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聚四氟乙烯(PTFE)又名“特氟龙”、“塑料王”,由于其耐高温、耐腐蚀、耐溶剂、高绝缘、生物惰性等特点,被广泛应用于各行业。
PTFE是仅由C和F两种元素通过共价结合而成的不含支链的高分子,图1为PTFE的分子链模型。
图1 PTFE分子空间结构
可以看出,PTFE呈高度对称的螺旋结构,而不是常见聚合物的平面之字形,这是由于PTFE碳链外围密集排布了F原子,从而导致PTFE结晶度可达96%-98%。
相较于聚偏氟乙烯(PVDF)主链上以-CF2-CH2-重复构成,PTFE主链上紧密连接着更多具有更高键能的的C-F键(485kJ/mol),而更高的键能意味着化学键更稳定,不容易被“破坏”。
图2 PVDF化学结构式
PART.1
“防御属性点满”——勇敢的PTFE如是说。
PTFE分子外一层惰性的含氟外壳使其具有优良的耐化学性和耐腐蚀性,除了熔融金属钠和液氟外,PTFE几乎不受任何化学试剂影响,即使在煮沸的王水中,其重量和性能也不会有任何变化。同时PTFE极耐老化和氧化,对各种射线辐射稳定,因此对耐腐蚀性有要求的场景中通常都能见到PTFE的身影。
PART.2
“对温度无感”——迟钝的PTFE如是说
PTFE同时具有耐高温和低温的特性使其可以应用在几乎任何温度环境,最高工作温度可达260℃,在380℃下也不会分解;最低工作温度可低至-160℃,即便在-196℃的低温下,仍能保持5%的伸长率。
PART.3
“污染物别来沾边”——高冷的PTFE如是说
作为固体材料中摩擦系数最低的材料,PTFE表面张力最小,几乎不粘附任何物质,由PTFE制成的不粘锅涂层已被广泛使用。
PART.4
“材料中的宝藏男孩”—低调的PTFE如是说
目前,PTFE的应用领域已非常广阔,通常可以在航空航天、石油化工、医药、机械电子、环保等等行业见到其身影。
由于PTFE无毒且生物相容性好,医疗领域将PTFE做成医疗器材和人造器官;半导体行业以PTFE膜为主要部件的臭氧发生器可为生产提供超高浓度臭氧水。环保行业中,以PTFE材料制成的中空纤维膜也逐渐应用在膜蒸馏、油水分离、物料回收以及污水处理中,并展现出极优的性能。