聚三氟氯乙烯

第一章 聚三氟氯乙烯基礎(chǔ)信息梳理

1.1?產(chǎn)品概述

聚三氟氯乙烯（PCTFE）是三氟氯乙烯的聚合物。英文縮寫PCTFE。熔融溫度213℃，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性和耐候性，可在-196-125℃長期使用 ，機(jī)械強(qiáng)度和硬度優(yōu)于聚四氟乙烯，制成薄膜則有較好透明度和較低透氣速率。PCTFE是結(jié)晶性的高分子，熔點(diǎn)為218.33℃，密度為2.13g/cm3（克/立方厘米）。

其最早研究開發(fā)并生產(chǎn)的熱塑性氟塑料。首篇制備報告是由法國法本公司于1937年發(fā)表的。其后美國在執(zhí)行曼哈頓計(jì)劃過程中，對其制備技術(shù)路線及產(chǎn)品性能做了大量研究工作，1942年由3M公司投入生產(chǎn)，以Kel-F商標(biāo)出售。當(dāng)時主要用于鈾同位素分離材料。其后俄羅斯、法國、德國和日本的產(chǎn)品相繼問世。 中國在1959年開始研制PCTFE樹脂，1960年試驗(yàn)成功，1966年建成年產(chǎn)25tPCTFE樹脂的生產(chǎn)裝置。

PCTFE在室溫下對大多數(shù)活潑的化學(xué)品呈惰性，而在212T以上可被少數(shù)幾種溶劑溶解，也可被一些溶劑溶脹，尤其是氯化過的溶劑。PCTFE具有優(yōu)異的阻隔氣體的能力，其膜產(chǎn)品的水蒸汽透過性在所有透明塑料膜中是最低的。其電性能與其它全氟聚合物相似，但介電常數(shù)和損耗因數(shù)稍高，尤其是在高頻時。PCTFE可制作厚的（1/8英寸）光學(xué)透明制件。

1.2?產(chǎn)品性能

PCTFE的基本性能，除與它的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還取決于其分子量及結(jié)晶度。

1. 機(jī)械性能

PCTFE的常溫機(jī)械性能優(yōu)于PTFE ，其壓縮強(qiáng)度大，冷流較小，壓縮回彈率也比較大，具有良好的彈性恢復(fù)力。但是，由于PCTFE是結(jié)晶性高分子，因此其機(jī)械性能受溫度影響很大，并且還會因結(jié)晶度、分子量的高低而有一定的差異。成型時進(jìn)行驟冷，則可形成結(jié)晶度較低的透明制品：緩慢冷卻，則形成半透明的高結(jié)晶度成型品。一般來說，其拉伸強(qiáng)度與硬度會隨著結(jié)晶化的推進(jìn)而增大但延伸率卻會下降。

2. 熱性能

PCTFE 的熱熔融溫度（Tm）為211-216℃，玻璃態(tài)溫度 （Tg）為 71-99°C。在250°C高溫條件下，PCTFE仍能保持良好的熱穩(wěn)定性能。但從 130°C起開始出現(xiàn)結(jié)晶，在 160-200°C溫度范圍內(nèi)結(jié)晶速度最快，隨著結(jié)晶度的增加，脆性逐漸增大。因此其長期使用溫度應(yīng)保持在130°C以下；若使用溫度超過200°C，將會逐漸地分解而遭損壞。

3. 耐低溫性

在液氮、液氧和液化天然氣中不發(fā)生脆裂、不蠕變，在一定條件下能在接近絕對零度（-273°C）下使用。

4. 耐腐蝕性

高氟含量使PCTFE能耐幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)和氧化劑。可在酸、堿或者氧化劑中長時間浸漬而不發(fā)生任何變化，僅在高溫下能為熔融堿金屬、氟元素及三氟化氯所腐蝕，在高溫條件下與苯及苯的同系物、多鹵化物接觸時產(chǎn)生溶脹。

5. 滲透性

在所有塑料中，PCTFE的水蒸氣滲透率是最低的，不滲透任何氣體，是一種良好的屏障聚合物。

6. 電氣性能

在電氣性能方面，PCTFE的介電常數(shù)與介電損耗因子在很寬的頻率范圍內(nèi)都比較小，絕緣電阻與介電擊穿電壓等電氣性能優(yōu)良，并且?guī)缀醪皇軠囟然驖穸鹊挠绊?，是一種遠(yuǎn)比傳統(tǒng)材料更能承受苛刻條件的高頻絕緣材料。

7. 光學(xué)性能

PCTFE具有優(yōu)良的光學(xué)性能，3mm厚的PCTFE塑料片是光學(xué)透明的，2μm厚的薄膜能透過1-4μm肌紅外光95%，它的紫外光吸收率也很低。

