e-PTFE的結(jié)構(gòu)與性能
發(fā)布時(shí)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(jiǎn)稱F4)。是一種結(jié)晶性的高分子化合物?；瘜W(xué)穩(wěn)定性極高，即使在高溫下也不與強(qiáng)酸,、強(qiáng)堿起作用,，其穩(wěn)定性超過(guò)貴金屬,，不受任何化學(xué)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(fù)連接聚合而成的高分子材料,，有密封性、高潤(rùn)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(zhǎng)期工作，廣泛應(yīng)用于機(jī)械,、電子,、電器、通信,、環(huán)保,、橋梁、航天工業(yè),、新能源等領(lǐng)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(jī)械強(qiáng)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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,。此外，將e-PTFE與特定的基布材料復(fù)合制備性能優(yōu)異的高分子復(fù)合材料,，還可成功地應(yīng)用于節(jié)能減排,、PM2.5顆粒物過(guò)濾、水凈化,、人造器官等方面,，目前e-PTFE引起越來(lái)越多的關(guān)注和重視。
1,、PTFE分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
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(wú)毒,、無(wú)臭,，是目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)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(diǎn)為326℃,，在+250℃至-180℃溫度范圍內(nèi)可以長(zhǎng)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(zhǎng)率,。PTFE優(yōu)異的耐溫性不愧為塑料之王的美譽(yù)。
PTFE還具有諸多優(yōu)異的物理性能,，如高潤(rùn)滑性,，其自潤(rùn)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(huì)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(duì)其有侵蝕作用以外,，大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑，表現(xiàn)出惰性,、能耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿,、水和各種有機(jī)溶劑都不會(huì)對(duì)PTFE造成腐蝕。此外,，PTFE的表面不粘性也相當(dāng)突出,，但是PTFE熔體的粘度卻很高，該性質(zhì)限制了通過(guò)某些常用的熱塑加工方法對(duì)其加工及成型,，只有通過(guò)專門的生產(chǎn)工藝及設(shè)備對(duì)其加工及成型,。
3、e-PTFE的特點(diǎn)和性能
e-PTFE是將PTFE樹脂通過(guò)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(guó)化學(xué)研究員威爾伯特戈?duì)栐谒?972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(duì)于該項(xiàng)專利,，威爾伯特戈?duì)柕某踔允巧a(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?duì)柕牡谝豁?xiàng)專利中介紹了通過(guò)擠出機(jī)來(lái)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(shí)早在1969年,，戈?duì)柧桶l(fā)現(xiàn)了PTFE可制成多孔狀材料,，而強(qiáng)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?duì)柼岢鰧?duì)多孔狀的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn),，但是減少對(duì)填料的需求，戈?duì)柦忉尲庸み^(guò)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(fēng)險(xiǎn),。戈?duì)栄芯堪l(fā)現(xiàn)，當(dāng)初始聚合物的結(jié)晶度超過(guò)98%時(shí),，可大幅改善膨化工藝,。戈?duì)柾ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，單軸拉伸特別是在高比率擴(kuò)張下不但可增加膨化聚四氟乙烯的孔隙率,，同時(shí)也可增加聚合物強(qiáng)度,。在PTFE最低結(jié)晶熔點(diǎn)條件下拉伸，結(jié)晶的聚合物無(wú)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(qiáng)抗蠕變性,，結(jié)果是材料的強(qiáng)度得到提高,。在戈?duì)栄芯康幕A(chǔ)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(rùn)性和非潤(rùn)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(qiáng)。
