氟原子對(duì)聚乙烯分散樹(shù)脂性能的影響

氟原子對(duì)聚乙烯分散樹(shù)脂性能的影響

0氟原子的作用原理沱苯（ptf）是一種具有優(yōu)良和廣泛能的特殊聚丙烯，被稱(chēng)為“塑料王”。聚四氟乙烯結(jié)構(gòu)式為(CF2CF2)n,在聚四氟乙烯分子中,CF2單元按鋸齒形狀排列,由于氟原子的范德瓦爾斯半徑比氫原子稍大,原子之間范德瓦爾斯作用力較大,產(chǎn)生較強(qiáng)的排斥力,所以相鄰的單元不能完全按反式交叉取向,而是形成一個(gè)螺旋狀的構(gòu)象。由于氟原子具有合適的原子半徑,使每一個(gè)氟原子恰好能與間隔的碳原子上的氟原子緊靠,這樣的構(gòu)象使氟原子能包圍在碳-碳主鏈周?chē)?形成一個(gè)低表面能的保護(hù)層。氟原子保護(hù)著易受侵蝕的碳原子鏈,使聚四氟乙烯具有各種優(yōu)異的性能:寬廣的使用溫度(長(zhǎng)期使用溫度-180~250℃)、高度的化學(xué)穩(wěn)定性、卓越的電絕緣性、理想的防黏性、優(yōu)秀的自潤(rùn)滑性、長(zhǎng)期的耐大氣老化性、良好的不燃性和適中的機(jī)械強(qiáng)度等。目前,聚四氟乙烯材料已廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防軍備、石油化工、電子電器、交通運(yùn)輸、機(jī)械、能源、建筑、紡織、食品、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域。1分散樹(shù)脂和未燃燒帶的特點(diǎn)1.1纖維化的拉伸聚四氟乙烯分散樹(shù)脂是四氟乙烯(TFE)單體在加有分散劑的水中,通過(guò)分散聚合工藝首先生成0.1~0.4μm的初級(jí)粒子,再凝集成幾百μm的細(xì)粉顆粒。這種細(xì)粉顆粒是由纖維線(xiàn)團(tuán)組成,在機(jī)械力作用下可拉伸成極細(xì)的絲,這一過(guò)程被稱(chēng)為纖維化。由于聚四氟乙烯分散樹(shù)脂具有這樣的成纖性,在剪切力作用下,分散樹(shù)脂顆粒之間可形成具有相當(dāng)強(qiáng)度的絲網(wǎng)結(jié)構(gòu),這一特性賦予了聚四氟乙烯分散樹(shù)脂獨(dú)特的加工方式和制品用途。1.2未燒結(jié)帶的制備聚四氟乙烯未燒結(jié)帶是指未經(jīng)過(guò)燒結(jié)步驟的一類(lèi)膜帶制品,由聚四氟乙烯分散樹(shù)脂制備。聚四氟乙烯分散樹(shù)脂添加助擠劑后,經(jīng)過(guò)預(yù)成型、糊膏擠出、壓延、烘干、拉伸、定型等步驟制備出未燒結(jié)帶。與燒結(jié)后的聚四氟乙烯相比,未燒結(jié)帶的密度較低,柔軟性好,易于與其他材料通過(guò)纏繞等方式結(jié)合,可直接使用或作為制備下一步制品的中間產(chǎn)品。2非結(jié)晶區(qū)的分類(lèi)和應(yīng)用2.1聚乙烯螺紋密封未燒結(jié)帶聚四氟乙烯螺紋密封用未燒結(jié)帶又稱(chēng)生料帶、密封帶、止瀉帶,由美國(guó)杜邦公司于1961年首先研制成功,在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM-D-6585中被歸類(lèi)為Ⅰ型帶,厚度一般為0.05~0.2mm,表觀(guān)密度一般為0.25~1.6g/cm3。聚四氟乙烯螺紋密封未燒結(jié)帶的主要制備步驟如圖1所示。聚四氟乙烯螺紋密封帶利用聚四氟乙烯分散樹(shù)脂在外力作用下可產(chǎn)生剩余形變的特性,主要用于各種輸送強(qiáng)氧化、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)管道螺紋絲口的氣液密封,現(xiàn)在已成為化工、建筑等領(lǐng)域常用的材料。我國(guó)從20世紀(jì)六七十年代開(kāi)始研究聚四氟乙烯螺紋密封帶的加工,目前已成為全球最大的產(chǎn)品供應(yīng)國(guó),產(chǎn)品產(chǎn)能超過(guò)全球產(chǎn)能的一半。2.2射頻同軸線(xiàn)纜聚四氟乙烯低介損帶在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM-D-6585中被歸類(lèi)為Ⅱ型帶,厚度一般為0.0502~0.254mm,密度一般為0.6~0.8g/cm3。