8. 耐氣候性

PCTFE還有良好的耐氣候性，它暴露在戶外陽光下一年對性能仍無任何影響。

1.3?生產(chǎn)工藝簡述

聚三氟氯乙烯是三氟氯乙烯的均聚物，主要以懸浮法、乳液法等聚合方法制得。

1.3.1?懸浮聚合法

該法用于制備高分子量聚三氟氯乙烯。在聚合釜中加入水，引發(fā)劑過硫酸銨，還原劑焦亞硫酸鈉及pH緩沖劑，然后加入三氟氯乙烯進(jìn)行懸浮聚合。

1.3.2?乳液聚合法

三氟氯乙烯100份、水30份、引發(fā)劑過硫酸鉀2.0份、乳化劑過氟辛酸2.4份，調(diào)節(jié)到pH為7，于30℃聚合20h后，得穩(wěn)定的聚三氟氯乙烯乳液，粒徑0.1um。

第二章 聚三氟氯乙烯下游應(yīng)用梳理

2.1 聚三氟氯乙烯涂料

PCTFE涂層具有優(yōu)異的化工防腐性能，可以涂覆在金屬及其他塑化、淬火驟冷時涂層不破裂的材料表面。PCTFE涂料可采用懸浮液噴涂、浸涂、刷涂或采用靜電噴涂，按涂件形狀結(jié)構(gòu)的不同，選用不同的涂覆工藝，先涂覆，后燒結(jié)?？墒┯糜诜磻?yīng)罐、貯罐、反應(yīng)塔、管子、各種容器、鼓風(fēng)機(jī)、滾筒等。

2.2?耐腐蝕泵、閥門

由PCTFE制造的離心泵、液壓泵具有極為優(yōu)良的耐腐蝕性能，可用于輸送不含固體顆粒、溫度不高于100℃的任意濃度的各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑等腐蝕介質(zhì)，特別是用于輸送氫氟酸，最能發(fā)揮其優(yōu)良性能，為一般襯膠泵、不銹鋼、玻璃、氯化聚醚等泵所不及。PCTFE已廣泛應(yīng)用于防腐蝕閥門（球閥、截止閥和隔膜閥等）的制作。

2.3?包裝材料（PCTFE薄膜）

美國Allied Chem公司生產(chǎn)的商品名為“Aclar”的三氟氯乙烯共聚物和均聚物薄膜廣泛用于對水份作用敏感的制品和零件的包裝。例如，美國TekniPlex公司用Allied Chem公司生產(chǎn)的氟聚合物與聚氯乙烯和聚乙烯作成層合材料用于兒童用維生素的泡罩型包裝來防止維生素的受潮和褪色。 [4]日本日東電工公司用PCTFE生產(chǎn)不透水汽的膜Nitoflon，它用于包裝電氣組件、太陽能收集器和顯示器的保護(hù)層及場致發(fā)光組件等的封裝材料。

2.4?電纜包覆材料

意大利ABUSLEME JULIO A等以PCTFE為主要材料加入成核劑的方法對電纜進(jìn)行包覆。在進(jìn)行電纜外包覆過程中因其發(fā)泡而成為良好的絕緣層，這種方法可顯著改善使用發(fā)泡劑所帶來的負(fù)面影響，例如殘存在電纜絕緣層中的發(fā)泡劑使氟材料本身的優(yōu)良介電特性變差。另外因在電纜包覆過程不使用發(fā)泡劑，而使包覆工藝大大簡化。

2.5?新型塑料

比利時METZ JEAN-YUES等用偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚合成新型塑料，用在電纜及光學(xué)纖維的外包裝、管材制造、貯藏及運(yùn)輸容器的包覆、農(nóng)用或建筑用單層或多層薄膜的擠出等方面。它既具有偏氟乙烯均聚物所具有的優(yōu)異機(jī)械性能、高的化學(xué)穩(wěn)定性及優(yōu)良耐紫外線等特性，又改善了偏氟乙烯彎曲性差的缺點(diǎn)。

2.6?伸線劑

日本中川光太郎等把三氟氯乙烯的低聚物制成水性分散液用于伸線劑及伸線前處理劑，它與傳統(tǒng)的伸線劑相比較具有對環(huán)境污染小、毒性小、安全性高、分散穩(wěn)定性優(yōu)異等特點(diǎn)。

2.7 其他

PCTFE優(yōu)異的耐低溫性能，可用于制作液氮、液氧、液態(tài)燃料的密封材料；利用 PCTFE的機(jī)械穩(wěn)定性及優(yōu)良的光學(xué)性能，可用于制造帶絲扣的管、管件及透明視鏡、光學(xué)儀器等；其優(yōu)異的電器性能可用于制作在潮濕環(huán)境中使用的插件、印刷電路板等；還可用于制取氟氯油等。