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聚四氟乙烯(Polytetrafluoro ethylene)縮寫為PTFE，商品名稱是“特氟隆”(Teflon)，俗稱“塑料王”。1938年，美國新澤西州杜邦研究實(shí)驗(yàn)室的R.S.Plunkett博士首先發(fā)明了聚四氟乙烯，1946年實(shí)現(xiàn)商品化。PTFE為四氟乙烯(TFE)單體的高結(jié)晶聚合物，白色，無毒，無味。其聚合物分子是由一(一CF2一CF2一)一結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成，是目前各行業(yè)中應(yīng)用最新型的工程塑料。
(1)在PTFE中，氟原子取代了聚乙烯中的氫原子，由于氟原子體積較大半徑為(0.064nm)，大于氫原子半徑(0.028nm)，且相鄰大分子的氟原子的負(fù)電荷又相互排斥，使得C－C鏈由聚乙烯的平面的、充分伸展的曲折構(gòu)象漸漸扭轉(zhuǎn)到PTFE的螺旋構(gòu)象，并形成一個(gè)緊密的完全“氟代”的保護(hù)層，這使其具有其他材料無法比擬的化學(xué)穩(wěn)定性以及低的內(nèi)聚能密度。
(2)C－C鍵的鍵能為372kJ／mol，C－F鍵的鍵能為347kJ／mol，是已知鍵能中較強(qiáng)的，因此分子內(nèi)結(jié)合牢固，耐熱性高，長期使用溫度為－250℃～260℃，而C－C鍵的鍵長為1.54×1010m，C－F鍵的鍵長為1.41×1010m，又是常見單鍵中較短的，所以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，顯示出優(yōu)異的耐候性、耐沾污性和耐化學(xué)品性。
(3)大分子主鏈上沒有支鏈，整體內(nèi)不形成交鏈，故其分子輪廓光滑，加之TFE單體具有完美的對稱性而使PTFE分子間的吸引力和表面能較低，所以PTFE具有極低的表面摩擦系數(shù)，且容易在滑動過程中轉(zhuǎn)移到對偶面上形成薄的轉(zhuǎn)移膜。
PTFE具有優(yōu)異的高低溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性，很好的電絕緣性、非粘附性、耐候性、不燃性和良好的潤滑性，應(yīng)用從航天領(lǐng)域到廣泛的日用商品，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、軍工和民用中解決許多關(guān)鍵技術(shù)不可或缺的材料。下面主要介紹PTFE在防腐減磨、密封、耐蝕、防粘、電氣、建筑和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。
1、聚四氟乙烯在防腐減磨方面的應(yīng)用
據(jù)發(fā)達(dá)國家的有關(guān)統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)今工業(yè)化國家中每年由腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值4％。化工生產(chǎn)上的事故有相當(dāng)數(shù)量是由于設(shè)備腐蝕，介質(zhì)滲漏引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)所致。由此可見，由于腐蝕所造成的損失好危害問題嚴(yán)重，并引起了人們的廣泛重視。PTFE材料克服了普通塑料、金屬、石墨、陶瓷等耐腐蝕能力，柔韌性較差等缺點(diǎn)，以其卓越的耐高低溫和耐腐蝕性能，可以在條件苛刻的溫度、壓力和介質(zhì)等情況下使用，已經(jīng)成為石油、化工、紡織等行業(yè)的主要耐腐蝕材料。
PTFE管主要用作腐蝕性氣體、液體、蒸汽或化學(xué)藥品的輸送管、排氣管。由PTFE分散樹脂成型的推壓管襯入鋼管中形成襯里，或在PTFE推壓內(nèi)管外纏繞玻璃纖維增強(qiáng)，或在PTFE推壓管外用鋼絲編織纏繞增強(qiáng)后可在高壓下傳遞液體介質(zhì)，作為液壓傳動不可缺少的部件，并且可以大大提高在高溫下的破裂強(qiáng)度同時(shí)具有良好的彎曲疲勞性。
因?yàn)镻TFE材料的摩擦系數(shù)是已知固體材料中最低的，所以這就使填充PTFE材料成為機(jī)械設(shè)備零件無油潤滑的最理想材料。例如造紙、紡織、食品等工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備加潤滑油容易使產(chǎn)品受到污染，所以填充PTFE材料就解決了這一難題。另外，實(shí)驗(yàn)證明，機(jī)油中添加一定數(shù)量的固體添加劑可有效地節(jié)約發(fā)動機(jī)燃料油5％左右。
2、聚四氟乙烯的耐腐蝕密封材料
PTFE在化工中的另一大應(yīng)用是密封材料。由于聚四氟乙烯綜合性能良好，是任何一種密封材料都不可比擬的，它可用于各種苛刻場合的密封，尤其是對于高溫、耐腐蝕性要求較高時(shí)。
聚四氟乙烯生料帶纖維長、強(qiáng)度高，而且塑性大、壓延性好，施加較小的壓緊力就可完全密封，操作應(yīng)用方便，用在凹凸不平或結(jié)構(gòu)精密的表面更顯其高效，具有很好的密封性能并且可提高抗腐蝕能力，擴(kuò)大其使用范圍。
滑動部件的密封使用PTFE填料，可以獲得良好的耐腐蝕穩(wěn)定性，而且它具有一定壓縮性回彈性、滑動時(shí)阻力小。填充PTFE密封材料使用溫度范圍廣泛，是目前傳統(tǒng)石棉墊片材料的主要替代物，更兼有高模量、高強(qiáng)度、抗蠕變、耐疲勞、以及導(dǎo)熱率高、熱膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)小等性能，加入不同的填充料更可擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
3、聚四氟乙烯防粘性的應(yīng)用
PTFE材料具有固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)，同時(shí)還具有耐高低溫、無毒的優(yōu)良特性，所以PTFE作為涂料常用作餐具的防粘內(nèi)襯，主要用于不粘鍋和微波爐的內(nèi)膽。1聚四氟乙烯在防腐減磨方面的應(yīng)用。
據(jù)發(fā)達(dá)國家的有關(guān)統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)今工業(yè)化國家中每年由腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值4％。化工生產(chǎn)上的事故有相當(dāng)數(shù)量是由于設(shè)備腐蝕，介質(zhì)滲漏引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)所致。由此可見，由于腐蝕所造成的損失好危害問題嚴(yán)重，并引起了人們的廣泛重視。PTFE材料克服了普通塑料、金屬、石墨、陶瓷等耐腐蝕能力，柔韌性較差等缺點(diǎn)，以其卓越的耐高低溫和耐腐蝕性能，可以在條件苛刻的溫度、壓力和介質(zhì)等情況下使用，已經(jīng)成為石油、化工、紡織等行業(yè)的主要耐腐蝕材料。