聚四氟乙烯低介損帶主要用于高品質(zhì)射頻同軸線(xiàn)纜的制備。射頻同軸線(xiàn)纜廣泛應(yīng)用于廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、儀表等領(lǐng)域,用作設(shè)備內(nèi)外信號(hào)傳輸。射頻同軸線(xiàn)纜內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體處于同心位置,電磁能量局限在內(nèi)外導(dǎo)體之間的介質(zhì)內(nèi)傳播,因此,具有衰減小、屏蔽性能高、使用頻帶寬及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。射頻同軸線(xiàn)纜內(nèi)外導(dǎo)體間的絕緣介質(zhì)是決定線(xiàn)纜性能的關(guān)鍵,該層絕緣介質(zhì)需要具備一定的絕緣能力、較低的介電常數(shù)、較小的介電損耗、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。聚四氟乙烯的介電常數(shù)和介電損耗都很低,而且受溫度及頻率的影響很小,非常適合充當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體間的絕緣介質(zhì)。目前,較為高端的射頻同軸線(xiàn)纜基本采用聚四氟乙烯作為絕緣層。2.3聚乙烯繞包帶聚四氟乙烯繞包帶在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM-D-6585中被歸類(lèi)為Ⅲ型帶,厚度一般為0.05~0.508mm(常用厚度為0.05~0.15mm),密度一般為1.5~1.7g/cm3。聚四氟乙烯繞包帶主要應(yīng)用于絕緣、防腐等領(lǐng)域,用于制備各種特種耐溫線(xiàn)纜(如小截面航空航天線(xiàn)纜、海底線(xiàn)纜、核級(jí)線(xiàn)纜、軍工線(xiàn)纜、超高壓線(xiàn)纜等)的絕緣層、化工管道防腐蝕襯層以及其他制品的潤(rùn)滑防黏層和耐候?qū)?。由聚四氟乙烯繞包帶所制備的線(xiàn)纜可在-150~260℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。2.4密度大時(shí)長(zhǎng)cmp聚四氟乙烯纏繞帶是以密封為主要用途的未燒結(jié)帶,厚度一般為0.4~0.8mm,密度大于1.5g/cm3。聚四氟乙烯纏繞帶主要應(yīng)用于制備金屬纏繞墊,所制備的纏繞墊在高溫、深冷或冷熱頻繁交變、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等惡劣工況條件下,用作閥門(mén)、泵、換熱器、塔、人孔、手孔等法蘭連接處理想的靜密封部件。2.5密度0.7.2聚四氟乙烯彈性帶也是以密封為主要用途的未燒結(jié)帶,制備方法與螺紋密封帶基本相同,但是彈性帶的厚度較厚,厚度一般為0.5~10mm,密度一般為0.6~1.2g/cm3。聚四氟乙烯彈性帶主要適用于中低壓力下,各種搪瓷襯里、玻璃襯里、塑料襯里、橡膠襯里、石墨襯里及不銹鋼、鈦鋼的塔、熱交換器、反應(yīng)釜、各種管道和管道配件等法蘭面及異形接觸面的密封,尤其適用于表面加工精度較差、不平整區(qū)域較大、形狀不規(guī)則、螺栓緊固力不易用足或不宜過(guò)大的大口徑設(shè)備的法蘭面密封,以及強(qiáng)腐蝕介質(zhì)和不能被絲毫污染的流體密封。2.6拉伸帶在其他領(lǐng)域的應(yīng)用聚四氟乙烯雙向拉伸帶又稱(chēng)雙拉膜、微孔膜,它于20世紀(jì)70年代后期首先由美國(guó)W.L.Gore公司研制開(kāi)發(fā)成功。聚四氟乙烯雙向拉伸帶的制備步驟如圖2所示。聚四氟乙烯分散樹(shù)脂的結(jié)晶呈折疊鏈排列,在一定溫度和拉伸力作用下,折疊著的分子鏈被拉開(kāi)成纖維狀結(jié)構(gòu),纖維狀分子鏈相交成為纖維的結(jié)點(diǎn),纖維與結(jié)點(diǎn)之間的空隙就是微孔。不同尺寸的微孔孔徑和聚四氟乙烯優(yōu)異的綜合性能賦予了聚四氟乙烯雙向拉伸帶強(qiáng)大的氣液分離和氣固分離能力。