化物填充材料
金屬具有力學強度高、線膨脹係數小及導熱性能好等優點，能改善PTFE的機械性能和摩擦、磨損性能，提高抗蠕變性、抗壓強度、硬度和尺寸穩定性。其主要填充劑有：青銅粉、銻粉、鉛粉鉬粉、鎳粉、錫粉和鐵粉等。
b. 無機填充劑材料
無機材料作為PTFE填料的研究也較活躍。常用的無機填充劑主要有二硫化鉬、石墨、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷顆粒等。
PTFE中添加MoS2能明顯改善摩擦磨損性能及尺寸穩定性，增加其表面硬度。PTFE中填充30%（體積分數）的CuS和PbS均可將PTFE的磨損量降低2個數量級，但對摩擦係數的影響較大，其增幅在50%以上。
PTFE中添加MoS2能明顯改善摩擦磨損性能及尺寸穩定性，增加其表面硬度。PTFE中填充30%（體積分數）的CuS和PbS均可將PTFE的磨損量降低2個數量級，但對摩擦係數的影響較大，其增幅在50%以上。
c. 有機填充材料
有機材料的填人可使PTFE的耐熱性、抗蠕變性、抗壓能力、壓縮、彎曲和耐磨性得到改善。PTFE與填充劑的混合有乾法、濕法和乳液凝聚法三種。用於填充PTFE的有機材料主要有聚苯酯、液晶聚合物、聚醯亞胺等。
3.PTFE共混改性
PTFE的共混改性與填充改性基本原理相同，主要採用相似相容原理、溶解度參數相近原理、表面張力相近的原則與其它有機聚合物共混，以提高其加工性能和使用性能。在共混改性中，通常PTFE僅作為填加劑使用，共混材料的加工通常採用主體材料的加工方法加工。與PTFE共混改性的塑膠主要有聚甲醛、聚醚醚酮、聚間苯二甲醯間苯二胺、聚苯硫醚等。聚甲醛（ROM）是高結晶性線形熱塑性聚合物，具有優異的耐油性、耐化學藥品性、抗蠕變性及良好的熱、電性能，吸水率低，能在較寬的溫度範圍內保持其所具有的力學、化學性能和電性能，是一種具有優良綜合性能的工程塑膠。聚醚醚酮（PEEK）具有優良的綜合性能，耐熱性好，長期使用溫度可達240℃，纖維增強級高達300℃具有高強度、高剛性、耐蠕變和很好的抗疲勞性，以及自阻燃、耐油、耐有機溶劑等特性。聚間苯二甲醯間苯二胺（PMIA）是一種力學性能、耐高溫性能遠高於其他脂肪族的聚醯胺，是理想的自潤滑材料基體樹脂。聚苯硫醚（PPS）具有優良的耐熱、耐腐蝕、耐輻射、阻燃自熄性能。具有極好的粘合性能，吸濕性小，在高溫高濕條件仍保持優良的電絕緣性。但耐衝擊性能較差，而且成型加工困難。
聚四氟乙烯的造粒
聚四氟乙烯粉末進行造粒，有乾法造粒和濕法造粒兩種。乾法造粒是通過，將直接懸浮聚合得到的聚四氟乙烯細料壓製成片， 然後將該片材粉碎，再進行篩選，得到聚四氟乙烯粒料。這種方法工藝簡單，操作容易，但得到的粒料的物理性差。所謂濕法造粒就是指在水或有機液體中，有非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑存在的條件下，通過攪拌、滾動等機械力的作用使聚四氟乙烯粉末凝聚成顆粒狀。這種粒狀的聚四氟乙烯表觀密度大、流動性好，大大地改進了聚四氟乙烯粉末的充模性能，特別適於較窄和較薄製品的模壓、自動模壓過程，而且製品的表面粗糙度也很低。
1.不含有填料的聚四氟乙烯造粒料
在有水存在的條件下或者在乾燥狀態下，使用錘磨機、具有帶葉片的轉子的粉碎機、氣流能量型粉碎機、衝擊粉碎機等粉碎機將懸浮聚合法得到的聚四氟乙烯細料粉碎成100um以下的粉末，使用這種粉末在置水的造粒槽中攪拌造粒時，是在與水形成液一液界面的有機液體以及非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑存在的條件下進行的。
