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聚四氟乙烯(PTFE)的性能及应用

 

(一)摩擦系数低
   聚四氟乙烯(PTFE)材料的低摩擦系数已是人所共知,1949年,K.V苏特和P.H托马斯在B-L机器上测量聚四氟乙烯(PTFE)材料的摩擦系数时证实:承载1~4公斤,滑行速度0.1~10毫米时,聚四氟乙烯(PTFE)材料的摩擦系数是0.04。在承载1360公斤情况下,摩擦系数达到0.01。
(二)温度性能
   聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的高温稳定性来自于极强的碳-氟原子键,并且由此确定了聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料成为一种非常有用的抗高温聚合物。因而聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料在超过几乎所有其它热塑料和合成橡胶的高温极限下仍保持其性质不变。同时,与其它聚合物相比,在抗纯压力和高温时,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的熔融粘度也非常高。因为聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有极高的抗热裂变极限和很高的熔点和自燃点,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料能耐高温和火焰。在正常的工作温度范围内,聚四氟乙烯(PTFE)额定温度上限是260℃,在此情况下,它不热裂变。在观察260-360℃范围内,重量损失相当小,并且损失是由于在聚合中吸收少量气体和水分。只有在温度超过400℃情况下,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的热裂变才变得明显。
在低温情况下,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料能保持良好的性能。在很低温度时,能保持很强的抗冲击性能。即使在温度低达-196℃时,经过精心制造的试件仍有韧性,已经证明,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料在温度-268℃以上仍有使用价值,并在-80℃以上具有较高塑性。
(三)化学稳定性
   正像我们观察到的一样,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的分子结构由碳原子组成的链完全被氟原子所覆盖。这个氟原子壳保护着易受侵蚀的碳原子链,这使聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有暴露在溶剂中不与溶剂发生反应并抵抗分解的独特稳定性。聚四氟乙烯(PTFE)材料几乎不与已知的任何化学物质发生化学反应,即使在极高温度和压力下也能抵抗腐蚀性化学物质和溶剂的腐蚀。在正常工作温度范围内,这类树脂不会被任何溶剂溶解和膨胀。这种独特的稳定性来自于很强的碳-碳键和极强的碳-氟键内的结合,以及几乎完美的氟原子对碳原子骨架链的保护壳和聚合物的高分子量,这种结构也产生了一些特殊性能,例如低摩擦系数和不可溶性。
我们在佛罗里达多达二十年的连续试验证明,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料对紫外光透明,能抵抗氧化和表面污物,不褪色,不变脆。在暴露于红外线到紫外线的光谱范围内,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料不改变视觉效果。
聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有极强的抗水性。它能完全抵抗水溶解,是水渗透极好的障碍,在长时间浸在水中后仍旧能保持稳定,在美、法和前苏联等国进行的抗水蒸汽的试验中,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料几乎比任何已知的塑料材料的抗蒸汽渗透性都好。聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有比大多数聚合物都低得多的气透性。由于聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料拥有极低的透气性,它被广泛用于化学工业极好的屏蔽树脂。
(四)电学性能
   早在1946年人们就知道,由于聚四氟乙烯(PTFE)的无电极性,使其成为理想的绝缘体,或称做非传导性。极好的绝缘性能,连同其机械强度,化学和热稳定性使聚四氟乙烯(PTFE)成为一种万用的电绝缘体。由于聚四氟乙烯(PTFE)树脂不吸收水,在水中将其浸渍很长时间也不改变其电阻抗能力。
(五)纤维性能
   聚四氟乙烯(PTFE)的纤维与聚四氟乙烯(PTFE)的抗化学腐蚀性质、低摩擦系数、独特的高抗磨损特性和高强度相结合,产生的坚韧的耐久的纤维结构。高孔隙的纤维结构如G-T三角布,可用在多种用途的薄膜,现已开发出来,它是利用分散聚四氟乙烯(PTFE)树脂的独特原化纤能力。
(六)安全可靠性
   五十年来,数千吨聚四氟乙烯(PTFE)已生产并应用在多种潜在危险的环境下,包括许多超过额定温度的应用。没有任何有关操作使用聚四氟乙烯(PTFE)方面导致的疾病和死亡及伤亡事故。
聚四氟乙烯(PTFE)对皮肤没有刺激性。实践也证明当被吞食人体内时也是稳定而不发生化学反应的。在连续90天里,在老鼠的每天食物中添加25%的精细聚四氟乙烯(PTFE)树脂粉末,没有发现出现中毒和出现消化混乱症状。在连续7个月的实验中也得到同样结果。因为聚四氟乙烯(PTFE)树脂聚合物不与大多数化学物质发生反应,有很少可能性通过化学反应来产生有毒产品。聚四氟乙烯(PTFE)在温度高度达200℃时都不吸收一般的酸和碱。它吸收的溶剂是极其微量的,并对分子内部的化学键没有很大影响,因而不应与裂变相混。

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