氟塑料(聚四氟乙烯)的性质

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术培训讲座 作者:剑气书生

       氟塑料(聚四氟乙烯)俗称塑料王,其商品名称是Teflon,是四氟乙烯的聚合物,为白色或灰白色的物质。它是在高压下由三氯甲烷与氢氟酸聚合制成四氟乙烯(粉末),在370℃时,将得到的四氟乙烯粉末装模、烧结,产生一种坚韧的、非热塑性和非多孔性的树脂。聚四氟乙烯虽然大多是结晶体,但却没有熔点。它的塑性随温度升高而增加,而机械性能则急剧变坏。而且在高于327℃时,转变为非流动无定形的胶状物。在高于400℃时,聚四氟乙烯分解,放出有毒的挥发性氟化物气体。它的低温性能也很好,温度低于-80℃时仍能保持其韧性。

        表23给出了聚四氟乙烯的某些性质。

        由于聚四氟乙烯的结构是致密的,因此它有优良的真空性能。它的渗透率很低,它在室温下的蒸气压和放气率都很低,比橡胶和其它塑料都要好。其25℃时的蒸气压为10-4Pa,350℃时为4×10-3Pa。

        聚四氟乙烯与其本身或与钢之间的摩擦系数很低,对钢的摩擦系数为0.02~0.1,可用作无油轴承材料,也可用于真空动密封,但必须保证有良好的导热性(或用改性氟塑料),以避免因摩擦过热而损坏。

 

表23  聚四乙烯性质
性  质
温度(℃)或成形
数  值
单  位
结构


密度
工作温度
比热
热导率
线热膨胀系数
抗拉硬度
杨氏模量
电阻率
电击穿强度
电介质常数
永久变形
用环作试验区


≤327℃
>327℃
>400℃





90℃



60~108Hz

(55×75×2)
20℃
100℃
结晶体
无定形胶状物
分解
2.1~2.2
-80~250
0.25
6×10-4
1500×10-7
140~350
4300~5200
>1019
20
2

用1.96×107Pa力
2
12



g·cm-3

cal·g-1·℃-1
cal·cm-1·s-1·℃-1
-1
kg·mm-2
kg·mm-2
Ω·cm



持续24h
%
%

        聚四氟乙烯的弹性和压缩性不如橡胶,而且在高负荷时趋于流动,甚至破裂。当加载高于3 MPa时,产生残余变形,加载到20 MPa左右时,会被压碎。因此聚四氟乙烯一般只用作带槽法兰的垫片材料,而且负荷不超过3.5 MPa。用于静密封的结构形式如图6所示。

        聚四氟乙烯具有良好的电绝缘性能。它的电阻率极高,电介质损耗很低,由于聚四氟乙烯不吸附和不吸收水蒸气(不吸水也不被水浸润),因此即使在100%的相对湿度下,表面电阻率仍很高。这一特性及其抗飞弧性,使得聚四氟乙烯特别适用于各种需要绝缘的场合。

聚四氟乙烯(氟塑料)的各种密封型式

图6:聚四氟乙烯(氟塑料)的各种密封型式 

       聚四氟乙烯的化学性质十分稳定,这一点优于任何其它的弹性塑料材料。它与所有已知的酸和碱(包括三大强酸和氢氟酸)都不发生反应。聚四氟乙烯不会受潮,也不溶解于任何已知的溶剂(但能溶解于熔融的碱金属)。聚四氟乙烯不可燃、无毒,只有当加热温度高于400℃时能放出有毒气体。由于聚四氟乙烯的性质不活泼,因此只能采用特殊的方法对它粘接。在粘接时应注意粘接剂的最高工作温度。

        聚四氟乙烯能用普通的刀具进行高速切削加工。在聚四氟乙烯烧结成形时加入不同的添料(如石墨、玻璃纤维、铜粉等),可得到改性聚四氟乙烯,主要是改善其机械性能和热学性能。

        在真空技术中,聚四氟乙烯可用作密封垫片、永久或移动的引入装置的密封、绝缘元件和低摩擦的运动元件等。聚四氟乙烯的应用温度范围为-50~200℃,其最高工作温度可达到250℃。

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