（1）有機液體的選擇：只要是能與水形成液一液界面、在水中以液滴形式存在的有機液體即可，即使稍微溶解於水也是可以的，大多選用含氯烴和含氟氯烴等所謂氟利昂系有機液體，特別是二氯甲烷 。但這些溶劑的地球溫暖化係數（GWP，100年積分值）皆大於100，正在排出量的限制範圍內，因此從防止破壞臭氧層和地球溫暖化等的環境安全性方面考慮，有人開發了溴系有機溶劑，特別是1-溴丙烷，對人體沒有不良影響，沸點是71℃，臭氧破壞係數（ODP）為0.021，地球溫暖化係數約為0.3，滿足PTFE粉末造粒所需的性質，及對環境的保護性要求，有機液體的添加量相對於PTFE粉末是40%-60%（重量份）。
（2）表面活性劑的選擇：可以使用非離子表面活性劑，例如：聚氧化乙基胺
氧化物類，烷基胺氧化物類，聚氧乙烯烷基醚類，具有由3—4個碳原子的聚（氧化亞烷基）單元構成疏水性鏈段和由聚（氧化亞乙基）單元構成的親水性鏈段的鏈段化聚亞烷基二醇類以及它們的衍生物等，特別選用聚氧化乙基胺氧化物。非離子表面活性劑的添加量相對於PTFE粉末是0.02%-0.1%（重量份，下同）。也可以單獨使用陰離子表面活性劑，或者將其與非離子表面活性劑並用，單獨使用時，相對於PTFE粉末添加量是0.01%—5%，並用時是0.001%-5%（在並用的場合，非離子表面活性劑量與上述相同）。陰離子表面活性劑可選用高級醇硫酸鹽（例如十二烷基硫酸鈉），或者具有氟烷基或氯氟烷基的含氟羧酸系或含氟磺酸系。
2.含有填料的聚四氟乙烯造粒料
（1）有機液體的選擇：只要是能與水形成液一液界面、在水中以液滴形式存在的有機液體即可，即使稍微溶解於水也是可以的，大多選用含氯烴和含氟氯烴等所謂氟利昂系有機液體，特別是二氯甲烷 。但這些溶劑的地球溫暖化係數（GWP，100年積分值）皆大於100，正在排出量的限制範圍內，因此從防止破壞臭氧層和地球溫暖化等的環境安全性方面考慮，有人開發了溴系有機溶劑，特別是1-溴丙烷，對人體沒有不良影響，沸點是71℃，臭氧破壞係數（ODP）為0.021，地球溫暖化係數約為0.3，滿足PTFE粉末造粒所需的性質，及對環境的保護性要求，有機液體的添加量相對於PTFE粉末是40%-60%（重量份）。
（2）表面活性劑的選擇：可以使用非離子表面活性劑，例如：聚氧化乙基胺
氧化物類，烷基胺氧化物類，聚氧乙烯烷基醚類，具有由3—4個碳原子的聚（氧化亞烷基）單元構成疏水性鏈段和由聚（氧化亞乙基）單元構成的親水性鏈段的鏈段化聚亞烷基二醇類以及它們的衍生物等，特別選用聚氧化乙基胺氧化物。非離子表面活性劑的添加量相對於PTFE粉末是0.02%-0.1%（重量份，下同）。也可以單獨使用陰離子表面活性劑，或者將其與非離子表面活性劑並用，單獨使用時，相對於PTFE粉末添加量是0.01%—5%，並用時是0.001%-5%（在並用的場合，非離子表面活性劑量與上述相同）。陰離子表面活性劑可選用高級醇硫酸鹽（例如十二烷基硫酸鈉），或者具有氟烷基或氯氟烷基的含氟羧酸系或含氟磺酸系。
2.含有填料的聚四氟乙烯造粒料
將由懸浮聚合法得到的聚四氟乙烯含水粉末不經過乾燥工序而是進行濕式粉碎後和填料一起加入到水中，添加表面活性劑後攪拌，使PTFE粉末和填料被水潤濕，繼續攪拌使PTFE末、填料和水成為均勻的混合物狀態，也就是成為漿液狀態，然後添加和水形成液一液界面的有機液體，通過攪拌在該液體的液滴中開始造粒。
