聚四氟乙烯(Polytetrafluoro ethylene)縮寫為PTFE,俗稱“塑料王” (簡稱F4)。是一種結晶性的高分子化合物。化學穩定性極高,即使在高溫下也不與強酸、強堿起作用,其穩定性超過貴金屬,不受任何化學介質的腐蝕。PTFE分子是由一(一CF2一CF2一)一結構單元重複連接聚合而成的高分子材料,有密封性、高潤滑不粘性、良好的電絕緣性和抗老化能力、耐溫優異能在 250℃至-180℃的溫度下長期工作,廣泛應用于機械、電子、電器、通信、環保、橋梁、航天工業、新能源等領域。
膨體聚四氟乙烯(Expamded PTFE)縮寫為e-PTFE,是将分散的PTFE樹脂經一定的生産加工工藝膨脹為一種多孔、低密度且高韌性的材料。由于e-PTFE具有PTFE材料的優良綜合性能,且使用溫度範圍更大,機械強度更高,并具有多孔性、透氣性、疏水性和極好的柔韌性等一些新特性,在醫療、環保、紡織服裝、石油、化工、新能源等領域得到廣泛應用。此外,将e-PTFE與特定的基布材料複合制備性能優異的高分子複合材料,還可成功地應用于節能減排、PM2.5顆粒物過濾、水淨化、人造器官等方面,目前e-PTFE引起越來越多的關注和重視。
1、PTFE分子結構特點
PTFE的分子結構式是:
圖一 EPTFE分子結構 來源:網絡
聚四氟乙烯(PTFE)為四氟乙烯(TFE)單體的高結晶聚合物,其性狀白色、無毒、無臭,是目前工業生産應用中最為廣泛的工程塑料之一。PTFE分子具有穩定的空間結構,其中氟含量和極性的C—F鍵密度含量較高,聚合物鍊結構不活潑,分子結構穩定性極好,分子的特殊結構決定了PTFE具有諸多優越的性能。
2、PTFE的物化特性
PTFE具有優異的耐溫性,其熔點為326℃,在 250℃至-180℃溫度範圍内可以長期使用,甚至瞬間可耐300℃高溫,而且即使溫度下降到-196℃,也可保持5%的伸長率。PTFE優異的耐溫性不愧為塑料之王的美譽。
PTFE還具有諸多優異的物理性能,如高潤滑性,其自潤滑性能十分優良,靜摩擦系數在各種塑料中是最小的;高耐磨性;非親水性,PEFE制成的薄膜不會滲水;優良的電絕緣性,不受工作環境包括溫度和濕度的影響。PTFE除在高壓、高溫等苛刻條件下F元素和熔融狀态的堿金屬對其有侵蝕作用以外,大多數化學藥品和溶劑,表現出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑都不會對PTFE造成腐蝕。此外,PTFE的表面不粘性也相當突出,但是PTFE熔體的粘度卻很高,該性質限制了通過某些常用的熱塑加工方法對其加工及成型,隻有通過專門的生産工藝及設備對其加工及成型。
圖二 EPTFE膜 來源:網絡
3、e-PTFE的特點和性能
e-PTFE是将PTFE樹脂通過一定的生産加工工藝膨脹為一種多孔、低密度且高韌性的材料。所謂“膨化” ,是一種加工方法,它是讓原料在加熱、加壓的情況下突然減壓而使之膨脹。美國化學研究員威爾伯特戈爾在他的1972年的專利中使用了“膨化”這一詞,在其“膨化”的描述中,材料在加工後比重降低,這樣的微觀結構被形容為“纖維的”。對于該項專利,威爾伯特戈爾的初衷是生産出一種便于使用的且保留PTFE優異品質的密封材料,但使用了較少的起始原料。在戈爾的第一項專利中介紹了通過擠出機來制作帶狀PTFE,随後轉變成現在稱之為膨體聚四氟乙烯(e-PTFE)的産品。
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