聚四氟乙烯纤维（用于国防工业等的材料）

聚四氟乙烯纤维简介

聚四氟乙烯纤维（PTFE）是含氟纤维的一种。我国的商品名为氟纶，美国的商品名为特氟纶（Teflon），13本的商品名为托夫纶（Toflon)。聚四氟乙烯是一种高度对称，整体不带极性的高分子化合物，分析表明其为不含任何支链的线型高分子。因为作用力极强的C—F键很难被打开。氟原子的作用半径较大（0.72 nm），故分子链的稳定构型是螺旋状结构。链结构的高度对称性和规整性，使聚四氟乙烯具有良好的结晶性（结晶度>60%）和高密度特征。结晶区密度为（2.35±0.06）g/cm，非晶区密度为（2.00±0.04）g/cm。

聚四氟乙烯常采用乳液纺丝和裂膜纺丝法，其中乳液纺丝的过程如下。

原料→单体合成→四氟乙烯的聚合→分离→洗涤→干燥→乳液纺丝→纤维洗涤→干燥→烧结→拉伸→纤维成品

发展简史

聚四氟乙烯纤维（polytetrafluoroethylene fibre），[—CF—CF—]，中国称氟纶。由聚四氟乙烯（见氟树脂）为原料，经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维聚四氟乙烯纤维强度17.7～18.5cN/dtex，延伸率25%～50%。在其分子结构中，氟原子体积较氢原子大，氟碳键的结合力也强，起了保护整个碳-碳主链的作用，使聚四氟乙烯纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度120～180℃；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性，但染色性与导热性差，耐磨性也不好，热膨胀系数大，易产生静电。聚四氟乙烯纤维主要用作高温粉尘滤袋、耐强腐蚀性的过滤气体或液体的滤材、泵和阀的填料、密封带、自润滑轴承、制碱用全氟离子交换膜的增强材料以及火箭发射台的苫布等。

聚四氟乙烯纤维早在1953年由美国杜邦公司开发，1957年实现工业化生产，80年代初开始生产可溶性聚四氟乙烯纤维，主要是单丝，日本、苏联、奥地利等国也有生产1984年聚四氟乙烯纤维世界总生产能力为1.2kt。

性能

聚四氟乙烯纤维密度为2.2g/cm，其断裂强度不高，约为1.3cN/dtex，断裂伸长率为13%～15%，回潮率为0.01%，具有非常优异的化学稳定性，其稳定性超过所有天然纤维和化学纤维，如将这种纤维在290℃放置1天，然后在100℃的浓硫酸中放置1天，最后再在100℃50%烧碱中放置1天，其强度未见变化；并且它对所有常用的强氧化剂也是稳定的。

该纤维具有良好的耐气候性，是现有各种化学纤维中耐气候性最好的一种，在室外暴露15年，其物理性能无明显变化；既能在较高的温度下使用，又能在很低的温度下使用，其使用温度范围是-160～260℃。聚四氟乙烯纤维是最难燃的有机纤维之一，其极限氧指数LOI为95。聚四氟乙烯纤维没有任何毒性，但在200℃以上使用时，有少量的有毒气体氟化氢释放，因此在高温使用时，应采取适当的保护措施。

聚四氟乙烯纤维具有良好的电性能和抗辐射性能。其摩擦因数（0.01～0.05）在现有合成纤维中是最小的，而且在很高的温度和很宽的荷重范围内保持不变。

生产工艺

生产方法有四种：

①乳液纺丝法（见化学纤维纺丝）。是工业上采用的主要方法，平均分子量 300万左右、粒径0.05～0.5m 的聚四氟乙烯乳液（浓度60%）与粘胶丝或聚乙烯醇等成纤性载体混合后，制成纺丝液，纺丝后将载体在高温下碳化除掉，聚合物被烧结而连续形成纤维。这种方法可制得纤度较小的纤维，但在烧结过程中易产生结构上的缺陷，并混入载体的碳化物，因而强度较低，呈褐色。

②糊料挤出纺丝法。将聚四氟乙烯粉末与易挥发物调成糊料，经螺杆挤出后通过窄缝式喷丝孔纺成条带状纤维，然后用针辊作原纤化处理，可制得强度较高、纤度较大的纤维。

③膜裂纺丝法（见化学纤维纺丝）。将聚四氟乙烯粉末烧结制得圆柱体，经切割或切削后，进行热拉伸等处理，制得白色纤维，强度较低。

④熔体纺丝法。以四氟乙烯与4%～5%全氟乙烯、全氟丙基醚的共聚物熔融后进行纺丝，制得强度较高的纤维。

应用

聚四氟乙烯纤维作为一种高技术纤维，在尖端技术、国防工业和其他国民经济部门有重要用途。

1．航天航空领域可用于制作飞机和其他飞行器的结构材料，也可以作火箭发射台的屏蔽物，其织物可用于制作宇航服。

2．工业由于聚四氟乙烯纤维具有极好的化学稳定性，摩擦因数又小，适宜制作各种耐腐蚀和耐高温的密封卷。聚四氟乙烯纤维织物可作高温下腐蚀性气体及酸、碱雾滴的过滤材料和腐蚀性物质的传送带，特别适于处理那些黏性很强的物料，由于聚四氟乙烯纤维有良好的不黏性，因而过滤材料和输送设备比较容易清洗。

3．医疗和生活领域聚四氟乙烯纤维在医疗上也有独特的用途，可制作各种人造血管、造气管，可以用来修补内脏，用它缝合非吸收组织。1997年日本东洋聚合物公司推出了聚四氟乙烯纤维和其他纺织纤维的混纺织物，商品名为Hastex，具有疏水、防水、耐热、耐化学品等性能，可以作各种衣料、帐篷、伞面、手提包、鞋的材料，这一突破为聚四氟乙烯纤维的开发、应用开辟了新的天地。