PTFE(聚四氟乙烯)

PTFE中文名稱為聚四氟乙烯,英文名Poly tetra fluoro ethylene ptfe乳液是一種含聚四氟乙烯高分子化學材料，它廣泛套用於包裝，電子電氣，化工能源，耐腐蝕材料，特氟龍高性能特種塗料是以聚四氟乙烯為基體樹脂的氟塗料，英文名稱為Teflon，因為發音的緣故，通常又被稱之為鐵氟龍、鐵富龍、特富龍、特氟隆等等（皆為Teflon 的譯音）。

簡介

PTFE 中文名稱為聚四氟乙烯，英文名：Poly tetra fluoro ethylene ptfe

PTFE分子結構圖

PTFE生產方法

特氟龍基本類型：·特氟龍PTFE：

·特氟龍FEP：

·特氟龍PFA：

·特氟龍PTFE：

經過特氟龍塗裝後，具有以下特性：

1、不粘性,

2、耐熱性,

3、滑動性，

4、抗濕性，

5、耐磨損性，

6、耐腐蝕性，

化學性質絕緣性，

耐高低溫性，

自潤滑性，

表面不粘性，

不燃性，

物理性質：

PTFE（聚四氟乙烯）的套用：

1、聚四氟乙烯(PTFE) 在建築上套用

2、聚四氟乙烯(PTFE)在防腐蝕性能的套用

3、聚四氟乙烯（PTFE）在電子電氣方面的套用

4、聚四氟乙烯（PTFE）在醫療醫藥方面的套用

5、聚四氟乙烯（PTFE）的防粘性能的套用

製品常見缺點

⑴ PTFE只能採用模壓、擠出工藝製作簡單的製品，成型較困難，複雜製品必須由後期工具機加工，這就限制了產品的生產效率，加工過程中，材料浪費過大。

⑵聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料製品在長時間連續載荷作用下發生的塑性變形（蠕變），這給它的套用帶來一定的限制。如當PTFE用作密封墊時，為密封嚴密而把螺栓擰得很緊，以致超過特定的壓縮應力時，會使墊圈產生“冷流”（蠕變）而被壓扁。這些缺點可通過加入適當的填料及改進零件結構等方法來克服。

⑶聚四氟乙烯的熔體粘度很高，在高溫下也不流動。它在熔點（327℃）以上，熔體粘度達到1 010 Pa.s，即使加熱到分解溫度也不流動，這就使它不能採用一般熱塑性塑膠的成型方法，而要採用類似粉末冶金那樣的燒結方法成型。

⑷PTFE具有突出的不粘性，限制了其工業上的套用。它是極好的防粘材料，這種性能又使它與其他物件的表面粘合極為困難。

⑸PTFE的導熱係數低，導熱性能較差，這不僅妨礙它用作軸承材料，而且使得製造厚壁製品時不能淬火。

⑹PTFE的線膨脹係數為鋼的10~20倍，比多數塑膠大，其線膨脹係數隨著溫度的變化而發生很不規律的變化。在套用PTFE時，如果對這方面性能注意不夠，很容易造成損失。

⑺在400℃以上加熱時，聚四氟乙烯的裂解速度逐漸加快，分解產物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟環丁烷。在475℃ 以上，分解產物有極少量劇毒的全氟異丁烯。注意加熱溫度不能超過400℃，且實驗室要有良好的通風系統，利於排除毒性氣體。

PTFE的性能特點

PTFE是由四氟乙烯單體聚合而成的聚合物，是一種類似於PE的透明或不透明的蠟狀物，其密度為2.2g/cm3,吸水率小於0.01%。它的化學結構與PE相似，只是聚乙烯中的全部氫原子都被氟原子所取代。由於C-F鍵鍵能高，性能穩定，因而其耐化學腐蝕性極佳，能夠承受除了熔融的鹼金屬、氟化介質以及高於300℃的氫氧化鈉之外的所有強酸（包括王水），以及強氧化劑、還原劑和各種有機溶劑的作用；PTFE分子中F原子對稱，C-F鍵中兩種元素以共價鍵結合，分子中沒有游離的電子，使整個分子呈中性，因此它具有優良的介電性能，而且其電絕緣性不受環境及頻率的影響。它的體積電阻率大於10¹⁷Ω·cm，介電損耗小，擊穿電壓高、耐電弧性好，能在250℃的電氣環境下長期工作；因PTFE分子結構中沒有氫鍵，結構對稱，所以它的結晶度很高（一般結晶度為55%~75%，有時高達94%），使PTFE耐熱性能極好，其熔融溫度為324℃，分解溫度為415℃，最高使用溫度為250℃，脆化溫度為-190℃，熱變形溫度（0.46MPa條件下）為120℃。PTFE的力學性能良好，其拉伸強度為21~28MPa，彎曲強度為11~14MPa，伸長率為250%~300%，對鋼的動靜摩擦係數均為0.04,比尼龍、聚甲醛、聚酯塑膠的摩擦係數都小。

