PTFE制品

PTFE为PTFE单体的高结晶聚合物，是一种白色有蜡状感觉的热塑性塑料。

PTFE分子链结构中与碳链相结合的全是氟原子，分子链的规整性和对称性极好，大分子链为线性结构，几乎没有支链，容易形成有序的排列，故极容易结晶，结晶度高，为55%-75%。

在PTFE中，氖原子取代了聚乙烯中的氢原子，由于氟原子半径(0.064 nm)大于氢原了半径(0.028 nm)，使得碳-碳链由聚乙烯的平面的、充分伸展的曲折构象渐渐扭转到PTFE的螺旋构象。如图

PTFE螺旋结构

该螺旋构象正好包围在PTFE易受化学侵袭的碳链骨架外形成了一个紧密的完全“氟代”的保护层，这使聚合的主链不受外界任何试剂的侵袭，使PTFE具有其它材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度;同时，碳一氟键极牢固，其键能460.2KJ/mol，远比碳一氢键(41 OKJ/mol)和碳一碳键(372 KJ/mol)高，这使PTFE具有较好的热稳定性和化学惰性；另外氟原子的电负性极大，加之PTFE单体具有完美的对称性而使PTFE分子间的吸引力和表面能低，从而使PTFE具有极低的表面摩擦系数和低温时较好的延展性，同时也使得PTFE的耐蠕变能力较差，容易出现冷流现象；PTFE的无分支对称主链结构也使得较它具有高度的结晶性，使PTFE的加工比较困难。

PTFE的结构和组成决定其具有如下特性:
(1)耐高温性能。260℃以下不会发生热老化现象；
(2)突出的热稳定性能。可在-250℃-260℃范围内长期使用；
(3)耐化学药品性优良，为目前所知高分子材料中耐腐蚀性最好的，除了能与熔融的 碱金属、氟和强的氟化介质，以及高于300℃的氢氧化钠反应外，几乎对所有的强酸、强碱、强氧化剂、油脂、酮、醚、醇等即使在高温下也成惰性;
(4)低渗透性。除了对与其组成相似的氟碳化合物有较高的渗透性外，对大部分仪体和液体的渗透性较小；
(5)耐候性。不受气候影响，可在任何气候下暴露10年以上；
(6)耐高压。静态密封可达60MPa以上；
(7)不粘性。几乎所有粘性物质都不能粘附在它的表面上；
(8)电性能。具有良好的电绝缘性，较高的耐电弧性，体积电阻率大于1 X 10，欧姆·厘米，且不随温度而变化；
(9)自润滑性。在较宽的温度范围内具有低的摩擦系数；

PTFE具有的如上优点使其成为其它物质无法替代的防腐、密封以及摩擦材料。但是，PTFE也有其自身的缺点和不足。由于纯PTFE是结晶薄片与无序非晶相构成的带状聚合物，以及单体具有完美的对称性，使两相间分子力极弱，表面能较低，从而使PTFE产生了如下一些缺点:
(1)机械性能较差。PTFE械强度较低，仅为14-25MPa，回弹性较差，但断裂延伸率较大。原因在于PTFE线型聚合物结构有很强的结晶趋势，使得制品有延展性，机械强度较低。
(2)线胀系数较大。在-50℃-250℃之间，PTFE线胀系数达1.41 X 10 -2.16X 10.5 /℃，是钢铁的十三倍，故与其他材料复合易发生变形、开裂等现象；
(3)抗蠕变性差、易冷流。PTFE在连续载荷长期作用下易发生塑性变形和冷流，导致蠕变较大。PTFE的冷流现象是限制其广泛应用的主要原因之一；
(4)导热性差。导热系数仅0.24w/m2·k，易造成热膨胀、热疲劳和热变形；
(5)成型和二次加工困难，制品存在间隙(主要是因为PTFE分子中氟原子的电负性强、体积大、使分子的运动受到阻碍，在高于熔点的温度下，熔体粘度依然很高，流动性仍不好，所以成型后的PTFE制品中含有细孔，这样将导致流体的透过)。

PTFE结晶结构模型