PTFE工程塑料（制作密封材料的原理）

PTFE简介

聚四氟乙烯分子式 聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。商品名为“特氟隆”（teflon)。被美誉为“塑料之王”。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的，它本身对人没有 毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。聚四氟乙烯（Teflon或PTFE）,俗称“塑料王”，中文商品名“铁氟龙”、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在+250℃至-180℃的温度下长期工作，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维——氟纶（国外商品名为特氟纶）。目前，各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业 化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产（如离子膜电解），粘稠物料输送与操作，卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。介质 氢氟酸、磷酸、硫酸、硝酸、盐酸、各种有机酸、有机溶剂、强氧化剂以及其它各种强腐蚀性化学介质。温度 -20～250℃，允许骤冷骤热，或冷热交替操作。 -20～250℃（-4～+482°F）压力 -0.1～6.4Mpa（全负压至64kgf/cm2） -0.1～6.4Mpa （Full vacuum to 64kgf/cm2）PTFE使用优点　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。聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上，一般为数百万（聚合度在104数量级，而聚乙烯仅在103）。一般结晶度为90～95%，熔融温度为327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19℃时，形成13/6螺旋；在19℃发生相变，分子稍微解开，形成15/7螺旋。虽然在全氟碳化合物中碳-碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJ/mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。所以在高温裂解时，聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率（%）每小时分别为1×10-4、4×10-3和9×10-2。可见，聚四氟乙烯可在 260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。力学性能 它的摩擦系数极小，仅为聚乙烯的1/5，这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。它在250℃的温度下不熔化，在-260℃的超低温中不发脆。聚四氟乙烯光滑异常，连冰都比不过它；它绝缘性能特别好，报纸厚的一层薄膜，便足以抵挡1500V的高压电。聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，只在300℃以上稍溶于全烷烃（约0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，所以具有优异的耐候性。电性能 聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。耐辐射性能 聚四氟乙烯的耐辐射性能较差（104拉德），受高能辐射后引起降解，高分子的电性能和力学性能均明显下降。聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的，用以分散反应热，并便于控制温度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2压力下进行，可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂，也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂，例如全氟辛酸或其盐类。应用 聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型；也可制成水分散液，用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙烯在原子能、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、食品等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料，绝缘材料，防粘涂层等。化学性质　耐大气老化性：耐辐照性能和较低的渗透性：长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。不燃性：限氧指数在90以下。耐酸碱性：不溶于强酸、强碱和有机溶剂。抗氧化性：能耐强氧化剂的腐蚀。酸碱性：呈中性。