PTFE-聚四氟乙烯簡介
聚四氟乙烯，英文名稱：Polytetrafluoroethylene，簡稱FTFE或F4。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。聚四氟乙烯（Teflon或PTFE），俗稱“塑料王”，是美國杜邦公司的彭勵格（Roy Joseph Plunkett）博士于1938年發明的，杜邦公司在1945年注冊了Teflon®(特富龍®)商標并商業化生產。
PTFE的分子式：
-[CF2 - CF2]n-
PTFE分子中F原子把C－C鍵遮蓋起來而且C－F鍵鍵能高特別穩定，除堿金屬與氟元素外它不被任何化學藥品侵蝕。
PTFE分子中F原子對稱，C－F中兩種元素共價相結合，分子中沒有游離的電子，整個分子呈中性。使PTFE具有優良的介電性能。由于PTFE分子外有一層惰性的含氟外殼，使它具有突出的不粘性能與低的摩擦系數。
聚四氟乙烯具有杰出的優良綜合性能，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤滑、優良的介電性能、很低的摩擦系數。在PTFE中加入任何可以承受PTFE燒結溫度的填充劑，它的機械性能可獲得大大的改善。同時，保持PTFE其它優良性能。填充的品種有玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖纖、聚酰亞胺、EKONOL…等，耐磨耗、極限PV值可提高1000倍。
聚四氟乙烯具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐 力。能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作，除熔融金屬鈉和液氟外，能耐其它一切化學藥品，在王水中煮沸也不起變化。
PTFE工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。一般應用于性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材等。 分散液可用作各種材料的絕緣浸漬液和金屬、玻璃、陶器表面的防腐圖層等。各種聚四氟圈、聚四氟墊片、聚四氟盤根等廣泛用于各類防腐管道法蘭密封。此外，也 可以用于抽絲，聚四氟乙烯纖維——氟綸（國外商品名為特氟綸）。
在聚四氟乙烯已廣泛應用于化工、機械、電子、電器、軍工、航天、環保和橋梁行業。
PTFE-聚四氟乙烯的特性
耐高溫 | 使用工作溫度達250℃。 |
耐低溫 | 具有良好的機械韌性，即使溫度下降到-196℃，也可保持5%的伸長率。 |
無毒害 | 具有生理惰性，作為*和臟器長期植入體內無不良反應。 |
力學性能，不粘附 | 光滑異常，連冰都比不過它，是固體材料中zui小的表面張力，不粘附任何物質。它的摩擦系數極小，僅為聚乙烯的1／5，這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。 |
絕緣性能優異 | 報紙厚的一層薄膜，便足以抵擋1500V的高壓電。 |
耐化學腐蝕和耐候性 | 除熔融的堿金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在300℃以上稍溶于全烷烴（約0.1g／100g）。 |
優異的耐候性 | 不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，有塑料中*的老化壽命。 |
電性能 | 聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。 |
