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聚四氟乙烯板

聚四氟乙烯板

聚四乙烯板（又称铁氟龙、特氟龙、teflon、特氟隆、F4等），是指用聚四氟乙烯分散没药树，以有机溶剂为助剂，用模压法成型的或将模压法、液压法成型的毛坏再经车削或滚压加工而制得的一种板材。该板材分为模压板（SFB-1)和车削板（SFB-2）两种。

聚四氟乙烯（PTFE）是由罗伊·普伦基特（Roy J. Plunkett）于1938年4月6日发现的；1944年，杜邦创立了PTEE树脂的商标“TEFLON”；1946年后，该材料开始被大规模运用。该材料具有优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性等特点，其已广泛用于化工、石油、纺织、电子电气、医疗、机械以及航空航天等各领域。聚四氟乙烯板适合于-180℃~+250℃温度下，用作各种腐蚀介质中工作的衬垫、密封件和润滑材料、以及在各种频率下使用的电绝缘零件。

聚四氟乙烯无毒害，具有生理惰性。由于高温裂解时产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯，使用时注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火，不粘炊具必须要在低于260℃温度时使用。

简史

源起

聚四氟乙烯是在化学家们研究制冷剂时发现的。1851年，John Gorrie博士取得“在热带气候中的人工制冰装置”美国专利权，可以认为该发明是现代家用冰箱的先驱。19世纪末，比利时化学家Swartz建立了把氟引入到有机化合物的化学，使氟碳致冷剂工业首次达到了商业化地步。不过，20世纪初使用的这些制冷剂常常因泄漏而排放出可燃、有毒和令人厌恶的气体；这种背景下，1928年，通用汽车公司冰箱部要求Midgely和Henne寻找一种无色、无臭、无味、无毒和不燃的致冷剂。两年后，二人在亚特兰大美国化学学会会议上提出一篇论文，指出某些氯氟碳化合物具有独特的性能，可用作致冷剂。

发现

1932年，罗伊·普伦基特（Roy J. Plunkett）（F4发现者）从曼彻斯特大学毕业，主修化学专业；同年秋，其进入俄亥俄州州立大学研究院，4年后获得有机化学哲学博士学位。普伦基特毕业后进入杜邦，在杰克逊实验室当一名化学研究者，被分配从事氟碳方面的工作，开发CClF2CClF2致冷剂的代用品。1938年4月6日，普伦基特在制备测试CClF2CHF2的过程中，先通过化学反应制备了约100磅的四氟乙烯（TEE），因实验过程中需要弄清TEE用量及是否用完，他和助手偶然发现了钢瓶内壁的白色粉末。经过几周的实验室试验，证明了这些白色粉末是TEE按某种方式聚合所得。后来，普伦基特与杜邦公司联系，该公司表示对聚合物有很大兴趣，且其在短时间内开发了PTEE的加工和应用的实验室工艺技术。

发展

第二次世界大战时期，曼哈顿计划的早期阶段需要一种改进材料，用在生产和处理UF6装置中，作为垫片、密封和衬里，PTEE较为符合需要，杜邦对其研究继续进行，并建立了生产和提纯TEE、把TEE聚合成PTEE、把聚合物加工成实用型材的中试工厂，PTEE优异的性能使之在二次世界大战期间被列为军需品，最初的用途是火炮炮弹近发引信的锥休包覆材料。由于军事和其它的政府利益，后来人们才知道1941年2月4日，美国专利及商标局批准了普伦基特的PTEE合成材料专利。1944年，杜邦公司创立了PTEE没药树的商标“TEFLON”。1946年解密后，普伦基特发表了叙述PTEE的化学、生产和加工工艺技术的论文，美国专利局批准了约30项专利。这一年后，又有大量的PTEE论文被发表，且该材料被大规模开发。1950年，西弗吉尼亚洲帕克斯堡的第一个PTEE工业化工厂投产。

现状

PTEE制品与人类日常生活密切相关，从烧菜锅到电线绝缘和汽车垫片，从防污水布到天棚屋顶，从滑雪服、航天服到营救生命的人体器官。具有异常性能和用途的PTEE成为推动现代经济手段的组成部份，影响着建筑、医药、能源、环境保护、防火、宇宙飞船、电子、军事以及其它各个方面。

性质

聚四氟乙烯，英文名称为polytetrafluoroethylene（PTFE），中文别称为特氟隆，英文别称为teflon，其分子式：（CF）n，结构式为-[-CF2-CF2-]n-。

物理性质

聚四氟乙烯为白色粉状或粒状半透明结晶，结晶度90%～95%。其有两个相转变点，第一个相变在约19℃，第二个转变（包括结晶相）发生在约30℃。熔点327℃，沸点400℃，低温不变脆，在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能。折射率1.35，密度2.1～2.3g/cm（固体）。不吸湿，不溶于强酸、强碱和有机溶剂（包括魔酸，即氟梯磺酸）。表面张力非常小，不粘附任何物质，有良好的非粘着性和绝缘性。

