氟树脂

[拼音]：fushuzhi

[外文]：fluororesin

分子结构中含有氟原子的一类热塑性树脂。具有优异的耐高低温性能、介电性能、化学稳定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦系数等特性。是国民经济各部门，特别是尖端科学技术和国防工业不可缺少的重要材料。氟树脂的主要品种有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（俗称可熔性聚四氟乙烯，PFA）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（俗称氟塑料46，FEP）、四氟乙烯-六氟丙烯－全氟烷基乙烯基醚共聚物等。其中以聚四氟乙烯为主。

性能

聚四氟乙烯可以在 260℃高温下长期使用，-268℃低温下短期使用。介电性能不仅优异，且不受工作环境、温度、湿度和工作频率的影响。在高温下也不与强酸、强碱和强氧化剂起作用，即使在“王水”中煮沸也无变化，故有“塑料王”之称。润滑性特别是自润滑性很好，对钢的静摩擦系数仅0.02，动摩擦系数0.03，自摩擦系数0.01。主要缺点是有冷流性，在负荷和高速条件下尺寸不稳定;刚性、耐磨和压缩强度较差，需加硫化钼和青铜粉等填料改性；耐辐照性和加工性不好。可熔性聚四氟乙烯不仅具有聚四氟乙烯的原有特性，而且高温机械性能（250℃拉伸强度为13MPa，而聚四氟乙烯为8.5MPa）和加工性能大为改善。氟塑料46的最大优点是加工性、阻气性和低温柔性好，耐冷流性优，但耐高低温性能比聚四氟乙烯差，耐应力开裂性能欠佳。四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物改善了氟塑料46的应力开裂性，高温电性能和力学性能优于氟塑料46和可熔性聚四氟乙烯。聚三氟氯乙烯的特点是透明性、尺寸稳定性和粘接性好，但耐温性较差。聚偏氟乙烯、乙烯-三氟氯乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物都是机械强度好和韧性大的氟树脂，耐辐照性优良；聚偏氟乙烯还是压电性和热电性极好的功能材料。聚氟乙烯薄膜可耐大气老化30年以上。偏氟乙烯－六氟异丁烯共聚物可在280℃以上高温下长期使用，主要问题是价格昂贵，常温下发脆。

沿革

始于20世纪30年代。1934年，德国的F.施洛费尔和O.舍雷尔研究成功的聚三氟氯乙烯，是氟树脂的第一个品种。1938年，美国杜邦公司的R.J.普伦基特发现并于1945年工业上生产了聚四氟乙烯，这是最早工业化的氟树脂产品，以后不断开发出新品种。80年代初世界上已工业生产和批量生产的有11种，聚四氟乙烯消费量的年均增长率为5％。1984年，世界氟树脂需要量超过30kt，其中聚四氟乙烯占70％。

中国氟树脂的研制始于50年代后期。1965年以后，聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、氟塑料46等相继投产，其他品种亦先后研制成功或已小量生产。

生产方法

氟树脂常用悬浮聚合、溶液聚合和本体聚合制得成型用产品，用乳液聚合制得涂料用产品。聚四氟乙烯则多用悬浮聚合和分散聚合法生产。悬浮聚合制得的悬浮聚四氟乙烯，系在聚合釜中以水为介质，过硫酸铵作引发剂，稀盐酸为活化剂，使四氟乙烯于0.5～2MPa压力和40～45℃下引发聚合制得白色粒料，经捣碎、研磨、干燥得到不同粒度的粉状产品。分散聚合时需加少量分散剂(全氟辛酸铵)和稳定剂(氟碳化合物)，以氧化还原体系催化剂进行引发聚合。聚合有高压和低压之分。高压为2MPa和25℃，低压力0.6～0.7MPa和10～38℃。聚合所得分散液用水稀释至一定浓度后，于15～20℃进行机械搅拌，再经凝聚、洗涤、干燥，即得白色松散粉状产品──分散聚四氟乙烯。分散聚合制得的含聚四氟乙烯20％左右的分散液，加入乳化剂，制得固体含量约为60％的乳白色乳状体的聚四氟乙烯浓缩分散液。

加工和用途

氟树脂多数可用一般热塑性树脂的成型方法加工成各种制件。唯聚四氟乙烯因熔融粘度高达10¹¹～10¹²Pa·s不能流动，难用一般方法加工，需用类似于“粉末冶金法”──冷压与烧结相结合的方法加工。即先在模具内以20～30MPa压力冷压成型后，于370～380℃烧结，制成板、棒、管或垫圈、轴承、阀门等制品;或先制成毛坯，再经机械加工成薄膜或各种零部件。分散聚四氟乙烯则用挤出成型制成薄壁管、细棒、异形材、电线电缆被覆层、管道、丝扣密封用生料带等。而分散液则可用喷涂、流延和浸渍等工艺制得相应制品。

氟树脂可作化工用管、阀、泵和贮槽的衬里；电子工业用耐热防腐电线包皮等绝缘材料；飞机、航天器和电子计算机的配线；机械工业用耐磨、自润滑轴承、活塞环和垫圈等；造纸工业、印染和纺织工业、食品工业用辊筒，建筑用材料等。氟树脂作涂料、胶粘剂和合成纤维的用途也很广，如聚四氟乙烯纤维可用于耐热防蚀滤布、防护服、宇宙服和全氟离子交换膜衬布。此外，聚四氟乙烯还可作人工血管、气管和心肺装置等医用材料，氟塑料46薄膜可作血液保存袋；聚偏氟乙烯薄膜可用作立体扬声器和强力传感器的材料，抽成丝可作钓鱼线等；乙烯－三氟氯乙烯共聚物和乙烯－四氟乙烯共聚物可用作耐辐射材料；XR树脂即四氟乙烯－全氟（乙烯基多烷氧基磺酸基）醚共聚物，主要作氯碱工业用离子交换膜(见彩图)。

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