聚四氟乙烯悬浮树脂的特点及应用

贺万一

(天津市天塑滨海氟塑料制品有限公司，天津 300350)

PTFE是白色，具有蜡状感的热塑性树脂，它是由单体四氟乙烯经自由基聚合得到的全氟化聚合物，结构为(CF2CF2)n，是完全对称的非极性的线性高分子，没有支链，所以具有高度的结晶性,PTFE的分子链由平面锯齿组成，由于C-C链段周围过密的氟原子的立体障碍，从而形成螺旋结构，这使得聚四氟乙烯具有很优异的介电性能，耐腐蚀性，疏水性和疏油性，并具有宽的使用温度和很小的摩擦系数，PTFE的优异性能使它成为尖端科学，军事工业及机械，冶金，石油化工等领域不可缺少的材料。它可用作高级防腐材料，密封材料，绝缘材料，也可作代用血管，人工心肺装置，消毒保护器等[1]。

1 聚四氟乙烯悬浮树脂的特点

1.1 聚四氟乙烯悬浮分子结构特点

PTFE的碳-氟键的键能很高，因此，碳-氟键的断裂需要很高的能量。从加热提供热量的角度，即使加热到500℃也不会断裂；氟原子半径(0.6Å)比氢原子半径(2.8nm)大得多，碳-碳键的键长为1.31Å，因此，氟原子正好很严密地把碳包围在其中，使碳链难以遭受其它元素的攻击；氟原子的电负性很大，氟原子间有很大的排斥力，因而不能自由旋转，整个分子比较僵硬，加之对称性好，所以易于结晶；PTFE分子对称排列，分子没有极性，大分子间与其它物质分子间吸引力很小，所以摩擦因数很小[1]。

1.2 聚四氟乙烯悬浮树脂加工特点

聚四氟乙烯是四氟乙烯单体经悬浮聚合得到的不亲水粉料，密度为2.14～2.20g/cm3,在塑料中密度最大，结晶呈六方晶系(19℃以上)或三斜晶形(19℃以下)，熔融温度为327℃。在熔点以上呈透明凝胶状，但几乎没有流动性，在380℃时，熔融粘度为1011泊左右，所以不适于熔融挤出，注射成型，而采用将树脂模压成型后再熔点以上烧结的方法加工[2]。

2 聚四氟乙烯悬浮树脂制品应用

2.1 在化工领域的应用

聚四氟乙烯悬浮树脂有优异的耐化学腐蚀和老化性能，除少数金属元素及化合物对它有腐蚀外，其它诸如强酸，强碱，油脂，有机溶剂对它均无作用；PTFE还具有优良的耐高低温性能，使用温度在-200～260℃之间；基于这些特性，聚四氟乙烯悬浮树脂制品可应用于化工防腐，密封等。

近代化学工业的生产过程涉及到高腐蚀性流体，有些反应和分离过程以及物料的输送更是出现高温，有机溶剂和腐蚀性介质等同时出现的情况，因此管道和阀门的材料要求同时具备耐高温和耐腐蚀性的特点，聚四氟乙烯悬浮树脂的制品能够满足此条件，而且使用寿命长[3]。

QB/T4877-2015中规定SFG-Ⅱ-B为流体输送管材，管材密度为2.13～2.20g/cm3，纵向拉伸强度大于20MPA，纵向断裂标称应变大于220%，电火花无击穿，不渗漏，无裂纹，纵向尺寸变化率正负1.5%[4]。

2.2 在电子电气方面的应用

PTFE具有优异的介电性能，同时耐温范围宽，尤其是在260℃下能够长期使用，还能够在化学腐蚀环境中使用，0.025薄膜可耐500V高压，以PTFE悬浮树脂的压延膜为基材的电线电缆可在航空航天，深海开采，汽车等领域应用。

QB/T4876-2015中规定Ⅰ型为电气型薄膜，可根据工艺分为定向和不定向，根据颜色分为本色和彩色，本色的定向膜要求密度为2.13～2.29g/cm3，拉伸强度大于等于50MPa,断裂伸长率大于等于60%，电气强度大于等于大于等于150kV/mm[5]。

PTFE无论是从介电常数还是介电损耗都显示出良好的性能，PTFE的介电常数是2.1，在温度-40～250℃范围内和频率5Hz～10GHz范围内保持不变，在2～3年的周期内测定的介电常数没有变化[6]。所以特别适合用于和高频有关的电线，随着社会和科技的不断发展，PTFE薄膜已经广泛的使用于基站建设，雷达，印刷电路板领域，未来还会大量的用于5G，物联网等领域。

2.3 在机械方面的应用

PTFE具有极低的摩擦系数和固体润滑性，粘附性差，对刚摩擦因数为0.04，自身为0.01～0.02。PTFE静摩擦系数低于其动摩擦系数，因此在应用于轴承时不会在运动开始前克服较高摩擦系数而出现黏滑现象,但是PTFE缺乏足够的机械强度和刚性，所以PTFE轴承适用于仪表，飞机和航天器的控制系统。

PTFE可用于制作不需要润滑的推拉控制用电缆的低摩擦衬里，这种电缆适用于汽车和航空领域。

PTFE还可用于桥梁和建筑物支撑系统的滑动轴承，其作用是承受热膨胀和地震引起的位移从而使它们的支撑结构不因应力而损坏，也不受大气中水分和化学物质的腐蚀。

3 结语

中国氟塑料制品从二十世纪六十年代开始随着我国国民经济建设的需要逐步发展起来，是军工，工业和民用不可或缺的功能性配套材料，当前，中国氟塑料制品正在从发展初期向加强基础建设，完善生产，安全，管理体系，通过不同行业的联合研发，向更多的配套领域延伸。国家调整产业结构，重点发展战略新兴产业，给氟塑料制品业的发展带来了新的机遇于挑战。

我国氟塑料加工行业中中小企业众多，缺乏上下游专业人才，相关企业应通过产学研合作，加大研发投入，促进企业创新，提升企业核心竞争力。在高端市场占有更多份额。