聚四氟乙烯(英语:Polytetrafluoroethylene,缩写为PTFE),俗称“塑胶王”,商标名Teflon,这种材料的产品一般统称作“不粘涂层”;是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了不沾锅和水管内层的理想涂料。
聚四氟乙烯的发现
1954年,热爱钓鱼的法国工程师格雷瓜尔,为防止钓线纠缠打结,将聚四氟乙烯涂在钓鱼线上,果然钓线特别光滑,轻轻一扯结就解开了。受此启发,他研制出将聚四氟乙烯涂在锅表面的办法,世界上第一只“不粘锅”就这样诞生了。
PTFE是所有塑料中摩擦系数最小的,其他物质很难在其表面附着。它一开始是被用于装腐蚀性化学物质的器皿的制作,后来被应用于火箭和导弹的防热材料的制造,用它来制作不粘锅其实是大材小用。
1938年,美国杰克逊实验室的化学家普伦基特在研发一种新型的制冷剂。他对氯氟烯烃产生了兴趣,因为四氟乙烯气体不稳定,他将四氟乙烯存放在干冰冷却的钢瓶里。有一天,普伦基特运用四氟乙烯生产氟氯化碳,装四氟乙烯的小钢瓶放在台秤上,通过流量计进入反应器。反应过程中他发现,四氟乙烯气体停止了流出,可是钢瓶重量一点没有变。出于好奇,普伦基特把钢瓶阀门拆下,把钢瓶锯开,结果发现了相当多的白粉末。这就是PTFE,四氟乙烯的聚合物,后来起名为:特氟龙。
PTFE被制造出来以后,人们发现这是一种超强的材料。
它十分耐寒,在-196℃的液氮中也有良好的机械韧性,保持5%的伸长率。它甚至能承受-268.785℃的液氦。
它耐高温,工作温度可以达250℃。
它特别耐腐蚀,对大多数化学药品和溶剂,表现出惰性。不论是硫酸、盐酸、硝酸、烧碱,都不能动它半根毫毛。化学稳定性超过了玻璃、陶瓷、不锈钢。在沸腾的王水中煮几十个小时,却依然如旧。
它特别难被浸湿,在水中浸泡一年,它不会膨胀,重量也不会增加。
它有良好的润滑性,是固体材料中摩擦系数最低的,也是表面张力最小的,不粘附任何物质。
它无毒害,具有生理惰性,作为人工血管和脏器长期植入体内没有不良反应。
此外,PTFE的介电性能也特别好,可以抵抗1500伏高压电,让它在电器中可以用作很好的绝缘材料。
PTFE的这些性能让它赢得了“塑料王”的美称!
聚四氟乙烯的应用
因为聚四氟乙烯在多方面的优异性能,所以它在化工、机械、电子、医学、纺织等工业中被广泛用作耐高低温材料、耐腐蚀材料、绝缘材料、医用材料、防粘涂层等。
1、用作防腐材料
PTFE材料克服了普通塑料、金属等耐腐蚀能力较差的缺点, 以其卓越的耐高低温和耐腐蚀性能, 已经成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。例如, 用于制造输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管以及作为高压容器、阀门、泵的密封件等。
2、用作无油润滑材料
因为PTFE材料的摩擦系数是已知固体材料中最低的, 所以这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑( 直接承受载荷) 的最理想材料。例如丹凯造纸、食品、纺织等工业领域的设备加润滑油容易使产品受到沾污, 所以使用PTFE 材料就解决了这一难题。
3、用作电子设备的高级介质材料
PTFE 固有的低损耗与介电常数使其成为电线和电缆的理想绝缘材料: 其独特的多孔结构可以使损耗和失真降至最低并使信号以近光速的速度进行传输, 并且具有热稳定性和机械柔韧性。同时, 聚四氟乙烯还可以降低总体互连的尺寸和重量, 是一种良好的填充介质材料。所以聚四氟乙烯制品被广泛应用于电信、计算机、测试与测量、国防、航空与航天市场等诸多高性能、高挑战性的领域。
4、用作医学材料
由于膨体P TF E 材料优良的机械性能、耐久性、稳定性和生物适应性, 不会引起机体的排斥, 对人体无生理副作用, 而且具有多微孔结构等特点, 从20 世纪70 年代开始首先被制成人造血管应用于临床, 现在, 由于其优异的性能,PTFE在医学上的应用越来越广泛。包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合等。例如, 比较常见的整容手术隆鼻和整形下颌就是采用PTFE作为填充材料。
5、用作防粘材料
PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力, 不粘附任何物质, 同时还具有耐高低温、无毒的优良特性, 所以丹凯PTFE 作为涂料常用作餐具的防粘内衬, 主要用于不粘锅和微波炉的内胆。
虽然PTFE材料具有其它材料无法替代的优异性能, 但是本身也存在着一定的缺点, 例如: 难熔融加工性、难焊接性和冷流性。丹凯随着材料应用技术的不断发展, 这些缺点正在逐渐被克服, 从而使它在石油化工、电子、医学、光学等多种领域的应用前景更加广阔。
5G时代的应用
2019年6月,工信部向中国移动、中国联通、中国电信和中国广电四大电信运营商发放5G牌照,标志着中国进入5G时代。我国4G基站数截止2018年达到327万座,5G基站数会在未来几年超过500万座。
什么是5G?5G是可以随时随地满足爆发式数据需求的网络,5G无线网络在移动和固网中会使用较高频段传输技术。要实现高频传输,必须使用低介电常数、低介质损耗材料。聚四氟乙烯的低吸湿性、电性能稳定性、化学惰性的优异性能非常适用于需要低衰减的数据传输电缆。作为目前有机材料中介电常数最低的材料之一,将在5G通信领域广泛应用于基站滤波器、高频高速PCB/FPC、5G芯片制程以及高频连接器、线缆等领域。
在5G基站建设过程中,除了在高频覆铜板、射频线缆、基站天线滤波器中的应用以外,PTFE作为绝缘介质还被应用于5G领域的各种连接器中。
目前海外PTFE主要生产企业有美国科慕、日本大金等,国内主要有巨化股份、东岳集团等。
文章来源: 铁氟龙管小姐姐,ChemicalBook,氟化工
参与评论
登录后参与讨论 0/1000