氟原子对聚乙烯分散树脂性能的影响

氟原子对聚乙烯分散树脂性能的影响

0氟原子的作用原理沱苯（ptf）是一种具有优良和广泛能的特殊聚丙烯，被称为“塑料王”。聚四氟乙烯结构式为(CF2CF2)n,在聚四氟乙烯分子中,CF2单元按锯齿形状排列,由于氟原子的范德瓦尔斯半径比氢原子稍大,原子之间范德瓦尔斯作用力较大,产生较强的排斥力,所以相邻的单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个螺旋状的构象。由于氟原子具有合适的原子半径,使每一个氟原子恰好能与间隔的碳原子上的氟原子紧靠,这样的构象使氟原子能包围在碳-碳主链周围,形成一个低表面能的保护层。氟原子保护着易受侵蚀的碳原子链,使聚四氟乙烯具有各种优异的性能:宽广的使用温度(长期使用温度-180~250℃)、高度的化学稳定性、卓越的电绝缘性、理想的防黏性、优秀的自润滑性、长期的耐大气老化性、良好的不燃性和适中的机械强度等。目前,聚四氟乙烯材料已广泛应用于航空航天、国防军备、石油化工、电子电器、交通运输、机械、能源、建筑、纺织、食品、医药等诸多领域。1分散树脂和未燃烧带的特点1.1纤维化的拉伸聚四氟乙烯分散树脂是四氟乙烯(TFE)单体在加有分散剂的水中,通过分散聚合工艺首先生成0.1~0.4μm的初级粒子,再凝集成几百μm的细粉颗粒。这种细粉颗粒是由纤维线团组成,在机械力作用下可拉伸成极细的丝,这一过程被称为纤维化。由于聚四氟乙烯分散树脂具有这样的成纤性,在剪切力作用下,分散树脂颗粒之间可形成具有相当强度的丝网结构,这一特性赋予了聚四氟乙烯分散树脂独特的加工方式和制品用途。1.2未烧结带的制备聚四氟乙烯未烧结带是指未经过烧结步骤的一类膜带制品,由聚四氟乙烯分散树脂制备。聚四氟乙烯分散树脂添加助挤剂后,经过预成型、糊膏挤出、压延、烘干、拉伸、定型等步骤制备出未烧结带。与烧结后的聚四氟乙烯相比,未烧结带的密度较低,柔软性好,易于与其他材料通过缠绕等方式结合,可直接使用或作为制备下一步制品的中间产品。2非结晶区的分类和应用2.1聚乙烯螺纹密封未烧结带聚四氟乙烯螺纹密封用未烧结带又称生料带、密封带、止泻带,由美国杜邦公司于1961年首先研制成功,在美国标准ASTM-D-6585中被归类为Ⅰ型带,厚度一般为0.05~0.2mm,表观密度一般为0.25~1.6g/cm3。聚四氟乙烯螺纹密封未烧结带的主要制备步骤如图1所示。聚四氟乙烯螺纹密封带利用聚四氟乙烯分散树脂在外力作用下可产生剩余形变的特性,主要用于各种输送强氧化、强腐蚀性介质管道螺纹丝口的气液密封,现在已成为化工、建筑等领域常用的材料。我国从20世纪六七十年代开始研究聚四氟乙烯螺纹密封带的加工,目前已成为全球最大的产品供应国,产品产能超过全球产能的一半。2.2射频同轴线缆聚四氟乙烯低介损带在美国标准ASTM-D-6585中被归类为Ⅱ型带,厚度一般为0.0502~0.254mm,密度一般为0.6~0.8g/cm3。聚四氟乙烯低介损带主要用于高品质射频同轴线缆的制备。射频同轴线缆广泛应用于广播、电视、雷达、导航、仪表等领域,用作设备内外信号传输。射频同轴线缆内导体与外导体处于同心位置,电磁能量局限在内外导体之间的介质内传播,因此,具有衰减小、屏蔽性能高、使用频带宽及性能稳定等优点。射频同轴线缆内外导体间的绝缘介质是决定线缆性能的关键,该层绝缘介质需要具备一定的绝缘能力、较低的介电常数、较小的介电损耗、性能稳定、寿命长等特点。聚四氟乙烯的介电常数和介电损耗都很低,而且受温度及频率的影响很小,非常适合充当内外导体间的绝缘介质。目前,较为高端的射频同轴线缆基本采用聚四氟乙烯作为绝缘层。2.3聚乙烯绕包带聚四氟乙烯绕包带在美国标准ASTM-D-6585中被归类为Ⅲ型带,厚度一般为0.05~0.508mm(常用厚度为0.05~0.15mm),密度一般为1.5~1.7g/cm3。聚四氟乙烯绕包带主要应用于绝缘、防腐等领域,用于制备各种特种耐温线缆(如小截面航空航天线缆、海底线缆、核级线缆、军工线缆、超高压线缆等)的绝缘层、化工管道防腐蚀衬层以及其他制品的润滑防黏层和耐候层。由聚四氟乙烯绕包带所制备的线缆可在-150~260℃温度范围内长期使用。