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。