氟塑料家族简介

氟塑料家族简介：PTFE、FEP、PCTFE、PVDF、PFA、THV、PVF、ETFE、ECTFE

凡分子结构中含有氟原子的塑料总称为氟塑料。氟塑料由含氟单体聚合而成，通过均聚或共聚反应制得。其中，聚四氟乙烯塑料是产量和用量最大的产品，由于杰出的化学稳定性而被称为“塑料王”。

氟塑料分子结构中含有氟原子，所以其具有许多优异的性能，如卓越的阻燃性能、稳定性，优良的电绝缘性能、机械性能，高超的耐热性，突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能，良好的耐湿性和耐低温性等优异性能，在国防军工、航空航天、电子电气、半导体、建筑、医疗、汽车、机电、冶金、石油化工等工业部门常被应用于关键部位、恶劣环境中，是现代科技不可缺少的功能材料，已广泛应用于国民经济的各个领域。

一、氟塑料简史

1934年由德国I.G.Farbenindustrie公司的F.Schloffer与O.Scherer发明了聚三氟氯乙烯（PCTFE）以后，杜邦公司普兰科特（Plunkett）博士于1938年发明聚四氟乙烯（PTFE），开含氟聚合物研究应用之先河。1938年，R.J.Plunkett 在研究氟里昂致冷剂时，发现了一种具有极好耐腐蚀性和很广使用温度范围的白色固体，这就是后来有“塑料王”美誉的聚四氟乙烯。PCTFE与PTFE（聚四氟乙烯）的开发成功并商品化，标志着一个崭新的氟聚合物产业诞生，是氟塑料工业发展史上的重要里程碑。PCTFE是最早开发的氟塑料之一。第二次世界大战中（1939年～1945年），美国根据与原子弹制造相关的Manhattan计划，对其性能作了大量的研究工作，终于在1946年投产，当时主要用于分离提取铀同位素气体扩散材料，1949年产品上市，1957年美国3M公司以“Kel－F”商标大量销售。前苏联从1950年～1951年开始生产PCTFE树脂。此后，法国产品“Voltalef”、日本“Dai-flon”、德国“Gostaflon”相继问世。其后，随着科学技术的进步和市场需求的增长，各种氟塑料如偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物（VDF－CTFE）（发明于1955年）、聚氟乙烯（PVF）（1960年前后）、聚偏氟乙烯（PVDF）（1960年）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）（发明于20世纪60年代）、全氟磺酸树脂（XR树脂）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、四氟乙烯－全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）（发明于20世纪70年代），此后四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚（EPE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）以及其他一些新品种先后实现工业化生产，逐渐发展成为新型化工材料。氟塑料的特性使其具有特殊的应用，如乙烯-四氟乙烯（ETFE）膜材以其优异的性能应用于建筑、农业温室覆盖材料等。2001年英国建成的“伊甸园（Eden project）”有“世界第八大奇观”之美誉，即使用ETFE作为气垫材料，而且可回收利用、保温性能良好，质轻，仅为同等玻璃质量的。

      英国伊甸园使用ETFE作为气垫材料

1%另外，2008年北京奥运会主场馆“鸟巢”和游泳中心“水立方”的外围材料均使用ETFE膜材料。为世界规模最大的膜结构工程，也是世界第一个使用EFTE膜作为墙体的封闭式建筑。

北京水立方使用ETFE膜材料

二、氟塑料性能优异氟塑料具有耐热、耐候、耐寒、耐药品性、耐溶剂性，电子绝缘性能和高频电性能优异，还具有不粘性、自润滑性、低摩擦系数等优良特性。

表1 氟塑料的耐化学品性能表2 氟塑料的其他性能

1.热性能

氟塑料具有难燃性和优异的耐热性。PTFE和PFA的连续使用温度可达260℃，短期可在300℃下使用。FEP的使用温度要比它们低60℃。PCTFE的最高可在120℃下使用。氟塑料如长期在高温下使用会引起结晶度变化，在制造设备衬里时尤须注意。

2.耐药品性

氟塑料具有卓越的耐药品性和耐溶剂性，尤其是PTFE、PFA、FEP等，酸、碱、溶剂对它们均无浸蚀。但熔融碱金属、氟、三氟氯化烃对它们有不同程度的影响。PCTFE、ETFE、PVDF等在氟塑料中耐药品性稍差，但比其他塑料的耐腐蚀性还是好得多。

3.电性能

氟塑料的电性能尤其是高频电性能是其他材料难以匹敌的。PTFE、FEP、PFA分子的极性很低，在很宽的温度、频率区间变化都很小、相对介电常数稳定、介电损耗很低，电绝缘性优异。其中PVDF还有特异的压电性和焦电性，可用来制造压电材料。

4.机械性能

氟塑料分子中含氢、氯原子增加则其拉伸强度也有所提高。PTFE和PCTFE的脆化温度极低，显示出极好的低温性能。PTFE具有最低的摩擦系数和特异的自润滑性。

但是PTFE又有自身磨耗大和冷流性等缺点。可采用填充各种填料以提高耐磨耗性，克服冷流性。

5.不粘性

氟塑料具有特异的不粘性。尤其象PTPE、FEP、PFA等分子中氟含量高，表面接触角非常大，使氟塑料制品表面上的液体成球状，不易与树脂粘接，故常用它制造炊具表面不粘徐层。