純PTFE強度低、耐磨性差以及耐蠕變性不好,通常要在PTFE聚合物中添加一些無機顆粒，如石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維等來提高其力學性能；也可利用與其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(PFEP)等共混的方法來擴展其阻尼溫度範圍，提高其耐蠕變性。

生產方法

聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的，用以分散反應熱，並便於控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2壓力下進行，可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑，也可以用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。

基本類型

特氟龍PTFE：

PTFE（聚四氟乙烯）不粘塗料可以在260℃連續使用，具有最高使用溫度290-320℃，極低的摩擦係數、良好的耐磨性以及極好的化學穩定性。不能注塑，可以擠壓成型或做塗料。

特氟龍FEP：

FEP 或者 F46（氟化乙烯丙烯共聚物）不粘塗料在烘烤時熔融流動形成無孔薄膜，具有卓越的化學穩定性、極好的不粘特性，最高使用溫度為200℃，熔點為270℃，可以注塑，擠壓成型。

特氟龍PFA：

PFA（過氟烷基化物）不粘塗料與FEP一樣在烘烤時熔融流動形成無孔薄膜。PFA的優點是具有更高的連續使用溫度260℃，更強的剛韌度，特別適合使用在高溫條件下防粘和耐化學性使用領域。可以適合任何工藝。

特氟龍PTFE：

PTFE是一種乙烯和四氟乙烯的共聚物，該樹脂是最堅韌的氟聚合物，可以形成一層高度耐用的塗層，具有卓越的耐化學性，並可在150℃下連續工作。可以注塑，擠壓成型或做塗料。

經過特氟龍塗裝後，具有以下特性：

1、不粘性：

幾乎所有物質都不與特氟龍塗膜粘合。很薄的膜也顯示出很好的不粘附性能。

2、耐熱性：

特氟龍塗膜具有優良的耐熱和耐低溫特性。短時間可耐高溫到300℃，一般在240℃~260℃之間可連續使用，具有顯著的熱穩定性，它可以在冷凍溫度下工作而不脆化，在高溫下不融化。

3、滑動性：

特氟龍塗膜有較低的摩擦係數。負載滑動時摩擦係數產生變化，但數值僅在0.05-0.15之間。

4、抗濕性：

特氟龍塗膜表面不沾水和油質，生產操作時也不易沾溶液，如粘有少量污垢，簡單擦拭即可清除。停機時間短，節省工時並能提高工作效率。

5、耐磨損性：

在高負載下，具有優良的耐磨性能。在一定的負載下，具備耐磨損和不粘附的雙重優點。

6、耐腐蝕性：

特氟龍幾乎不受藥品侵蝕，可以保護零件免於遭受任何種類的化學腐蝕。　聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。商品名為“特氟隆”（teflon）。被美譽為“塑膠之王”。聚四氟乙烯的基本結構為. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯廣泛套用於各種需要抗酸鹼和有機溶劑的，它本身對人沒有 毒性，但是在生產過程中使用的原料之一全氟辛酸銨（PFOA）被認為可能具有致癌作用。　聚四氟乙烯相對分子質量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬（聚合度在104數量級，而聚乙烯僅在103）。一般結晶度為90～95%，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時，形成13/6螺旋；在19℃發生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。　它在250℃的溫度下不熔化，在-260℃的超低溫中不發脆。聚四氟乙烯光滑異常，連冰都比不過它；它絕緣性能特別好，報紙厚的一層薄膜，便足以抵擋1500V的高壓電。　聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的，用以分散反應熱，並便於控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2壓力下進行，可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑，也可以用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。

套用 聚四氟乙烯可採用壓縮或擠出加工成型；也可製成水分散液，用於塗層、浸漬或製成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建築、紡織、食品等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘塗層等。

