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    聚四氟乙烯(PTFE)材料性能簡介

    發布者:江蘇泓彥塑料科技有限公司 時間:2022-05-18 16:45:00
           聚四氟乙烯(PTFE)簡稱F-4,是一種工程材料,它具有其他各種工程塑料的特點,而其優異性能是其他各種工程塑料所不可比擬的;它的廣泛的頻率范圍及高低溫使用范圍、優異的化學穩定性,高的電絕緣性,突出的表面不粘性,良好的潤滑以及耐大氣老化性能,使聚四氟乙烯在解決工業各部門的有關技術中,屬于其他塑料之上。


           聚四氟乙烯(PTFE)的種類及用途
           (1)聚四氟乙烯按聚合方法的不同,分為懸浮聚四氟乙烯和分散聚四氟乙烯兩大類。

           (2)懸浮聚四氟乙烯樹脂系白色粉末,顆粒較大,經適當的后處理,可得到不同顆粒度的粉末。這種粉狀樹脂用于模壓,壓延加工成型,而不直接用于電線電纜的生產。用于電線電纜絕緣時,應將懸浮聚四氟乙烯模壓,燒結成圓柱型坯料,再在車床上車削成聚四氟乙烯薄膜。這種薄膜又稱熟料帶,供電線電纜繞包絕緣用。

           (3)分散聚四氟乙烯又分為粉末和濃縮分散液兩種型態。其中:粉狀分散樹脂在加入一定量的助劑(如石油醚)及填料(如石英粉)經混合后,專供推壓成型,適用于電線電纜等薄壁制品的推壓加工,在目前電線生產中應用較多:也可將粉狀分散樹脂推壓成型,然后滾壓成薄膜(又稱生料帶)供細線徑電線絕緣或電線護套繞包用。聚四氟乙烯濃縮分散液主要供浸漬多孔材料(如石棉,玻璃,纖維編織)及粉末冶金法制成的金屬軸承的表面涂層用。聚四氟乙烯絕緣電磁線及耐高溫電線的玻璃纖維編織層就是聚四氟乙烯濃縮液涂制用的。

           聚四氟乙烯(PTFE)的結構特點
           
           上圖為PTFE的分子結構圖,聚四氟乙烯由四氟乙烯聚合而成。其分子結構完全對稱的無枝化線性聚合物,密度為(2.280~2.295)g/cm3、結晶度達93%~98%,幾乎是一個完全結晶的聚合物。

           在已知的高分子鍵中,C-F鍵是最牢固的鍵之一,大分子主碳鍵的周圍被氟原子的緊密的保衛著,使C-C鍵不受一般活潑分子的侵襲。此外,氟原子體積較大,相互排斥,整個大分子鏈呈螺旋狀,在大分子的主鏈上具有對稱的氟原子,所以電性中和,整個分子不帶極性。這種結構的特殊性使聚四氟乙烯具有優良的耐熱性,耐化學藥品性和耐溶劑的穩定性,高電絕緣性,表面不粘性,和潤滑性等,并具有極高的熔融粘度。

    聚四氟乙烯(PTFE)的性能
    (1)物理性能

           PTFE是一種堅韌,柔軟,沒有彈性,拉伸強度適中的材料,低溫性能好,當溫度低至(-269℃)時,在受壓力的情況,PTFE仍然具有延展性。

    (2)聚四氟乙烯(PTFE)電絕緣性能

           在廣闊的溫度和頻率范圍內,聚四氟乙烯具有優異的電絕緣性能。由于聚四氟乙烯分子鏈中的氟原子對稱,均勻分布,不存在固有的偶極距,使介質損耗角正切tgδ和相對介電常數εr在工頻109HZ范圍內變化很小。從室溫到300℃之間,聚四氟乙烯的tgδ值實際變化很小,而εr隨溫度升高有所下降。

