2004 IKE 38-0

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PIKE-icon-IKE-20-50 Read document   塑膠物語: 氟樹脂

Materials  │ Introduction  │ Basic  │
 TPFE; Teflon; resin
PlasTerm..Figure   ..徐昌運

 
氟樹脂 (fluororesin) 係指在分子結構中含有氟原子的一類熱塑性樹脂。具 有優異的耐高低溫性能、介電性能、化學穩定性、耐候性、不燃性、不黏性和低的摩擦係數等特性 。是國民經濟各部門﹐特別是尖端科學技術和國防工業不可缺少的重要材料。

氟樹脂的主要品種有
  • 聚四氟乙烯(PTFE)、
  • 聚三氟氯乙烯(PCTFE)、
  • 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(俗稱可熔性聚四氟乙烯﹐PFA)、
  • 四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(俗稱氟塑料46﹐FEP)、
  • 四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物。
其中以 聚四氟乙烯 (PTFE) 為主。


性能
聚四氟乙烯可以在  260℃ 高溫下長期使用﹐-268℃ 低溫下短期使用。介電性能不僅優異﹐且不受工作環境、溫度、濕度和工作頻率的影響。在高溫下也不與強酸、強鹼和強氧化劑起作用﹐即使在“王水”中煮沸也無變化﹐故有“塑料王”之稱。 潤滑性特別是自潤滑性很好﹐對鋼的靜摩擦係數僅 0.02﹐動摩擦係數 0.03﹐自摩擦係數 0.01。主要缺點是有冷流性﹐在負荷和高速條件下尺寸不穩定﹔剛性、耐磨和壓縮強度較差﹐需加硫化鉬和青銅粉等填料改性﹔耐輻照性和加工性不好。可熔性聚四氟乙烯不僅具有聚四氟乙烯的原有特性﹐而且高溫機械性能 (250℃ 拉伸強度為 13MPa﹐而聚四氟乙烯為 8.5MPa) 和加工性能大為改善。氟塑料 46 的最大優點是加工性、阻氣性和低溫柔性好﹐耐冷流性優﹐但耐高低溫性能比聚四氟乙烯差﹐耐應力開裂性能欠佳。四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物改善了氟塑料 46 的應力開裂性﹐高溫電性能和力學性能優於氟塑料 46 和可熔性聚四氟乙烯。聚三氟氯乙烯的特點是透明性、尺寸穩定性和黏接性好﹐但耐溫性較差。聚偏氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物都是機械強度好和韌性大的氟樹脂﹐耐輻照性優良﹔聚偏氟乙烯還是壓電性和熱電性極好的? \能材料。聚氟乙烯薄膜可耐大氣老化 30 年以上。偏氟乙烯-六氟異丁烯共聚物可在 280℃ 以上高溫下長期使用﹐主要問題是價格昂貴﹐常溫下發脆。


沿革
始於 20 世紀 30 年代。1934年﹐德國的F.施洛費爾和 O.舍雷爾研究成功的聚三氟氯乙烯﹐是氟樹脂的第一個品種。1938 年﹐美國杜邦公司的R.J.普倫基特發現並於 1945 年 工業上生產了聚四氟乙烯﹐這是最早工業化的氟樹脂產品﹐以後不斷開發出新品種。80 年代初世界上已工業生產和批量生產的有 11種﹐聚四氟乙烯消費量的年均增長率為 5%。


生產方法
氟樹脂常用懸浮聚合、溶液聚合和本體聚合製得成型用產品 ﹐用乳液聚合製得塗料用產品。聚四氟乙烯則多用懸浮聚合和分散聚合法生產。懸浮聚合製得的懸浮聚四氟乙烯﹐係在聚合釜中以水為介質﹐過硫酸銨作引發劑﹐稀鹽酸為活化劑﹐使四氟乙烯於 0.5∼2 MPa 壓力和 40∼45℃ 下引發聚合製得白色粒料﹐經搗碎、研磨、乾燥得到不同粒度的粉狀產品。分散聚合時需加少量分散劑(全氟辛酸銨)和穩定劑(氟碳化合物)﹐以氧化還原體系催化劑進行引發聚合。聚合有高壓和低壓之分。高壓為 2MPa 和 25℃﹐低壓力 0.6∼0.7MPa 和 10∼38℃。聚合所得分散液用水稀釋至一定濃度後﹐於 15∼20℃ 進行機械攪拌﹐再經凝聚、洗滌、乾燥﹐即得白色鬆散粉狀產品──分散聚四氟乙烯。分散聚合製得的含聚四氟乙烯 20% 左右的分散液﹐加入乳化劑﹐製得固體含量約為60%的乳白色乳狀體的聚四氟乙烯濃縮分散液。


加工和用途
氟樹脂多數可用一般熱塑性樹脂的成型方法加工成各種製件。 唯聚四氟乙烯因熔融黏度高達 10∼10 Pas 不能流動﹐難用一般方法加工﹐需用類似於“粉末冶金法”──冷壓與燒結相結合的方法加工。 即先在模具內以 20∼30 MPa 壓力冷壓成型後﹐於 370∼380℃ 燒結﹐製成板、棒、管或墊圈、軸承、閥門等製品﹔或先製成毛坯﹐再經機械加工成薄膜或各種零部件。分散聚四氟乙烯則用擠出成型製成薄壁管、細棒、異形材、電線電纜被覆層、管道、絲扣密封用生料帶等。而分散液則可用噴塗、流延和浸漬等工藝製得相應製品。
氟樹脂可作化工用管、閥、泵和貯槽的襯裡﹔電子工業用耐熱防腐電線包皮等絕緣材料﹔飛機、航天器和電子計算機的配線﹔機械工業用耐磨、自潤滑軸承、活塞環和墊圈等﹔造紙工業、印染和紡織工業、食品工業用輥筒﹐建築用材料等。氟樹脂作塗料、膠黏劑和合成纖維的用途也很廣﹐如聚四氟乙烯纖維可用於耐熱防蝕濾布、防護服、宇 宙服和全氟離子交換膜襯布。此外﹐聚四氟乙烯還可作人工血管、氣管和心肺裝置等醫用材料﹐氟塑料 46 薄膜可作血液保存袋﹔聚偏氟乙烯薄膜可用作立體揚聲器和強力傳感器的材料﹐抽成絲可作釣魚線等﹔乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物可用作耐輻射材料﹔XR 樹脂即四氟乙烯-全氟(乙烯基多烷氧基磺酸基)醚共聚物﹐主要作氯鹼工業用離子交換膜。


內襯氟樹脂的設備 、 氟樹脂波紋管  

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      更新期別: 2004IKE38-0. Date: 2004/10/2.
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