耐輻射性能 | 聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射后引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。 |
PTFE-聚四氟乙烯的應用
化工防腐：
利用其耐藥品性：氟塑料在耐藥品性方面的應用早已不局限于制造密封圈、襯墊、管件，在其他需要耐腐蝕的部件(如管道)上的使用也日益增加。隨著原料和加工技術的進步，氟塑料的成型方式又擴大廠選擇幅度：如采用注射成型可大幅度提高生產效率，小批量生產時可采用切削加工工藝，聚四氟乙烯粘接和焊接技術的開發使制造大型貯槽和設備襯里有了可能，FEP粉末噴涂工藝使加工更加靈活、方便。半導體生產過程中防腐蝕、防污染已更多地采用氟塑料。
機械工業：
聚四氟乙烯的的摩擦系數小，其靜摩擦系數低于動摩擦系數，可用于低速高負荷領域，如在土建、化工、橋梁等結構件中可解決熱膨脹和震動引起的伸縮問題。具體應用有：
- 防污染機械(如紡織、造紙、制藥、食品機械)的軸承軸套；
- 輸送堿、溶劑等非潤滑液體的機械(如攪拌機、染色機、泵)；
- 在酸、堿等腐蝕性環境(如電鍍浴槽化工設備)下工作的軸套；
- 禁油潤滑(如制氧設備)；
- 元油潤滑(如超低溫冷凍機、液體燃料泵)；
- 油潤滑效果不良的環境下(加高溫干燥機、爐內臺午、爐內傳送帶)工作的滑動部件；
- 低速高負荷狀態下的滑動部件〔可動支承)。
電子電氣：
氟塑料是難燃材料，臨界氧指數高又耐腐蝕，可作電線的絕緣層。
ETFE、PVDF的絕緣電阻、絕緣強度都高，機械強度也優，可用于計算機、通信機電纜。利用其耐候性、耐輻照等特性可用于油井及核反應堆小的電纜。利用其高頻下相對介電常數與介電損耗均低的特點可用于通信設備、高頻電了儀器，將PTFE與炭黑、碳纖維這類導電物質混合可作為防靜電材料和發熱元件材料。PVDF也可制成壓電元件用于無線電行業及儀器儀表行業。
醫療器械：
- 人體代用動脈、靜脈血管、心臟膜；
- 內窺鏡、鉗導管，氣管；
- 其他管、瓶、濾布等醫療器材。
不粘性產品：
利用氟塑料的不粘性可以制造廚房設備(如不粘鍋、點心模具)、建筑物的外墻涂層、泡沫塑料成型模具、復印機輥筒等。此外在人造血管、心臟瓣片等醫學土物工程材料、氣體分離膜、防水透氣復合織物等方面的用途也日益廣泛。
國內外PTFE聚四氟乙烯產業現狀與改性前景
氟樹脂由于其*性能，產量與消費量快速增加，目前氟樹脂的消費量約為12萬噸，其中70%左右為聚四氟乙烯 （PTFE）。我國PTFE生產與研究起步較早，但是由于多種因素制約，生產規模和工藝技術整體水平比較低。
我國PTFE產業現狀
目前，國內主要生產廠家有上海三愛富股份有限公司、上海氯堿化工股份公司電化廠、濟南化工廠、晨光化工研究院二分廠、阜新化工廠等，年生產能力約為 7000噸。我國生產PTFE的基礎原料氟石資源豐富，近年來國內部分企業計劃引進技術，建設規模裝置，國外多家跨國公司也在或計劃在中國建設氟樹脂項 目，如浙江巨化引進俄羅斯技術合資建設年產能數千噸的聚四氟乙烯裝置、常熟氟化工園建成后，阿托菲納公司將進駐投資生產氟樹脂、日本大金公司投資 13.3億元在園區內投資建設聚四氟乙烯裝置已經于2002年投產，其它一些公司也紛紛提出入駐的意向，可以預計未來我國PTFE工業將迎來快速發展階 段。
PTFE加工與應用
PTFE的熔點高、熔融粘度很大，且對于無定形狀態下的剪切很敏感，容易產生熔體破裂，因此不能采用熔融擠壓、注射成型等常規的熱塑性塑料成型工藝，只能采用類似粉末冶金的方法進行燒結成型。
填充的PTFE的制造與PTFE的成型一樣，可以采用預成型、自由燒結加工，也可以采用柱塞擠出法成型，上述加工工藝一般適合于一定壁厚的產品，而不適應于PTFE薄膜的加工。
PTFE的改性研究