化學性質

絕緣性：

不受環境及頻率的影響，體積電阻可達1018歐姆·厘米，介質損耗小，擊穿電壓高。

耐高低溫性：

對溫度的影響變化不大，溫域範圍廣，可使用溫度-190~260℃。

自潤滑性：

具有塑膠中最小的摩擦係數，是理想的無油潤滑材料。

表面不粘性：

已知的固體材料都不能粘附在表面上，是一種表面能最小的固體材料。　耐大氣老化性，耐輻照性能和較低的滲透性：長期暴露於大氣中，表面及性能保持不變

不燃性：

限氧指數在90以下。

物理性質

聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。

聚四氟乙烯（F4,PTFE）具有一系列優良的使用性能：耐高溫—長期使用溫度200~260度，耐低溫—在-100度時仍柔軟；耐腐蝕—能耐王水和一切有機溶劑；耐氣候—塑膠中最佳的老化壽命；高潤滑—具有塑膠中最小的摩擦係數（0.04）；不粘性—具有固體材料中最小的表面張力而不粘附任何物質；無毒害—具有生理惰性；優異的電氣性能，是理想的C級絕緣材料。

20世紀30年代末期發現，40年代投入工業生產。性質 聚四氟乙烯相對分子質量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬（聚合度在104數量級，而聚乙烯僅在103）。一般結晶度為90～95%，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時，形成13/6螺旋；在19℃發生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。　雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ/mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率（%）每小時分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見，聚四氟乙烯可在 260℃長期使用。由於高溫裂解時還產生劇毒的副產物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護並防止聚四氟乙烯接觸明火。

性能

不粘性：它的摩擦係數極小，僅為聚乙烯的1/5，這是全氟碳表面的重要特徵。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。

力學性能：抗拉強度 σb (MPa）：20.7～27.5 　伸長率 δ5 (%）：250～350 　衝擊韌性值 αk (J/cm2）：帶缺口：≥16.1; 無缺口：>98.1 　拉伸彈性模量 (MPa）：≥3.92 　硬度 ：50～65D

熱性能：　熱變形溫度 ：1.86MPa:55℃； 0.46MPa:120℃ 　馬丁耐熱溫度 ：250℃ 　連續使用溫度 ：250℃

燃燒性 ：自熄 　聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度範圍內均保持優良的力學性能，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。

耐化學腐蝕和耐候性 除熔融的鹼金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶於所有的溶劑，只在300℃以上稍溶於全烷烴（約0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，所以具有優異的耐候性。

電性能 聚四氟乙烯在較寬頻率範圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。

耐輻射性能 聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射後引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。

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、聚四氟乙烯（PTFE) 在建築上套用

PTFE建築膜材，比如TACONIC公司生產的SOLUS系列產品，已經廣泛套用在大型公共設施：體育場館的屋頂系統、機場大廳、展覽中心、站台等。　重量輕 它的重量只是傳統建築材料的一小部分

強度高 玻璃纖維是紡織布料中強度最高的，它甚至比同一直徑的鋼絲還要牢固

柔韌性 不同與大多數固體建築材料，柔軟的Solus產品可被拉伸成各種動態的弧線形狀

透光性 通過內外表面的均勻透光，就形成了柔和的散射光線

低維護 在織布使用期限內，只需做極少量的清潔工作。因為織布表面的不粘性強，同時又是繃緊的，所以雨水會把塵土沖洗掉

表面完全惰性化 惡劣的環境，如黴菌，酸雨等將不對織布表面起作用

可焊接性 每個織布構架將被焊接起來成為一體的大頂棚。焊縫的強度會大於織布本身

使用期限長 在其使用期內，PTFE 塗層的玻璃織布幾乎無退化。目前，Solus織布估計可使用至少25年

防火性能 Solus織布取得A級防火評估，同時它依然保持很強的透光性

2、聚四氟乙烯（PTFE）在防腐蝕性能的套用

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。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、聚四氟乙烯（PTFE）的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， 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、聚四氟乙烯（PTFE）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、聚四氟乙烯（PTFE）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、聚四氟乙烯（PTFE）的防粘性能的套用

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。

聚四氟乙烯材料，廣泛套用在國防軍工、原子能、石油、無線電、電力機械、化學工業等重要部門。產品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、車削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。