中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

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2022年12月7-9日 | 苏州国际博览中心B1-E1号馆

简析PTFE材料以及衍生品

2022-02-22

从60年代开始,氟塑料就被应用于军工行业。直到80年代,氟塑料在民用领域也开始崭露头角。氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物,常见的氟塑料包括以F4为代表的聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)和聚偏氟乙烯(PVDF)了。


其中,聚四氟乙烯(PTFE)又称为塑料王,它是一种白色不透明的蜡状粉末物,密度为2.14~2.20g.cm-3,在树脂材料中是最大的。PTFE是采用悬浮法或分散法并由四氟乙烯单体经自由基聚合而生成的聚合物,目前它在机械、石化、建材、纺织等各个领域中都有广泛的应用。

PTFE的性能和用途
1、稳定的理化特性
PTFE是一个性能优良的特种工程塑料制品,它具有良好的机械韧性,即使温度下降到零下196℃,也可保持5%的伸长率。由于它的氟碳键键能很高以及氟原子的屏蔽作用,使得它的理化特性比较稳定。PTFE不仅兼具耐高低温、抗湿性、低介电常数、耐摩擦和防粘等物理特性,而且在酸、碱、盐类腐蚀性液体中也不溶解,即便在王水中煮沸也不起变化。

除碱金属与氟元素外,它几乎不被任何化学药品侵蚀,可见其耐腐蚀性和化学惰性非常强。正由于PTFE的耐腐蚀性强,目前它的应用早已不局限于制造密封圈、衬垫、管件等物品上,在其他需要耐腐蚀的部件(如管道)上的用量也会有所增加。


2、安全性能高
PTFE的理化性质稳定,这在一定程度上决定了它的安全性能高,而且这种材质在所有塑料中拥有最佳的老化寿命。PTFE具有生物惰性,也就是生物相容性好,机体对它几乎不发生排斥反应。因此,PTFE在医疗行业也有广泛应用,经加工后可作为人造血管、心脏瓣片、人造韧带和人造食道等医学生物材料使用,而且植入人体内可以长期稳定存放。

3、防粘性强
由于PTFE具有特殊的分子结构,其中的F-C链分子间的作用力非常低,所以它具有不沾任何物质的特性。利用PTFE的防粘性可以制造高级建筑物的外墙涂层、泡沫塑料成型模具、复印机辊筒、厨房设备(如不粘锅、点心模具)等。此外PTFE在气体分离膜、防水透气复合织物等方面的应用也有涉猎到。

4、绝缘性能好
PTFE具备固有的低损耗与介电常数,而且它属于难燃性材料,临界氧指数高而又耐腐蚀,因此可用来制备电线和电缆的绝缘材料。PTFE在电缆中可制成圆环状的垫片,支撑在内外导体之间,用来生产大功率馈管。在国外,更大的电缆选用3片PTFE制件,用一个不锈钢环把它固定成一个圆形用作空气绝缘电缆的支架。


5、摩擦系数小
PTFE的摩擦系数小,其低摩擦性能使它成为机械设备零件无油润滑的理想材料。PTFE可用于土建、化工等领域,解决热膨胀和震动引起的伸缩问题。常见的用途包括轴承轴套的制备、高温干燥机工作滑动部件的材料等等。

PTFE与PVDF相比
PVDF在耐腐蚀性上较PTFE稍差,但是价格会比PTFE便宜很多。它主要作为密封、垫圈、内衬材料来使用,应用最多的还是压电薄膜、太阳能背板膜、锂电池隔膜等高端功能性薄膜的制作。

PTFE的衍生品-FEP

FEP的全名是聚全氟乙丙烯(俗称F46),它同样也属于F4家族,被称为聚四氟乙烯(PTFE)的衍生品。FEP是聚四氟乙烯的改性材料,它是由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。其中,氟丙烯的含量约占15%左右。


PTFE与FEP在理化特性上的差异
化学结构可以决定理化特性,同时也会影响着聚合物的结晶性能。高分子链的化学结构越简单,链节的对称性越高,取代基越小,也就越容易结晶。从化学结构上来分析,PTFE为线型高分子,它的结构对称,而FEP为支链型高分子,故FEP的结晶性没有PTFE高。但是FEP的熔点较PTFE会低一些,在加工性能的对比上,FEP会更好一些。

FEP的颜色为透明状,它的耐腐蚀性与PTFE相当。其理化性质比较稳定,从低温到392F均可使用。目前,FEP在电子领域的应用中会更为广泛,它可用于各种电子设备传输线、微电机引出线和油矿测井电缆等物品的制作。也可制成挤塑和模塑的粒状产品,以及太阳能收集器的薄涂层。

我国是一个全球氟塑料生产大国,在氟塑料开发的道路上注入了不少心血。如今科技在不断进步,各种高性能的衍生产品也会随之诞生。纳米聚四氟乙烯、超高分子量聚四氟乙烯等新兴产品将会是氟塑料行业未来发展的方向。再加上环保和集约化管理政策的影响,氟塑料产业链将打破技术上的枷锁,拥有全新的生命力!

来源:唯塑传播