該方法沒有必要預先混合PTFE粉末和填料，得到的加有填料的PTFE粒狀粉末表觀密度大、平均粒徑小、粉末流動性好。
當使用親水性填料時，填料容易轉移到水相中，所以要預先對親水性填料進行疏水化表面處理，降低其表面活性，使之接近於PTFE粉末的表面活性，可以用於這類表面處理的化合物有、具有氨基官能團的矽烷、具有苯基的矽烷或可溶的聚矽氧烷，脂肪族羧酸的鉻配位化合物等，當填料具有疏水性時，可以直接使用。
有機液體和表面活性劑的選擇與不含有填料的聚四氟乙烯造粒料的選擇相同，有機液體的添加量相對於PTFE粉末和填料的總量為40%-60%（重量份，下同），表面活性劑的添加量相對於PTFE粉末和填料的總量是0.1%-0.3%。
另外，當使用玻璃纖維、氧化鈦、鈦酸鹽或氮化硼等白色填料時，由於使用的表面活性劑的不同，有時會造成燒制後得到的成形體著色。因此，在使用這些白色的填料時，使用含有全氟烷基或全氯氟烷基作為疏水基的陰離子型表面活性劑，可以得到不被著色的成形體。
該方法沒有必要預先混合PTFE粉末和填料，得到的加有填料的PTFE粒狀粉末表觀密度大、平均粒徑小、粉末流動性好。
當使用親水性填料時，填料容易轉移到水相中，所以要預先對親水性填料進行疏水化表面處理，降低其表面活性，使之接近於PTFE粉末的表面活性，可以用於這類表面處理的化合物有、具有氨基官能團的矽烷、具有苯基的矽烷或可溶的聚矽氧烷，脂肪族羧酸的鉻配位化合物等，當填料具有疏水性時，可以直接使用。
有機液體和表面活性劑的選擇與不含有填料的聚四氟乙烯造粒料的選擇相同，有機液體的添加量相對於PTFE粉末和填料的總量為40%-60%（重量份，下同），表面活性劑的添加量相對於PTFE粉末和填料的總量是0.1%-0.3%。
另外，當使用玻璃纖維、氧化鈦、鈦酸鹽或氮化硼等白色填料時，由於使用的表面活性劑的不同，有時會造成燒制後得到的成形體著色。因此，在使用這些白色的填料時，使用含有全氟烷基或全氯氟烷基作為疏水基的陰離子型表面活性劑，可以得到不被著色的成形體。
聚四氟乙烯的加工成型
PTFE 的熔點高,熔融粘度很大,且對於在無定形狀態下的剪下很敏感,容易產生熔體破裂,因此不能採用熔融擠壓、注射成型等常規的熱塑性塑膠成型工藝,只能採用類似粉末冶金的方法進行燒結成型。填充PTFE 的製造與PTFE 的成型一樣,可採用預成型、自由燒結加工,也可採用柱塞擠出法成型。其基本工藝都是PTFE 粒子經模壓或擠壓成型後,在一定溫度下燒結、冷卻即可。這種加工工藝比較簡單,但僅適用於一定壁厚的產品,而不適用於加工PTFE 薄膜。由於PTFE 薄膜材料具有耗費原料少,套用簡單,適應面廣等特點,因此人們近年來一直在探索PTFE 薄膜的生產和加工方法。目前較成熟的加工方法主要有:
(1) PTFE 薄膜的壓延加工
(1) PTFE 薄膜的壓延加工
此加工方法只適用於分散樹脂。利用這種樹脂的低凝聚力和纖維化特性,把PTFE 水乳液添加到粉末狀體系中,攪拌一定時間,PTFE 原纖維就會絡住粉狀體,然後將其壓縮,使粉狀體變成固體,再將這種固體壓延,即可得到PTFE 填充改性的薄膜。不同的粉狀體, 賦予PTFE 薄膜不同性能。
(2) PTFE 薄膜的車削加工
(2) PTFE 薄膜的車削加工
這種加工方法實際上屬於塑膠的二次加工方法。主要是利用PTFE燒結產品硬度較低,且具有良好韌性的特點,因此可用金屬車削的方法加工PTFE 薄膜。車削一般需專用車床,也可用金屬加工車床和木工車床。用車削法加工的PTFE 薄膜厚度可達0104mm 左右,這種薄膜的機械性能較好,加工中不加任何物質,雜質含量低,無毒,可用於醫學。
