第3章-聚四氟乙烯.ppt

第三章工程塑料第10节聚四氟乙烯概况10.1聚四氟乙烯的定义与聚合10.2聚四氟乙烯的结构（重点）10.3聚四氟乙烯的性能（重点）10.4聚四氟乙烯的应用和改性10.1聚四氟乙烯的定义与聚合一定义聚四氟乙烯树脂是四氟乙烯的均聚物，其英文名称是polytetrafluoroethylene，缩写为PTFE，分子结构式一PTFE的聚合1.单体制备2.聚合方法10.2PTFE的结构一链构象结构1.原子半径和范德华半径的概念原子或基团范德华吸引力作用的范围称为范德华半径，其大小与原子或基团的体积有关（明显大于原子或基团的半径）。当两个原子或基团之间的距离小于它们的范德华半径之和时，就会产生排斥作用，称为一级近程排斥力。2.PE与PTFE化学结构对比3.PTFE的链构象特征3.PTFE的链构象特征3.PTFE的链构象特征4.PTFE的聚集态结构结晶度高，一般在55～75％范围，最高可达93～97％。低于19oC时是三斜晶形；高于19oC时是六方晶系，熔点为320～345oC。玻璃化转变温度（Tg）：-120、-65oC（120oC）。是大量结晶区和少量无定形区并存的聚合物。10.3PTFE的性能一PTFE的基本特征PTFE是白色不透明的蜡状粉末，密度为2.14～2.20g.cm-3，是树脂材料中最大的。二PTFE的力学性能三PTFE的热性能PTFE具有优异的耐热性和耐寒性，长期使用温度为-195～250oC。短期可以在300oC使用。260oC开始发生化学变化，超过350oC会降解。PTFE的线膨胀系数较大；而且还随着温度的提高而有明显的增大。四耐化学药品性、耐候性五电性能在所有塑料中电阻最大的；但耐电晕性不好，不适合做高压绝缘材料。七PTFE的加工性能PTFE的分子量大，分子刚性大，熔体黏度高，不能采用热塑性塑料熔融加工方法加工。PTFE采用类似金属粉末冶金的方法加工：先冷压成坯再进行烧结。冷却速率对PTFE的结晶度有很大影响，对最终性能也有很大的影响。PTFE的导热性较低，烧结时的升温速率不能过快，否则容易导致局部热分解。PTFE的线膨胀系数较大，烧结后冷却尺寸变化较大。PTFE膜材料是通过切削和压延工艺制备的。10.4PTFE的应用与改性二PTFE的改性PTFE的加工性差，不能热塑性加工。通过降低PTFE的分子结构规整性，降低分子链的刚性，提高熔体流动性。PTFE力学性能不高通过在PTFE中填充玻纤、石墨、二硫化钼、金属粉、液晶高分子等提高力学强度、耐磨损性、尺寸稳定性。PTFE毒性

PTFE常态下无毒，但当聚四氟乙烯烹调器具在温度达到260?℃之后便开始变质，并且在350?℃分解。其剥蚀物可令鸟致死，并可使人产生类似流感的症状。烹煮油、脂与奶油，温度到达200?℃产生烧焦与烟，而肉通常在200?–230?℃之间烧焦，若将空的烹调器具放置于炉火上，容易超出这个温度。生产聚四氟乙烯过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)可能具有致癌作用。这个发现到目前为止仍未定论。杜邦公司曾因该物质污染地下水，而遭到其位于俄亥俄与西维吉尼亚工厂外围的居民控告，并于2004年以3亿元和解。到目前为止，该物质尚未受到美国环境保护局规范。作业请从分子结构角度分析PTFE为什么具有耐高低温、耐腐蚀和不黏附的特点？为什么各项力学性能很低？当通过破坏PTFE分子结构的规整性提高其加工流动性后，其抗“冷流性”将如何变化，为什么？查阅文献回答：具有不黏附性的PTFE如何和其他材料黏合在一起？**聚四氟乙烯是在1938年由美国人R.J.Plumkett在研究氟制冷剂时偶然发现的。1950年美国Dupont（杜邦）公司首先生产出了工业化的聚四氟乙烯。四氟乙烯单体易爆、易自聚。储存时应该避免与氧接触、并加入阻聚剂。本体聚合，但易爆聚——工业上不采用。悬浮聚合，可得粒径为35～500μm的PTFE树脂颗粒。乳液聚合，可得粒径更小的PTFE树脂颗粒。乳化剂:全氟辛酸。致癌物质PE的分子结构式H原子范德华半径：0.12nmPTFE的分子结构式F原子范德华半径：0.135nmPE分子的平面锯齿形构象0.135×2＝0.27nm0.2534nmF原子完全对称排列，PTFE是非极性聚合物。C—F键的键能高（487kJ/mol,C—C键的键能为387kJ/mol)，具有极高的化学稳定性。F原子的半径是0.064nm，而C—C键的键长是0.136nm，通过螺旋形构象形成的F原子“筒状外壳”严密的屏蔽