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四氟介绍

2020-09-02 17:19

  四氟是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的,它本身对人没有 毒性,但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。

 

  基本信息

英文名称

四氟(聚四氟乙烯)

比    重

2.15~2.20

别称

polytetrafluoroethylene

熔    点

320℃~345℃

英文缩写

PTFE

分 子 量

5×10^5~9×10^6

化 学 式

(C2F4)n

 

 

 

  化学品性质

  四氟介绍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,一般为数四氟板式支座百万(聚合度在10的4次方数量级,而聚乙烯仅在10的3次方数量级)。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,由于氟原子半径较氢稍大,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。

  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

  四氟介绍它的摩擦系数极小,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。

  耐化学腐蚀和耐候性

  除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、聚四氟包覆垫片硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,也几乎不溶于所有的溶剂,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。

 

  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。

  物理性质

  聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。

  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。

 

  应用

  聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙烯在原子能、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等

 

  化学性质

  四氟介绍绝缘性:不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018欧姆·厘米,介质损耗小,击穿电四氟鲍尔环填料压高。

  耐高低温性:对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度-190~260℃。

  自润滑性:具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。

  表面不粘性:已知的固体材料都不能粘附在表面上,是一种表面能最小的固体材料。

  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。

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