(3) PTFE 薄膜的擠壓加工
(3) PTFE 薄膜的擠壓加工
這種加工方法實際上是一種常規擠出法和壓延法的合成,只是在加工中,樹脂不經過熔融塑化,而是進行生料加工。該法是利用PTFE 在壓縮力的作用下可產生剩餘變形的特性,且加入一定的助劑,剩餘變形還可增大。通常將加入助擠劑的PTFE 物料壓製成一定密度的型環,放入擠出機中適當加熱,擠出細條,最後送入壓延輥上壓延成薄膜,再除去助擠劑即可。
PTFE 的加工除上述的一次加工工藝外,還有很多二次加工方法。PTFE 的二次加工指的是將PTFE 半成品: PTFE 板、膜、管、棒等,採用熱變形、焊接、車削、複合等加工工藝製成多種規格與形狀的PTFE 製品。目前,二次加工除上述方法外,還出現了一些新技術。(1) PTFE 真空成型技術 該技術是將預熱過的PTFE 薄膜在真空條件下加工成所需形狀。用這種方法可以製成小於等於100μm 的極薄的複雜結構製件,而且製品表面無須再加工,特別適合於與其他材料一起製作複合製件。(2) PTFE熱壓成型與熱吹塑成型技術 該技術利用PTFE半成品受熱加壓下可以變形,經冷卻後可製成所需形狀製品這一基本原理。熱吹塑法成型的PTFE 容器具有高溫時尺寸穩定、壁厚較均勻、重量輕、透明度好等特點,是製備PTFE 容器很有前途的加工方法。這種技術也可以加工PTFE 波紋管等複雜形狀的筒體。(3) 等壓成型加工工藝 此技術是國外70 年代發展起來的新加工技術。套用這種技術可以加工不同規格的PTFE 板、棒、管、異形體及各種複雜形狀的PTFE 襯裡。等壓成型技術是根據帕斯卡原理,在一密閉容器里使液體或氣體的壓力沿各方向均勻地傳遞給PTFE 粉末層,從而將其等壓壓縮成型,再經燒結即可得到所需形狀的PTFE製品。
PTFE 的加工除上述的一次加工工藝外,還有很多二次加工方法。PTFE 的二次加工指的是將PTFE 半成品: PTFE 板、膜、管、棒等,採用熱變形、焊接、車削、複合等加工工藝製成多種規格與形狀的PTFE 製品。目前,二次加工除上述方法外,還出現了一些新技術。(1) PTFE 真空成型技術 該技術是將預熱過的PTFE 薄膜在真空條件下加工成所需形狀。用這種方法可以製成小於等於100μm 的極薄的複雜結構製件,而且製品表面無須再加工,特別適合於與其他材料一起製作複合製件。(2) PTFE熱壓成型與熱吹塑成型技術 該技術利用PTFE半成品受熱加壓下可以變形,經冷卻後可製成所需形狀製品這一基本原理。熱吹塑法成型的PTFE 容器具有高溫時尺寸穩定、壁厚較均勻、重量輕、透明度好等特點,是製備PTFE 容器很有前途的加工方法。這種技術也可以加工PTFE 波紋管等複雜形狀的筒體。(3) 等壓成型加工工藝 此技術是國外70 年代發展起來的新加工技術。套用這種技術可以加工不同規格的PTFE 板、棒、管、異形體及各種複雜形狀的PTFE 襯裡。等壓成型技術是根據帕斯卡原理,在一密閉容器里使液體或氣體的壓力沿各方向均勻地傳遞給PTFE 粉末層,從而將其等壓壓縮成型,再經燒結即可得到所需形狀的PTFE製品。
聚四氟乙烯的套用
PTFE獨特的性能使其在化工、石油、紡織、食品、造紙、醫學、電子和機械等工業和海洋作業領域都有著廣泛的套用。
1.防腐蝕性能的套用