化学性质

聚四氟乙烯具有良好的耐热性、耐候性和耐化学腐蚀性。除熔融钠和液氟外，能耐其他一切化学药品，包括强酸、强碱、王水、强氧化剂的腐蚀。在水中煮沸也不起变化。不受强酸和强碱影响。耐热性好，工作温度250～269℃，加热至415℃时，即缓缓分解，高温裂解时聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯，还产生少量剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯。全氟碳化合物中碳一碳键和碳一氟键的断裂需要分别吸收能量346.94kJ/mol和484.88kJ/mol，聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。聚四氟乙烯的耐辐射性能较差（104拉德），受高能辐射后引起降解，其电性能和力学性能均明显下降。

理化指标

聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上，一般为数百万（聚合度在104数量级，而一般聚乙烯仅在10）。HG/T2899—1997《聚四氟乙烯材料命名》规定聚四氟乙烯按聚合方法、加工方法、挤出压力、平均粒径、体积密度、填料种类等特征进行命名，分为悬浮聚合、分散聚合，有模塑、挤出和其他加工方法，粒度分为\u003c10μm，10～100um，101~300μm，301～700um，\u003e700um等五种规格，体积密度分为600g/L，601～800g/L，V800g/L三种规格。有本色料，带填料有玻璃纤维、石墨、青铜、二硫化铝和碳纤维五种。

性能参数

优点

优良的耐高低温性能

它是发现最早、生产量最大的耐高、低温塑料，能在250℃下长期使用，在300℃下短期使用，它能长期使用的温度范围为-200～250℃。

优良的耐化学腐蚀性

它在强酸王水中、强碱浓氢氧化钠中，以及原子能工业中的强腐蚀剂五氟化轴中都不被分解，不溶于任何溶剂。

摩擦系数低

它的摩擦系数比两块磨得最光滑的不锈钢的摩擦系数小一半，磨损量只是它的1%。

优异的介电性能

一片0.25mm厚的薄膜，就能耐500V的高压，比尼龙的介电强度高1倍。

缺点

F4的耐辐射性能较差（104拉德），受高能辐射后引起降解，其电性能和力学性能均明显下降。聚四氟乙烯板的力学性能低，不能单独作为结构材料使用，且在无压力作用下，其连续使用温度小于260℃。

外观

聚四氟乙烯板外表应平整、质地均匀，不允许有裂纹、泡、分层和机械损伤；允许有轻微云斑状的松紧现象；允许在10×10（厘米）2的面积上存在直径小于或等于2.毫米杂质2个。聚四氟乙烯车削板面的刀痕和波纹不得影响性能指标。

应用领域

材料用途

F4的强度较低，但加填料后能提高其机械强度，并且硬度也能增加3倍。由于聚四氟乙烯耐高、低温，因此可用作输送液氢管道的垫圈和软管、宇宙飞行员登月服的防火涂层。用石墨矿填充的聚四氟乙烯，能作压缩机无油润滑活塞环，使用寿命可达15000h；用青铜填充的四氟乙烯，可做轴承罩轴瓦、轴承垫、公路和铁路桥梁的滑动衬垫。另外，由于聚四氟乙烯有优良的耐腐蚀性能，故可用作化工厂的高温输送管道、石油化工管件的接头、丁字弯管接头、防腐衬垫、元素电解槽的电极隔板，还可做成耐高温的微小电容器。

板材用途

由于F4PTFE优异的耐高低温性能和化学稳定性、很好的电绝缘性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自润滑性等特点，其已广泛用于化工、石油、纺织、电子电气、医疗、机械以及航空航天等各领域，在上述应用领域已成为不可或缺的材料。聚四氟乙烯板适合于-180℃~+250℃温度下，用作各种腐蚀介质中工作的衬垫、密封件和润滑材料、以及在各种频率下使用的电绝缘零件。

毒性与防护

聚四氟乙烯无毒害，具有生理惰性。由于高温裂解时产生剧毒的副产物氟光气和八氟异丁烯，使用时注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火，不粘炊具必须要在低于260℃温度时使用。其生产加工助剂全氟辛酸（PerfluorooctanoicAcid，PFOA，或称为“C8”）有毒，为2B类致癌物，PFOA会残留于人体短至四年，长达半生的时间，可以导致肾癌、睾丸癌、溃疡性结肠炎、高胆固醇、先兆子痫等。

参考资料

中国PTFE发展现状综述.中国氟硅有机材料工业协会官方网站.2023-12-06

扬中铁氟龙塑胶有限公司.扬中铁氟龙塑胶官网.2023-12-13

聚四氟乙烯模压板的产品介绍.德创PTEE官网.2023-12-13

聚四氟乙烯模压板.北阳PTEE网站.2023-12-13