物理性质　聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。聚四氟乙烯(F4,PTFE)具有一系列优良的使用性能：耐高温—长期使用温度200~260度，耐低温—在-100度时仍柔软；耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂；耐气候—塑料中最佳的老化寿命；高润滑—具有塑料中最小的摩擦系数（0.04）；不粘性—具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；无毒害—具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料。聚四氟乙烯材料，广泛应用在国防军工、原子能、石油、无线电、电力机械、化学工业等重要部门。产品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、车削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。结构式为。20世纪30年代末期发现，40年代投入工业生产。聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的，用以分散反应热，并便于控制温度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2压力下进行，可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂，也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂，例如全氟辛酸或其盐类。膨胀系数（25～250℃）10～12×10-5/℃ 聚四氟乙烯制品成型方法汇总　1、模压法 2、推压法 3、皮囊法 4、喷涂法 5、编织法 6、缠绕法 7、滚压法 8、挤压法 9、粘接法 10、焊接法 11、热定型法 12、机加工法聚四氟乙烯应用　聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型；也可制成水分散液，用于涂层、浸渍或制成纤维。聚四氟乙烯在原子能、国防、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、纺织、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料，绝缘材料，防粘涂层等，使之成为不可取代的产品。聚四氟乙烯具有杰出的优良综合性能，耐高温，耐腐蚀、不粘、自润滑、优良的介电性能、很低的摩擦系数。用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。在PTFE中加入任何可以承受PTFE烧结温度的填充剂，它的机械性能可获得大大的改善。同时，保持PTFE其它优良性能。填充的品种有玻璃纤维、金属、金属化氧化物、石墨、二硫化钼、碳纤纤、聚酰亚胺、EKONOL…等，耐磨耗、极限PV值可提高1000倍。聚四氟乙烯管材选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂经柱塞挤压加工制成。在已知塑料中聚四氟乙烯具有最好的耐化学腐蚀性能及介电性能。聚四氟乙烯编织盘根是一种良好的动密封材料。它是由膨体聚四氯乙烯带条编织而成。聚四氟乙烯编织盘根是一种良好的动密封材料。它是由膨体聚四氯乙烯带条编织而成。它具有低摩擦系数、耐磨、耐化学腐蚀、密封性良好、不水解、不变硬等优良性能。用于各种介质中工作的衬垫密封件和润滑材料，以及在各种频率下使用的电绝缘件。电容器介质、道线绝缘、电器仪表绝缘等。聚四氟乙烯 薄膜适用于作电容器介质、特种电缆的绝缘层，导线绝缘，电器仪表绝缘及密封衬垫，还可做不粘带、密封带、脱模。四氟乙烯分类及其填充产品：一、通用材料 各种棒、管、板膜、带、绳、盘根、垫片，及用石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维作为填充物，来提高纯聚四氟乙烯力学性能. 二、防腐类 1.管道及配件：纯聚四氟乙烯管；聚四氟乙烯内衬管；外缠玻钢钢管；钢复合法兰； 2.化工容器内衬：聚四氟乙烯内衬釜；聚四氟乙烯内衬槽；聚四氟乙烯内衬塔； 3.热交换器； 4.波纹伸缩管； 5.阀门及泵的主要部件； 6.钢丝增强满压软管； 7.过滤材料。聚四氟乙烯膜经过纵横双向拉伸内大量气孔，是一种新材料，将它与其他织物复合，即可制成烟尘固相防腐过滤袋或良好的防水透气、防风得暖的雨具运动服、防寒服、特种防护服和轻便帐篷，制药用空气压缩空气、各种溶剂的无菌过滤及电子工业中高纯气体的过滤。三、密封类 1.静密封：夹层垫片；坐料带；弹性密封带； 2.动密封（编制盘根、环形密封件）：V型密封体——用于轴、活塞杆、阀门；涡轮泵内密封件；聚四氟乙烯与橡胶的复合密封环；带波纹管可伸缩的机械密封。四、承荷类 1.填充聚四氟乙烯轴承，用于食品化工造纸、纺织机械； 2.多孔铜浸渍氟塑料金属轴承，可在高温高压干摩擦、真空条件下正常使用； 3.聚四氟乙烯纤维轴承的聚四氟乙烯纤维与玻纤或其他纤维混纺的复合织物制成的轴承内衬，用于低速高负荷； 4.填充聚四氟乙烯活塞环，导向环，机床导轨和桥梁滑块；五、绝缘类： 1.电线电缆的C级绝缘材料； 2.双水内冷汽轮发电机定子和转子引水管和热电偶的护套； 3.高频、超高频通讯设备和雷达的微波绝缘材料； 4.印刷线路基板及马达、变压器（含气体变压器）绝缘材料； 5.空调、电子炉、各种加热器及六氟化硫断路器的绝缘材料；六、防粘类： 1.