盡管PTFE具有良好的物化性能，但是也存在一些缺陷，如其機械性能較差、線膨脹系數較大、耐蠕變性差、易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困難等，使其應 用受到一定限制。隨著我國PTFE產能快速增加，加強PTFE改性技術研究與應用，開發新型的PTFE復合材料，已經成為目前國內PTFE的研究與發 展方向。可以通過增強、填充、復配和共混等多種手段對PTFE進行改性，以彌補自身缺陷，主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。
一、表面改性
PTFE極低的表面活性和不粘性限制了其與其他復合材料的復合，因此必須對PTFE材料進行一定的表面改性，以提高其表面活性。常用技術有（a），表面活 化技術：可以采用高能射線的輻射使其表面脫氟，在一定裝置和條件下與其他材料氟化接枝；用一些惰性氣體的低溫等離子處理PTFE材料，發生碳-氟或碳-碳 鍵的斷裂，生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其潤濕性和粘接性；將PTFE浸入熔融的*中，在適宜溫度下處理形成具有一定活性的活化 層；PTFE在一定配比的氫氧化鈉、二丙烯基三聚氰胺混合液中加熱處理，可以提高其表面活性；PTFE經過一定強度和時間的電暈處理，可以形成可膠接的活 化層。（b），化學腐蝕改性：將PTFE經過一定化學試劑處理可以提高其表面活性，這些化學試劑可以是金屬鈉的氨溶液、萘鈉四氫呋喃溶液、堿金屬汞齊等。（c），表面沉積改性：將PTFE浸漬在某些金屬氫氧化物的膠體溶液中，使得膠體粒子沉積在PTFE表面，從而增大其濕潤性，改善其表面活 性，而易于與其他材料復合。上述表面改性方法主要適應于PTFE薄膜，改性后的薄膜廣泛應用于化工防腐襯里、密封制品及潤滑裝置的設計與制造中。
二、填充改性
目前填充PTFE制品是產量zui大的PTFE樹脂產品，通過在PTFE樹脂填充無機類、金屬類和有機高聚物類等不同填料來改善PTFE的耐壓性、耐磨性和冷 卻性。這些填料要求能經受住PTFE的燒結溫度、不與PTFE反應、另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。值得注意的是，在國外，PTFE填 充技術都是由PTFE樹脂生產廠家完成，而我國則都是由加工生產企業來完成。
填充材料主要有：無機填充材料，主要有玻璃纖維、石墨、二硫化鉬和碳纖維等；金屬填充材料，通常采用鐵、銅、鉛、鉬、鎢、銀等金屬及其氧化物來填充PTFE，尤其是銅及其合金zui為常用；有機填充材料主要是有機纖維和高分子聚合物。
三、共混改性
共混改性主要是利用PTFE的優異特點對一些樹脂進行合金化處理，目前研究與應用前景看好，如PTFE/PA、PTFE/POM、PTFE/PC、PTFE/PI、PTFE/PPO、PTFE/PEEK、PTFE/PPS、PTFE/PES等合金產品層出不窮。
PTFE改性聚甲醛（POM）：
POM具有*的力學、化學和電性能，廣泛應用于汽車、電子、精密機械和建材。國內采用冷壓-熱燒結工藝研制出一系列不同 PTFE含量的的POM/PTFE的共混物，可以明顯改善摩擦磨損性能、韌性、抗蠕變性和外觀；還有通過高速混合PTFE和增韌增容改性后的POM擠出造 粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨損性能得到現狀改善，其改善機理在于PTFE轉移膜的形成；國外通過機械共混方法制備多種POM/PTFE共混 物，即POM分別與PTFE、涂覆偶聯劑PTFE、經過化學處理的PTFE等數種PTFE共混，結果表明經過化學反應處理的、加偶聯劑的PTFE與POM 之間產生很強的粘附作用，具有非常優異的性能。
PTFE改性聚苯硫醚（PPS）：
