e-PTFE的結(jié)構(gòu)與性能
發(fā)布時間 : 2019-08-12 瀏覽次數(shù) : 次聚四氟乙烯(Polytetrafluoro ethylene)縮寫為PTFE，俗稱“塑料王” (簡稱F4),。是一種結(jié)晶性的高分子化合物,?；瘜W穩(wěn)定性極高,，即使在高溫下也不與強酸、強堿起作用,，其穩(wěn)定性超過貴金屬,，不受任何化學介質(zhì)的腐蝕。PTFE分子是由一(一CF2一CF2一)一結(jié)構(gòu)單元重復連接聚合而成的高分子材料,，有密封性,、高潤滑不粘性、良好的電絕緣性和抗老化能力,、耐溫優(yōu)異能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作,，廣泛應用于機械、電子,、電器,、通信、環(huán)保,、橋梁,、航天工業(yè)、新能源等領域,。
膨體聚四氟乙烯(Expamded PTFE)縮寫為e-PTFE,，是將分散的PTFE樹脂經(jīng)一定的生產(chǎn)加工工藝膨脹為一種多孔、低密度且高韌性的材料,。由于e-PTFE具有PTFE材料的優(yōu)良綜合性能,，且使用溫度范圍更大，機械強度更高,，并具有多孔性,、透氣性、疏水性和極好的柔韌性等一些新特性,，在醫(yī)療,、環(huán)保、紡織服裝,、石油,、化工、新能源等領域得到廣泛應用,。此外,，將e-PTFE與特定的基布材料復合制備性能優(yōu)異的高分子復合材料，還可成功地應用于節(jié)能減排,、PM2.5顆粒物過濾,、水凈化、人造器官等方面,，目前e-PTFE引起越來越多的關注和重視,。
1、PTFE分子結(jié)構(gòu)特點
PTFE的分子結(jié)構(gòu)式是：
聚四氟乙烯(PTFE)為四氟乙烯(TFE)單體的高結(jié)晶聚合物,，其性狀白色,、無毒、無臭,，是目前工業(yè)生產(chǎn)應用中最為廣泛的工程塑料之一,。PTFE分子具有穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，其中氟含量和極性的C—F鍵密度含量較高,，聚合物鏈結(jié)構(gòu)不活潑,，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極好，分子的特殊結(jié)構(gòu)決定了PTFE具有諸多優(yōu)越的性能,。
2,、PTFE的物化特性
PTFE具有優(yōu)異的耐溫性，其熔點為326℃,，在+250℃至-180℃溫度范圍內(nèi)可以長期使用,，甚至瞬間可耐300℃高溫，而且即使溫度下降到-196℃,，也可保持5％的伸長率,。PTFE優(yōu)異的耐溫性不愧為塑料之王的美譽。
PTFE還具有諸多優(yōu)異的物理性能,，如高潤滑性,，其自潤滑性能十分優(yōu)良，靜摩擦系數(shù)在各種塑料中是最小的,；高耐磨性,；非親水性，PEFE制成的薄膜不會滲水,；優(yōu)良的電絕緣性,，不受工作環(huán)境包括溫度和濕度的影響。PTFE除在高壓,、高溫等苛刻條件下F元素和熔融狀態(tài)的堿金屬對其有侵蝕作用以外,，大多數(shù)化學藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性,、能耐強酸強堿,、水和各種有機溶劑都不會對PTFE造成腐蝕,。此外，PTFE的表面不粘性也相當突出,，但是PTFE熔體的粘度卻很高,，該性質(zhì)限制了通過某些常用的熱塑加工方法對其加工及成型，只有通過專門的生產(chǎn)工藝及設備對其加工及成型,。
3,、e-PTFE的特點和性能
e-PTFE是將PTFE樹脂通過一定的生產(chǎn)加工工藝膨脹為一種多孔、低密度且高韌性的材料,。所謂“膨化” ,，是一種加工方法，它是讓原料在加熱,、加壓的情況下突然減壓而使之膨脹,。美國化學研究員威爾伯特戈爾在他的1972年的專利中使用了“膨化”這一詞，在其“膨化”的描述中,，材料在加工后比重降低,，這樣的微觀結(jié)構(gòu)被形容為“纖維的”。對于該項專利,，威爾伯特戈爾的初衷是生產(chǎn)出一種便于使用的且保留PTFE優(yōu)異品質(zhì)的密封材料,，但使用了較少的起始原料。在戈爾的第一項專利中介紹了通過擠出機來制作帶狀PTFE,，隨后轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在稱之為膨體聚四氟乙烯(e-PTFE)的產(chǎn)品,。其實早在1969年，戈爾就發(fā)現(xiàn)了PTFE可制成多孔狀材料,，而強度幾乎保持不變,，且具有均一的截面形狀，他還發(fā)現(xiàn),，高溫下快速拉伸作用能生產(chǎn)出性能優(yōu)越的產(chǎn)品,。1976年，戈爾提出對多孔狀的產(chǎn)品進行改進,，但是減少對填料的需求,，戈爾解釋加工過程中減少填料不僅可以使加工成本更低，而且可降低雜質(zhì)的風險,。戈爾研究發(fā)現(xiàn),，當初始聚合物的結(jié)晶度超過98%時，可大幅改善膨化工藝,。戈爾通過實驗發(fā)現(xiàn),，單軸拉伸特別是在高比率擴張下不但可增加膨化聚四氟乙烯的孔隙率，同時也可增加聚合物強度。在PTFE最低結(jié)晶熔點條件下拉伸,，結(jié)晶的聚合物無序程度增加,，使非晶態(tài)結(jié)構(gòu)含量增加。鎖定晶粒和纖維,，增強抗蠕變性,，結(jié)果是材料的強度得到提高。在戈爾研究的基礎上,，研究人員現(xiàn)在可以用膨體材料制成薄膜，用于從其它的材料中分離出濕潤性和非潤濕性液體,，包括腐蝕性的液體,。與未膨化聚四氟乙烯相比，膨化聚四氟乙烯可以更容易與其它材料粘合,，由此證明膨體材料耐熱性得到增強,。
