《高分子复合材料》课件-2.17 氟树脂的结构与性能

氟树脂的结构与性能氟树脂的种类氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物，它们有：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟（乙烯丙烯FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）树脂、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、乙烯一三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）。氟树脂的结构与性能氟树脂的高分子链上原子对称规整排列，一般是结晶性高分子。它的物理性能受分子量和结晶度的影响，所有种类的树脂都与分子结构有关。大分子中C-F键具有高的离解能力，以及氟原子的屏蔽效应和高的电负性，使聚合物具有优良的耐高低温性能，耐化学介质以及优良的介电能力，力学性能与其它塑料相比并不高，但可满足很多实际需要。氟树脂的结构与性能一般聚烯烃分子的碳链呈锯齿形，氟原子替代氢原子后，由于氟原子电负性大，相邻氟原子的相互排斥，主链C-C键角由120°变为107°，沿碳链作螺旋排布，使得碳链四周被氟原子包围，故氟树脂化学稳定性比较高。氟树脂的结构与性能氟树脂的性能还由两个主要因素控制:即氟原子高的电负性和较小的原子半径氟原子的2s和2p轨道与碳原子的相应轨道特别匹配，上述原因也导致氟原子特别低的可极化性。氟原子高的电负性氟原子高的电负性使得其核外电子和成键电子云被束缚，氟原子极化率低，氟碳化合物的介电常数和损耗因子均很小，使得其具有高温稳定性、化学惰性以及绝缘性。氟原子的原子半径由于氟原子的共价半径非常小，2个氟原子恰好把2个碳原子之间的空隙填满，使得反应试剂难以插入，有效地保护了C-C键。由于C-F键能比C-H键能大，氟原子的电子云对C-C键的屏蔽作用较氢原子强，使得C-F键很难被热、光以及化学物品等破坏。同时由于氟原子的共价半径非常小，2个氟原子恰好把2个碳原子之间的空隙添满，使得反应试剂难以插入，有效地保护了C-C键。氟原子的原子半径性能氟碳化合物的分子间凝聚力低，表面自由能低，难于被液体或固体浸润或粘着，表面磨擦系数小，使得氟树脂具有许多优异的性能。吸水性和透湿性氟塑料的吸水率和透湿性几乎为零。特别是聚三氟氯乙烯在塑料当中有最低的吸湿性。不粘性所有的粘接性物质都不能粘接它，这一特点在氟塑料中，又属聚四氟乙烯和聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物最特殊。耐气候性氟树脂对紫外线最稳定，在热带地区放置在室外数年，它的物理力学性能几乎看不出变化，特别是聚偏氟乙烯，耐气候性最好，适合在户外长期使用。摩擦系数低塑料有一个突出特点是具有低摩擦系数，在整个固体材料中摩擦系数最小，且动静摩擦系数接近，因此它是一种良好的减磨、自润滑轴承材料，特别突出的是聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯。聚四氟乙烯有“塑料之王”之称。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，其结构简式为（），具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氯外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异（能在正250℃至负180℃的温度下长期工作）。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。聚四氟乙烯PTFE抗冲强度高，但拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性比其它工程塑料差。有时加入玻璃纤维、青铜、碳和石墨来改善其特殊的机械性能。它的摩擦系数几乎比任何其它材料都低，具有很高的氧指数。

聚四氟乙烯其实