PPS缺點在于耐沖擊性能較差、而且加工成型困難。由于PTFE惰性表面很難與PPS進行粘接，日本從提高表面親和力的觀點出發，采用增溶劑以降低兩相界面張力，并采用在高剪切速率下進行混煉的技術，使該非相容體系合金化。
國內利用PPS粉與混合劑混磨后，加入PTFE粉制成涂料，使得涂層具有優異的摩擦磨損性能、附著性、柔韌性和防粘性，其混合劑一般采用乙醇、水、二氧六 環十二烷基磺酸鈉的體系。PTFE/PPS合金解決了PPS熔體流動速率高、難以直接模塑成型的問題，在300℃以上仍能保持較高的力學性能，主要用于耐 腐蝕的泵、閥、墊圈，以及動態密封、軸套、汽車引擎閥蓋、色譜儀滑動密封件和導向件等。
PTFE改性聚酰胺（PA）：
PA添加PTFE主要是提高其滑動性，據資料介紹，當PTFE填充量大于10%時候，PA的減摩耐磨性明顯得到提高，如在 PA體系中同時添加能于、與其部分相容的線型低密度聚乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%，PTFE10%，二者協同效應非常好，無論是從提高復合材料的性 能，還是降低成本方面考慮，都是非常理想的改性方法。
PTFE改性聚酰亞胺（PI）：
PI作為一種新型的工程塑料主要用于航空航天工業，近年來應用拓展到電子、汽車等領域。國外由33%PTFE、2%炭黑和 65%可溶性PI組成的復合材料是摩擦磨損性能十分優異的無油潤滑材料，如國外rtp公司采用熱塑性聚酰亞胺與PTFE進行共混或添加其他磨耗劑與填料的 技術開發了rtp4200系列產品，可用于汽車發動機罩下部件、航空航天設備和辦公電子設備等。
PTFE改性聚醚醚酮（PEEK）：
PEEK復合材料在航空航天、電子電氣等領域獲得廣泛應用。國內研究單位利用PEEK的良好力學性能和高耐熱性、 PTFE的低摩擦系數，配以助劑改進加工工藝，通過熔融共混制備PEEK/PTFE共混物，并用玻璃纖維/碳纖維混合纖維增強以提高其力學性能，開發一種 工藝性能好且能注射成型的無油潤滑、耐高溫、低摩擦的材料，用作高溫發動機部件。
PTFE改性聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)：
PMIA是一種力學性能、耐高溫性遠高于其他脂肪族的聚酰胺，為了進一步改善材料的摩擦學性能，需要采用 潤滑性填料改善摩擦磨損性能。國內利用高速混合裝置使PMIA粉末PTFE充分混合，并通過壓縮澆鑄得到樣品，經過實驗表明，當PTFE含量為20%時候 共混物具有zui低的摩擦系數。
PTFE改性線型低密度聚乙烯(LLDPE)：
采用PTFE對LLDPE改性可以有效延長其壽命，如果國外報道利用γ射線輻射粉體PTFE，同時用硅烷偶 聯劑處理，用表面處理后的PTFE填充改性LLDPE后，不僅可以提高PTFE和LLDPE的粘接性，又可以提高共混物的力學性能，通過測試LLDPE的 加工性和紫外線穩定性得到明顯提高。
另外，PTFE與其他多種工程塑料的共混國內外也進行大量研究，如PTFE與無定型高聚物聚醚砜（PES）進行共混，可以明顯提高PES的潤滑性能，英國ICI公司和日本住友化學相繼開發出PTFE改性的系列耐磨耗的PES新產品；PTFE與聚苯醚（PPO）共混物特別適合制成整體和大型軸承部件；聚（鄰 苯二甲酸-二酚基丙烷）樹脂是一種非晶性透明聚合物，具有很多優異性能，采用PTFE改性后，可明顯提高其耐化學性和自潤滑性；日本帝人化成開發的 PTFE與聚碳酸酯共混合金特別適宜生產機械、車輛、電器等設備的齒輪凸輪和軸承等制品。
在線型PTFE鏈上引入少量非氟基團，進行嵌段接枝以破壞其對稱性，從而得到可熱塑性塑料加工方法加工的改性PTFE，加工性能大為改善，日益受到業內重視，另外如PTFE分散液、PTFE微粉和膨脹型PTFE等因為加工性能優異倍受重視。
