聚四氟乙烯的机械性能和化学性能

聚四氟乙烯的机械性能和化学性能

物理性质：

英文缩写：PTFE

中文名称：聚四氟乙烯

中文别名：PTFE;铁氟龙;特氟龙;teflon;特氟隆;F4;塑料之王;

英文名称： Polytetrafluoroethylene（英文缩写为Teflon或[PTFE，F4]）

英文别名:TETRAFLUOROETHYLENE OLIGOMER;TETRAFLUOROETHYLENE RESIN; TEFLON; TEFLON 7A; TEFLON(TM) 30B; TEFLON(TM) 6; TEFLON(TM) 7A; PTFE

EINECS号 204-126-9

CAS No.：9002-84-0

分 子 式：(C2F4)n

分 子 量：100.015612

熔 点：327℃

沸 点：400℃

折 射 率：1.35

风险术语：R41对眼睛有严重伤害。

安全术语：S24/25避免与皮肤和眼睛接触。

其他∶聚四氟乙烯中波的传播速度为︰207019667.8=0.69v0 注：波在媒介中的传播速度

聚四氟乙烯被称“塑料王”，氟树脂之父罗伊·普朗克特1936 年在美国杜邦公司开始研究氟利昂的代用品，收集了部分四氟乙烯储存于钢瓶中，准备第二天进行下一步的实验，可是当第二天打开钢瓶减压阀后，却没有气体溢出，以为是漏气，可是将钢瓶称量时，发现钢瓶并没有减重。锯开了钢瓶，发现了大量的白色粉末，这是聚四氟乙烯。

研究发现聚四氟乙烯性质优良，可以用于原子弹、炮弹等的防熔密封垫圈，因此美国军方将该技术在二战期间一直保密。直到二战结束后，才解密，并于1946年实现工业化生产聚四氟乙烯。

中文商品名“特氟隆”（teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其结构简式为 -[-CF2-CF2-]n- ，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氯外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。

使用温度 -190～250℃，允许骤冷骤热，或冷热交替操作。

聚四氟乙烯板

压力 -0.1～6.4Mpa（全负压至64kgf/cm2）（Full vacuum to 64kgf/cm2）

它的产生解决了化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片. 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。

分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐涂层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维——氟纶（国外商品名为特氟纶）。

聚四氟乙烯薄膜

如今，各类塑料王制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。

聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业 化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高分子过滤材料、高纯产品生产（如离子膜电解），粘稠物料输送与操作，卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。

优点

耐高温——使用工作温度达250℃。

耐低温——具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。

耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。

聚四氟乙烯管

耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。

高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。

不粘附——是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。

无毒害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。

电绝缘性——可以抵抗1500伏高压电。

聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上

，一般为数百万（聚合度在10^4数量级，而聚乙烯仅在10^3）。一般结晶度为90～95%，熔融温度为327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较碳稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19℃时，形成13/6螺旋；在19℃发生相变，分子稍微解开，形成15/7螺旋。

不足

1、聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变)，这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时，为密封严密而把螺栓拧得很紧，以致超过特定的压缩应力时，会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。

2、PTFE具有突出的不粘性，限制了其工业上的应用。它是极好的防粘材料，这种性能又使它与其他物件的表面粘合极为困难。

3、PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍，比多数塑料大，其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时，如果对这方面性能注意不够，很容易造成损失。

化学性质：

耐大气老化性：耐辐照性能和较低的渗透性：长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。

不燃性：限氧指数在90以下。

耐酸碱性：不溶于强酸、强碱和有机溶剂（包括魔酸，即氟锑磺酸）。

抗氧化性：能耐强氧化剂的腐蚀。

酸碱性：呈中性。

密度：2.1–2.3 g/cm3；

聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。

聚四氟乙烯(F4，PTFE)具有一系列优良的使用性能：耐高温—长期使用温度200~260度，耐低温—在-100度时仍柔软；耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂；耐气候—塑料中最佳的老化寿命；高润滑—具有塑料中最小的摩擦系数（0.04）；不粘性—具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；无毒害—具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压；比冰还要光滑。聚四氟乙烯材料，广泛应用在国防军工、原子能、石油、无线电、电力机械、化学工业等重要部门。产品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、车削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。结构式为：CF3(CF2CF2)nCF3。20世纪30年代末期发现，40年代投入工业生产。性质 聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上。

虽然在全氟碳化合物中碳-碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJ/mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。所以在高温裂解时，聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率（%）每小时分别为1×10-4．4×10-3和9×10-2。可见，聚四氟乙烯可在 260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。

力学性能

它的摩擦系数极小，仅为聚乙烯的1/5，这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。

聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。

PTFE密度较大，为2. 14一2. 20g/cm3，几乎不吸水，平衡吸水率小于0. 01%。

聚四氟乙烯是典型的软而弱聚合物，大分子间的相互引力较小，刚度、硬度、强度都较小，在应力长期作用下会变形。

聚四氟乙烯受载时容易出现蠕变现象，是典型的具有冷流性的塑料。PTFE的蠕变随压缩应力、温度和结晶度的不同而异，温度越高则蠕变越大。PTFE的结晶度在55%一80%之间，蠕变量不超过2%;当结晶度在55%以下和80%以上时，蠕变量迅速增大。

聚四氟乙烯力学性能方面优异的特性是摩擦因数小，在0. 01一0. 10之间，在现有塑料材料，乃至所有工程材料中最小。

PTFE的摩擦因数随滑动速率的增大而增大，当线速度达到0. 5一1. 0m/s以上时趋于稳定;而且静摩擦因数小于动摩擦因数，将这种特性用于轴承制造，可减小其起动阻力，使之从起动到运转都十分平稳。PTFE的摩擦因数随随载荷增加而减小，当载荷达到0. 8 MPa以上时趋于恒定。在高速、高载荷下，PTFE的摩擦因数低于0. 01。从超低温到PTFE熔点，

其摩擦因数几乎不变，只有在表面温度高于熔点时，摩擦因数为才急剧增大。

由于分子间引力小，PTFE的硬度低，易被其他材料磨损。但是，只要对磨材料表面粗糙度合适，可在相当程度上降低PTEF的磨损量。

耐候性

聚四氟乙烯具有极高的耐化学腐蚀性能，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于绝大多数的溶剂，只在300℃以上稍溶于全烷烃（约0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，所以具有优异的耐候性。

值得注意的是，聚四氟乙烯不能耐受极强的还原氛围

熔融的碱金属，氨碱溶液（碱金属溶于液氨），某些氟化物（如TFA），萘钠盐等均可以迅速腐蚀聚四氟乙烯制品

电性能

聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。

耐辐射性能

聚四氟乙烯的耐辐射性能较差（104拉德），受高能辐射后引起降解，高分子的电性能和力学性能均明显下降。

聚合

聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的，用以分散反应热，并便于控制温度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2压力下进行，可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂，也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂，例如全氟辛酸或其盐类。

膨胀系数

（25～250℃）10～12×10-5/℃