    (3)聚四氟乙烯(PTFE)的耐熱性

           聚四氟乙烯具有相當高的耐熱性和耐低溫性能。聚四氟乙烯的耐熱性在現有的工程塑料中是很高的。它雖在200℃時開始有微量的分解物出現,但從200℃至熔點327℃以上溫度,其分解速度仍然非常緩慢,幾乎可以忽略不計;只是在400℃,才發生顯著的分解,每小時的重量損失約為0.01%。經熱分解的聚四氟乙烯,平均分子量有所下降,結晶度則有所增加??估瓘姸冉档?。當在300℃加熱一個月,其抗拉強度約下降10%~20%;在260℃下長期加熱,其抗拉強度基本不變。因此,從熱分解的觀點來看,聚四氟乙烯可以在300℃下短期的使用,在260℃下則可長時間的連續使用。若從熱變形的觀點看,在負荷不大的情況下,聚四氟乙烯可以在260℃下長期連續的使用;在負荷較大時,熱變形顯著,其使用溫度就相應的降低。聚四氟乙烯在-200℃這樣的極低的溫度下,不硬脆仍具有令人滿意的機械強度和柔軟性。

           可見,用聚四氟乙烯做絕緣的電線,完全可以在-60~+260℃下使用。

    (4)聚四氟乙烯(PTFE)的耐化學穩定性

           聚四氟乙烯具有突出的耐化學穩定性,它不受強腐蝕性的化學試劑侵蝕,亦不與之發生任何作用,它也完全不受王水、氫氟酸、濃硫酸、氯磺酸、熱的濃硫酸、沸騰的苛性鈉溶液氯氣以及過氧化氫的作用。即使在高溫下, 聚四氟乙烯也能保持很好的耐化學穩定性,只有在高溫下的氟元素和熔融的鉀鈉等堿金屬與之發生作用。

    (5)聚四氟乙烯(PTFE)的力學性能

           由于聚四氟乙烯大分子之間的相互吸引力較小,因此他只有中等的抗拉強度。聚四氟乙烯塑料的抗拉強度和伸率是符合電線電纜的使用要求的,在高溫下,當溫度不超過250℃時, 聚四氟乙烯的力學性能變化不大;當溫度超過327℃時,由于聚四氟乙烯失去結晶結構,其力學性能突然變壞,如重新冷卻至327℃以下,力學性又可復原。

    (6)聚四氟乙烯(PTFE)的耐濕和耐水性

           有很好的耐濕性和耐水性,聚四氟乙烯本身透濕性和吸水性極微,放在水中浸泡24H后,吸水性實際等于零,浸水后的絕緣電阻基本不變,是其他材料所不及的。

    (7)聚四氟乙烯(PTFE)耐氣候性

           耐氣候性優良。在大氣環境中,由于聚四氟乙烯分子中不存在光敏基團,臭氧也不能與其作用,使其在炎熱高溫的熱帶和濕熱帶氣候條件下, 聚四氟乙烯可不加保護長期的使用,性能不變.

    (8)聚四氟乙烯(PTFE)的其他性能

           聚四氟乙烯雖然有很多的優點,但作為電線電纜絕緣材料還有一些缺點,例如:聚四氟乙烯加工比較困難,工藝性能較差,不能連續擠制,生產效率低;在連續負荷作用下有冷流現象,耐切割性不良;耐電游離性能及耐輻射性能不佳,因此, 聚四氟乙烯的應用范圍受到了限制.

           聚四氟乙烯(PTFE)在電線電纜中應用

           聚四氟乙烯具有各種優異的性能,頻率范圍廣,高低溫使用范圍寬,化學穩定性優異,電絕緣強度高,耐大氣老化性好,因此用聚四氟乙烯做絕緣的電線都具有上述優異性能。用聚四氟乙烯做絕緣的電線廣泛用于宇宙航空中的各類布線。美國的軍用標準MIL-W-22759中大部分電線都用此類電線。其突出的優點是耐溫等級高達250℃,在此溫度下長期使用其機械強度和電性能不受影響,同時低溫性能優異,此電線能在低溫60℃下長期的使用。其次由于聚四氟乙烯頻率范圍寬度大,常用做同軸電纜的絕緣。


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