聚四氟乙烯.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013/12/15,#,聚四氟乙烯,基本特点,分子构型,螺旋构象,特性,表面改性和结构改性,广泛应用,聚四氟乙烯,聚四氟乙烯（,PTFE,）是氟塑料中最先进、运用最广泛的树脂之一。在机械、化学化工、宇航和军事领域有巨大的应用价值。但因其独特的结构,也有一些固有,缺陷,特别是其抗蠕变性差、易冷流、回弹性差、不耐磨、不导电、不导热、线膨胀系数大等。,因此,深入研究聚四氟乙烯的结构和物化特性,特别是通过化学、物理改性以研制开发综合性能优异的新型,PTFE,材料,已成为目前聚四氟乙稀研究和发展的主要方向。,填充改性,作为聚四氟乙烯最常用的改性方法之一,其填充工艺、填料品质以及填料与聚四氟乙烯基体树脂的结合,是改善和提高聚四氟乙烯性能的关键。,聚四氟乙烯产品,聚四氟乙烯基本特点,耐高温,使用工作温度达,250,。,耐低温,具有良好的机械韧性；即使温度下降到,-196,，也可保持,5%,的伸长率。,耐腐蚀,对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。,耐气候,有塑料中最佳的老化寿命。,高润滑,是固体材料中摩擦系数最低者。,不粘附,是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。,无毒害,具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。,聚四氟乙烯的分子结构与聚乙烯,(PE),相似,它的,H,原子被,F,原子取代,并且四氟乙烯单体聚合过程中提供不了,C-F,键断裂所需能量,因此产生不了支链结构,形成了具有,良好对称性,的螺旋结构。,聚四氟乙烯的分子构型,在聚四氟乙烯分子中,由于,C-H,键键能较,C-F,键键能低,且氟原子核对核外电子及成键电子云的束缚强,同时氟原子直径远大于氢原子,这使聚四氧乙烯具有独特的,螺旋构象,。,PTFE,螺旋构象,独特的螺旋结构恰好保护了聚四氟乙烯碳链骨架,同时氟原子具有极高的化学惰性,使聚四氟乙烯成为,表面能最低、耐化学腐烛最优异的聚合物,。由于碳,-,氟键极其牢固,相邻氟原子之间的范德华斥力较大,TFE,单体具有的完美对称性使聚四氟乙烯具有较多优异性能的同时也造成一些固有缺陷。而且,由于聚四氟乙烯聚合过程中,产生不了支链,使得它具有较高的结晶度,这使其加工也相对困难。,聚四氟乙烯特性,聚四氟乙烯部分结晶,它的晶体大小由聚四氟乙烯的型号规格和溶体的模压烧结工艺决定。,缓慢冷却时结晶晶体粗大,但是结晶带条纹间的间隔与冷却速度无关。,当晶体受力时结晶区域易发生带状剪切滑动,因此聚四氟乙烯存在机械性能较差、易蠕变、不耐磨等缺点。,因此,目前对聚四氟乙烯的研究也都在于集中于通过对其分子结构和组成的分析,采用适当的方法对其进行改性,使其相关机械性能得以提高。,聚四氟乙烯结晶模型,聚四氟乙烯的改性,早期,PTFE,的改性主要采用填充改性使聚四氟乙烯基体材料与填料混合,形成,PTFE,复合材料,在弥补,PTFE,自身的缺陷的同时提高某些特定性能。,20,世纪后期,PTFE,的广泛应用进一步推动了聚四氟乙烯改性技术的发展,许多新技术得到发展和应用。目前,PTFE,常用改性方法可以分为,表面改性、结构改性、填充改性、化学改性,等几大类。,表面改性,通过各种预处理的方法使其表面去氟的同时接枝一些极性基团或聚合物,以提高其粘接性,;,利用核,/,壳型结构使,PTFE,表面包裹一层表面能相对较高的聚合物,以使,PTFE,与其它材料的粘接能力增强。,聚四氟乙烯的表面改性方法主要是利用一些物理化学处理方法,如钠,-,萘络合物化学改性、低温等离子技术、离子束注入技术等,通过引入极性基团形成强化表面层、增加界面结合力或者消除弱界面层来提髙表面活性,再进行接枝处理。,其中,由于钠,-,萘络合物化学改性法工艺简单、效果好、成本低使其成为经典且实用的改性方法。,通过表面改性之后的,PTFE,材料可以采用普通的粘结复合技术与其他材料,(,如橡胶、一般塑料、金属等,),粘合,复合制品既保持了,PTFE,的优点,又可以充分利用其他材料的高物理机械性能而克服自身的不足,该技术目前广泛应用于摩擦、润滑、密封、防腐等领域。,结构改性,表面改性、填充改性、化学改性等改性方法尽管可以一定程度上提高,PTFE,的物理化学性能,但由于其他基团或填料的引入,对聚四氟乙烯最终的耐介质性能和润滑性能都会造成不利的影响。,结构改性技术的核心,是在聚四氟乙烯成型工艺的改变,在材料组成成分没有变化的情况下使,PTFE,呈现出与传统,PTFE,不同的微观结构,这些微孔结构使其表现出与传统聚四氟乙烯差异较大的宏观性能,主要是使其物理机械性能得到提升。由于材料基本组成没有改变,因此其耐介质性能等不受任何影响。,结构改性主要包括膨体,PTFE,和微孔,PTFE,两类,。,PTFE,分散树脂的结晶呈折叠链排列,在一定温度,(,小于,327,C),和拉伸速率作用下折叠着的分子链可被拉成纤维状结构,纤维状分子链相交成为纤维节点,纤维与节点之间的孔隙就是微孔。这种通过拉伸成型工艺使制品内含有大量微孔而膨化的制品就是,膨体,PTFE(EPTFE),。,微孔改性,PTFE,是结构改性的另一种形式,它釆用特殊工艺和方法在,PTFE,材料内部形成独立的或贯穿的微孔,通过不同的成型工艺控制微孔的孔径和形状,这类产品主要用于过滤、密封等行业。,作为密封材料,微孔,PTFE,以其较低的密封比压、较好的柔软性和优异的密封性能,在非金属设备和管道的密封中起到了其它材料无法取代的密封效果,十分适合应用于要求较低螺栓载荷或较高变形补偿的密封场合。,聚四氟乙烯的应用,聚四氟乙烯以其优异的综合性能,在许多领域获得了广泛应用,如防腐、密封、医疗卫生、过滤材料、航空航天等。,聚四氟乙烯早期的工业用途主要是制作耐热、耐腐烛的密封垫片,随着聚四氟乙烯研究的不断深入,已研制出聚四氟乙烯管道、阀门及耐腐烛衬里等。,同时聚四氟乙烯薄膜处理后具有选择透过性,可用作分离材料,有选择性地透过气体或者液体,其多孔膜还可用于气气分离、液液分离,对分离腐烛性气体和液体具有重要意义。,