由於橡膠、玻璃、金屬合金等材料在耐腐蝕方面存在缺陷，難以滿足條件苛刻的溫度、壓力和化學介質共存的環境，由此造成的損失相當驚人。而PTFE材料以其卓越的耐腐蝕性能，業已成為石油、化工、紡織等行業的主要耐腐蝕材料。其具體套用包括：輸送腐蝕性氣體的輸送管、排氣管、蒸汽管，軋鋼機高壓油管，飛機液壓系統和冷壓系統的高中低壓管道，精餾塔、熱交換器，釜、塔、槽的襯裡，閥門等化工設備。
密封件的性能好壞對整個機器設備的效率與性能都有很大的影響。PTFE材料具有的耐腐蝕、耐老化、低摩擦係數及不粘性、耐溫範圍廣、彈性好的特性使其非常適合套用於製造耐腐蝕要求高，使用溫度高於100℃的密封件。如機器、熱交換器、高壓容器、大直徑容器、閥門、泵的槽形法蘭的密封件，玻璃反應鍋、平面法蘭、大直徑法蘭的密封件，軸、活塞桿、閥門桿、蝸輪泵、拉桿的密封件等等。
2.低摩擦性能在載荷方面的套用
密封件的性能好壞對整個機器設備的效率與性能都有很大的影響。PTFE材料具有的耐腐蝕、耐老化、低摩擦係數及不粘性、耐溫範圍廣、彈性好的特性使其非常適合套用於製造耐腐蝕要求高，使用溫度高於100℃的密封件。如機器、熱交換器、高壓容器、大直徑容器、閥門、泵的槽形法蘭的密封件，玻璃反應鍋、平面法蘭、大直徑法蘭的密封件，軸、活塞桿、閥門桿、蝸輪泵、拉桿的密封件等等。
2.低摩擦性能在載荷方面的套用
由於有的設備的摩擦部分不宜加油潤滑，比如在潤滑油脂會被溶劑溶解而失效的場合或者造紙、製藥、食品、紡織等工業領域的產品需要避免潤滑油沾污，這就使填充PTFE材料成為機械設備零件無油潤滑（直接承受載荷）的最理想材料。這是因為該材料的摩擦係數是已知固體材料中最低的。其具體用途包括用於化工設備、造紙機械、農業機械的軸承，用作活塞環、工具機導軌、導向環；在土木建築工程廣泛用作橋樑、隧道、鋼結構屋架、大型化工管道、貯槽的支承滑塊，以及用作橋樑支座和架橋轉體等。
3.在電子電氣方面的套用
PTFE材料固有的低損耗與小介電常數使其可做成漆包線，以用於微型電機、熱電偶、控制裝置等；PTFE薄膜是製造電容器、無線電絕緣襯墊、絕緣電纜、馬達及變壓器的理想絕緣材料，也是航空航天等工業電子部件不可缺少的材料之一；利用氟塑膠薄膜對氧氣透過性大，而對水蒸汽的透過性小的這種選擇透過性，可製造氧氣感測器；利用氟塑膠在高溫、高壓下發生極向電荷偏離現象的特性，可製造麥克風、揚聲器、機器人上的零件等；利用其低折射率的特性，可製造光導纖維。
4.在醫療醫藥方面的套用
膨體PTFE材料是純惰性的，具有非常強的生物適應性，不會引起機體的排斥，對人體無生理副作用，可用任何方法消毒，且具有多微孔結構，從而可用於多種康復解決方案，包括用於軟組織再生的人造血管和補片以及用於血管、心臟、普通外科和整形外科的手術縫合。
5.防粘性能的套用
PTFE材料具有固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質，同時還具有耐高低溫優良的特性，從而使其在諸如製造不粘鍋的防粘方面的套用非常廣泛。其防粘工藝主要包括兩種：把PTFE部件或薄片安裝在基體上，以及把PTFE塗層或與玻璃複合的漆布經過熱收縮而套在基材上。
隨著材料套用技術的不斷發展，PTFE材料的三大缺點：冷流性、難焊接性、難熔融加工性正在逐漸被克服，從而使它在光學、電子、醫學、石油化工輸油防滲等多種領域的套用前景更加廣闊。
隨著材料套用技術的不斷發展，PTFE材料的三大缺點：冷流性、難焊接性、難熔融加工性正在逐漸被克服，從而使它在光學、電子、醫學、石油化工輸油防滲等多種領域的套用前景更加廣闊。
參考文獻
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