浆纱机热辊上的聚四氟乙烯玻璃布包覆层——可免除化学浆料形成的粘辊现象，大大提高生产速率和坯布质量； 2.食品工业的微波干燥输送带——较之其他材料的输送带有不吸收微波能量，不粘物因之有节电、清洁优点； 3.聚乙烯袋装封口的热合套防粘材料； 4.防粘涂层——用于厨房用锅、烘面包的烤模、冷冻食品储存托盘、电熨斗托底、复印机夹辊；七、耐温类： 1.微波炉的驱动传动装置，如微波炉的连轴器、滚轮； 2.各种制冷机、空调、制氧机、压缩机的耐温配件；八、其他类： 1.人体代用动脉、静脉血管、心脏膜； 2.内窥镜、钳导管，气管； 3.其他管、瓶、滤布等医疗器材。氟塑料介绍：氟塑料创始于1934年，Schloffer，Scherer发现聚三氟氯乙烯(PCTFE)。并于1949年实现工业化。我国氟塑料在1958年研制成功，80年代后各国都增加了生产能力，新品种不断出现，现有品种20多种，主要的氟塑料品种列下: 聚四氟乙烯（PTFE，简称F4 ）聚全氟代乙丙烯（FEP，简称F46）聚三氟氯乙烯（ECTFE，简称F3）聚偏氟乙烯（PVDF，简称F2）聚氟乙烯（PVF，简称F1）偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物（Kel-F，简称F2 3）偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物（фOomph，简称F2 4）偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物（vitonA，简称F2 6）三氟氯乙烯与乙烯共聚物（Halar，简称F3 0）四氟乙烯与乙烯共聚物（Tefzel，简称F4 0）偏氟乙烯与六氟异丁烯共聚物（CM-1）四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物一可熔性聚四氟乙烯（PEA）以F4为代表的氟塑料具有一系列优良的使用特性，耐高温长期使用温度达160℃。耐低温在-100℃以下仍柔软，耐腐蚀能耐王水和一切切有机溶剂。一：目前国内生产的内衬氟塑料型耐腐蚀泵（大型泵）如：CQB氟塑料驱动大型磁力泵内衬材、IHF氟塑料离心泵、FZB氟塑料自吸泵及衬氟钢管等质均为聚全氟代乙丙烯（FEP，简称F46）内衬F46泵及具有优良的耐腐蚀性和良好的刚性，并能耐冲击、耐振动和耐扭曲，已广泛地应用在石油、化工工业中输送腐蚀性液体和气体。可在下列条件下使用：温度-80℃~+160℃，压力≤16公斤/厘米2，真空范围（瞬时，常温）400mmHg柱。在使用过程中，显出了它特有的性能。应用及效益例举如下： （1）使用性能和耐腐蚀性能优于酚醛胶泥、搪瓷制品，衬玻璃制品和不锈钢等材料。尤其是使用在强氧化剂存在的场合，使用寿命较上述材料可提高一至数倍，特别指出，它们能经受醚类介质的渗透腐蚀。 （2）能经得起各种腐蚀介质的考验。在已使用过程的介质中，有溴、苯、甲醛、盐酸、盐酸盐、50%硫酸、12%NaSCN、HSCN、异丙醚、22%NaOH、氯苯水，对苯磺酸、99.5%氯气、95~90%叔丁基次氯酸盐、0.51%游离氯、11~12%氯丙醇水溶液（PH=2~3）、氯丙醇、氯丙酮BB一二氯异丙醚、二氯丙烷、100%苯、次氯酸、CCL4等。 （3）在各种腐蚀性介质同时存在的情况下，即使160℃左右也可使用。例如，666氯化液中含有苯（100%）、次氯酸、盐酸等各种腐蚀介质，既有强有机溶剂，又有强的氧化性介质，还有强酸等，除F46，F4以外，难找到一种合适的材料能同时耐这些介质交替或同时腐蚀。 （4）使用后有明显的经济效果。二目前国内生产的全氟（氟塑料合金）型耐腐蚀泵（小型泵）如：CQB氟塑料驱动小型磁力泵，氟塑料合金具有无可比拟的耐腐蚀性和机械强度耐冲击、耐振动、耐扭曲及无毒素分解。用此类特种材质生产的泵及泵配件具有以下优点： （1）耐腐蚀耐高温可输送任意浓（强）度的酸、碱、氧化剂等腐蚀性介质而毫不受损。 （2）机械强度高，体积小、结构紧凑、使用维修方便、流道光滑、效率高，节约能源。三：氟塑料泵产品主要有两大类型，一类为全氟（氟塑料合金）型耐腐蚀泵，（此类为小型泵）；一类为全内衬氟塑料（F46）型耐腐蚀泵，（此内为大型泵）。氟塑料泵　是化工泵系列中以制造用材分类的一种泵，氟塑料泵按其结构可以分为以下几类：一、氟塑料离心泵、二、氟塑料液下泵 三、氟塑料磁力泵、四、氟塑料自吸泵、五、氟塑料管道泵、六氟塑料砂浆泵、七、钢衬氟塑料泵等。氟塑料泵广泛广泛适用于：化工、制酸、制碱、冶炼、稀土、农药、染料、医药、造纸、电镀、酸洗、无线电、化成箔等行业输送酸、碱、有机溶剂、强氧化剂等腐蚀性介质。适用温度：-20°C至120°C。I 衬氟泵（氟塑料材质）适用于输送任何酸性、碱性腐蚀性介质 衬氟泵图片 分类 目前国内厂家生产的氟塑料泵主要有：IHF型氟塑料化工泵、FSB型氟塑料化工泵、CQB氟塑料磁力泵、IMD氟塑料磁力泵、FZB氟塑料自吸泵等。这些氟塑料泵被广泛应用于化工、冶金、制药、化成箔等行业，均有着重要的用途。用途：氟塑料泵被广泛应用于：化工生产中的腐蚀性介质输送、离子膜烧碱项目中的氯水废水处理和加酸工艺、有色金属冶炼中的电解液输送、汽车制造中的酸洗工艺，及制药、石油、电镀、染料、农药、造纸、食品等行业，在-20℃～120℃温度条件下长期输送任意浓度的硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、王水、强碱、强氧化剂等强腐蚀介质而毫不受损 　特点　 　氟塑料泵的材料化学稳定性能非常好，能打各种酸碱，能抽有机溶剂。