依托這種能力,聚四氟乙烯雙向拉伸帶在環(huán)保、防護(hù)、化工、食品、生物、醫(yī)學(xué)、特種服裝等行業(yè)的富集、提純、分離、凈化等方面擁有巨大的市場(chǎng)潛力。在環(huán)保領(lǐng)域,隨著我國(guó)大氣和水污染的不斷加劇,在防污減排的壓力下,各行業(yè)對(duì)過(guò)濾分離材料性能的要求越來(lái)越高。在工業(yè)除塵方面,與傳統(tǒng)的濾料相比,以聚四氟乙烯雙向拉伸帶為濾料制備的除塵設(shè)備具有過(guò)濾效率高、壓力損失低、清灰周期長(zhǎng)、清灰時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),可大大降低電能消耗,該類(lèi)除塵設(shè)備主要可應(yīng)用于電力、鋼鐵、水泥、供熱、垃圾焚燒等企業(yè),用作工業(yè)窯爐中高溫氣體的除塵;在水處理方面,采用聚四氟乙烯雙向拉伸帶制備的水處理設(shè)備可處理含有多種復(fù)雜成分和油污的污水、廢水,主要應(yīng)用于油田、化工廠(chǎng)、藥廠(chǎng)、試劑廠(chǎng)等企業(yè)的污廢水處理。在建筑領(lǐng)域,聚四氟乙烯雙向拉伸帶由于具有阻燃性好、膜材強(qiáng)度高、彈性模量較低,有利于形成復(fù)雜曲面、使用溫度范圍廣且耐老化、表面能低、自清潔性好、透聲性能優(yōu)異、透光率高達(dá)13%、熱能反射率達(dá)73%且熱吸收量很少等諸多優(yōu)異性能,可作為建筑采光頂用膜材料。國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”共使用了約5.3萬(wàn)m2的聚四氟乙烯雙向拉伸帶,這層聚四氟乙烯雙向拉伸帶不僅有效弱化了陽(yáng)光下鋼結(jié)構(gòu)形成的巨大陰影,使“鳥(niǎo)巢”的整體美學(xué)效果趨于完美,而且很好地改善和調(diào)控了“鳥(niǎo)巢”內(nèi)的聲學(xué)效果。在高端服裝領(lǐng)域,由于聚四氟乙烯雙向拉伸帶擁有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu),它具有非常優(yōu)異的防水透濕性能,防水透濕性是指服裝面料在一定壓力的水作用下,不被水滲透,而人散發(fā)的汗液蒸汽可通過(guò)該層面料擴(kuò)散到外界,不在體表和面料之間聚集。除防水透濕性外,聚四氟乙烯雙向拉伸帶還具有卓越的防風(fēng)、保暖及防核生化性能。基于諸多優(yōu)異性能,聚四氟乙烯雙向拉伸帶已被廣泛應(yīng)用于高端特種服裝領(lǐng)域,如高檔的風(fēng)衣、夾克、登山裝、滑雪裝、帽子、鞋材、防護(hù)服等。在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,聚四氟乙烯雙向拉伸帶具有非常優(yōu)異的生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性及柔韌性,近年來(lái)成為重要的生物功能材料。目前,聚四氟乙烯雙向拉伸帶已廣泛用作促進(jìn)人體病理和創(chuàng)傷組織或器官恢復(fù)、促進(jìn)骨折愈合以及燙(燒)傷治療的功能膜。田田采用聚四氟乙烯雙向拉伸帶作為創(chuàng)面覆蓋材料,結(jié)果表明,聚四氟乙烯雙向拉伸帶引起的炎性反應(yīng)及異物反應(yīng)較小,置于受損創(chuàng)面上未見(jiàn)不良反應(yīng),可以將其作為創(chuàng)面覆蓋材料。王新木等將聚四氟乙烯雙向拉伸帶應(yīng)用于牙即刻種植體,臨床實(shí)驗(yàn)表明,聚四氟乙烯雙向拉伸帶具有良好的骨再生效果。除上述領(lǐng)域,聚四氟乙烯微濾膜在飲用水處理、海水淡化水前處理、化學(xué)試劑純化、特種分析檢測(cè)、軍用雷達(dá)天線(xiàn)等領(lǐng)域都有非常廣闊的應(yīng)用前景。3滌綸產(chǎn)品方面聚四氟乙烯未燒結(jié)帶是一類(lèi)重要的特種高分子產(chǎn)品,其應(yīng)用涉及軍事工業(yè)和民用的諸多領(lǐng)域。我國(guó)是聚四氟乙烯未燒結(jié)帶產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)大