2.4密度大时长cmp聚四氟乙烯缠绕带是以密封为主要用途的未烧结带,厚度一般为0.4~0.8mm,密度大于1.5g/cm3。聚四氟乙烯缠绕带主要应用于制备金属缠绕垫,所制备的缠绕垫在高温、深冷或冷热频繁交变、强腐蚀介质等恶劣工况条件下,用作阀门、泵、换热器、塔、人孔、手孔等法兰连接处理想的静密封部件。2.5密度0.7.2聚四氟乙烯弹性带也是以密封为主要用途的未烧结带,制备方法与螺纹密封带基本相同,但是弹性带的厚度较厚,厚度一般为0.5~10mm,密度一般为0.6~1.2g/cm3。聚四氟乙烯弹性带主要适用于中低压力下,各种搪瓷衬里、玻璃衬里、塑料衬里、橡胶衬里、石墨衬里及不锈钢、钛钢的塔、热交换器、反应釜、各种管道和管道配件等法兰面及异形接触面的密封,尤其适用于表面加工精度较差、不平整区域较大、形状不规则、螺栓紧固力不易用足或不宜过大的大口径设备的法兰面密封,以及强腐蚀介质和不能被丝毫污染的流体密封。2.6拉伸带在其他领域的应用聚四氟乙烯双向拉伸带又称双拉膜、微孔膜,它于20世纪70年代后期首先由美国W.L.Gore公司研制开发成功。聚四氟乙烯双向拉伸带的制备步骤如图2所示。聚四氟乙烯分散树脂的结晶呈折叠链排列,在一定温度和拉伸力作用下,折叠着的分子链被拉开成纤维状结构,纤维状分子链相交成为纤维的结点,纤维与结点之间的空隙就是微孔。不同尺寸的微孔孔径和聚四氟乙烯优异的综合性能赋予了聚四氟乙烯双向拉伸带强大的气液分离和气固分离能力。依托这种能力,聚四氟乙烯双向拉伸带在环保、防护、化工、食品、生物、医学、特种服装等行业的富集、提纯、分离、净化等方面拥有巨大的市场潜力。在环保领域,随着我国大气和水污染的不断加剧,在防污减排的压力下,各行业对过滤分离材料性能的要求越来越高。在工业除尘方面,与传统的滤料相比,以聚四氟乙烯双向拉伸带为滤料制备的除尘设备具有过滤效率高、压力损失低、清灰周期长、清灰时间短等优点,可大大降低电能消耗,该类除尘设备主要可应用于电力、钢铁、水泥、供热、垃圾焚烧等企业,用作工业窑炉中高温气体的除尘;在水处理方面,采用聚四氟乙烯双向拉伸带制备的水处理设备可处理含有多种复杂成分和油污的污水、废水,主要应用于油田、化工厂、药厂、试剂厂等企业的污废水处理。在建筑领域,聚四氟乙烯双向拉伸带由于具有阻燃性好、膜材强度高、弹性模量较低,有利于形成复杂曲面、使用温度范围广且耐老化、表面能低、自清洁性好、透声性能优异、透光率高达13%、热能反射率达73%且热吸收量很少等诸多优异性能,可作为建筑采光顶用膜材料。国家体育场“鸟巢”共使用了约5.3万m2的聚四氟乙烯双向拉伸带,这层聚四氟乙烯双向拉伸带不仅有效弱化了阳光下钢结构形成的巨大阴影,使“鸟巢”的整体美学效果趋于完美,而且很好地改善和调控了“鸟巢”内的声学效果。在高端服装领域,由于聚四氟乙烯双向拉伸带拥有独特的微孔结构,它具有非常优异的防水透湿性能,防水透湿性是指服装面料在一定压力的水作用下,不被水渗透,而人散发的汗液蒸汽可通过该层面料扩散到外界,不在体表和面料之间聚集。除防水透湿性外,聚四氟乙烯双向拉伸带还具有卓越的防风、保暖及防核生化性能。基于诸多优异性能,聚四氟乙烯双向拉伸带已被广泛应用于高端特种服装领域,如高档的风衣、夹克、登山装、滑雪装、帽子、鞋材、防护服等。在临床医学领域,聚四氟乙烯双向拉伸带具有非常优异的生物相容性、化学稳定性及柔韧性,近年来成为重要的生物功能材料。目前,聚四氟乙烯双向拉伸带已广泛用作促进人体病理和创伤组织或器官恢复、促进骨折愈合以及烫(烧)伤治疗的功能膜。田田采用聚四氟乙烯双向拉伸带作为创面覆盖材料,结果表明,聚四氟乙烯双向拉伸带引起的炎性反应及异物反应较小,置于受损创面上未见不良反应,可以将其作为创面覆盖材料。王新木等将聚四氟乙烯双向拉伸带应用于牙即刻种植体,临床实验表明,聚四氟乙烯双向拉伸带具有良好的骨再生效果。除上述领域,聚四氟乙烯微滤膜在饮用水处理、海水淡化水前处理、化学试剂纯化、特种分析检测、军用雷达天线等领域都有非常广阔的应用前景。3涤纶产品方面聚四氟乙烯未烧结带是一类重要的特种高分子产品,其应用涉及军事工业和民用的诸多领域。我国是聚四氟乙烯未烧结带产品的生产和消费大