四氟

四氟

化合物質
四氟是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。俗稱“塑料王”,是一種以四氟乙烯作為單體聚合制得的高分子聚合物。白色蠟狀、半透明、耐熱、耐寒性優良,可在-180~260ºC長期使用。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點,幾乎不溶于所有的溶劑。同時,聚四氟乙烯具有耐高溫的特點,它的摩擦系數極低,所以可作潤滑作用之餘,亦成為了易清潔水管内層的理想塗料。聚四氟乙烯的基本結構為.-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-.聚四氟乙烯廣泛應用于各種需要抗酸堿和有機溶劑的,它本身對人沒有毒性,但是在生産過程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被認為可能具有緻癌作用。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列,由于氟原子半徑較氫稍大,所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向,而是形成一個螺旋狀的扭曲鍊,氟原子幾乎複蓋了整個高分子鍊的表面。聚四氟乙烯在-196~260℃的較廣溫度範圍内均保持優良的力學性能,全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。
  • 中文名:四氟(聚四氟乙烯)
  • 外文名:polytetrafluoroethylene
  • 适用領域:
  • 所屬學科:
  • 英文縮寫:PTFE
  • 分子式:(C2F4)n
  • 熔點:320℃~345℃
  • 比重:2.15~2.20
  • 分子量:5×10^5~9×10^6
  • 用途:潤滑材料、電絕緣件、電容介質等

化學品性質

聚四氟乙烯相對分子質量較大,低的為數十萬,高的達一千萬以上,一般為數百萬(聚合度在104數量級,而聚乙烯僅在103)。一般結晶度為90~95%,熔融溫度為327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列,由于氟原子半徑較氫稍大,所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向,而是形成一個螺旋狀的扭曲鍊,氟原子幾乎複蓋了整個高分子鍊的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于19℃時,形成13/6螺旋;在19℃發生相變,分子稍微解開,形成15/7螺旋。

雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJ/mol,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時,聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率(%)每小時分别為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見,聚四氟乙烯可在260℃長期使用。由于高溫裂解時還産生劇毒的副産物氟光氣和全氟異丁烯等,所以要特别注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火。

力學性能

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-碳鍊分子間作用力極低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。聚四氟乙烯在-196~260℃的較廣溫度範圍内均保持優良的力學性能,全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。

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,隻在300℃以上稍溶于全烷烴(約0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,對氧、紫外線均極穩定,所以具有優異的耐候性。

電性能

聚四氟乙烯在較寬頻率範圍内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。

物理性質

聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。

耐輻射性能

聚四氟乙烯的耐輻射性能較差(104拉德),受高能輻射後引起降解,高分子的電性能和力學性能均明顯下降。

聚合

聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的,用以分散反應熱,并便于控制溫度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2壓力下進行,可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑,也可以用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑,例如全氟辛酸或其鹽類。

應用領域

聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型;也可制成水分散液,用于塗層、浸漬或制成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建築、紡織、食品等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,絕緣材料,防粘塗層等。

化學性質

絕緣性:不受環境及頻率的影響,體積電阻可達1018歐姆·厘米,介質損耗小,擊穿電壓高。

耐高低溫性:對溫度的影響變化不大,溫域範圍廣,可使用溫度-190~260℃。

自潤滑性:具有塑料中最小的摩擦系數,是理想的無油潤滑材料。

表面不粘性:已知的固體材料都不能粘附在表面上,是一種表面能最小的固體材料。

耐大氣老化性,耐輻照性能和較低的滲透性:長期暴露于大氣中,表面及性能保持不變。

不燃性:限氧指數在90以下。

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