Polytetrafluoroetylen (PTFE), även känd som "Teflon" och "plastkung", används allmänt i olika industrier på grund av dess höga temperaturresistens, korrosionsbeständighet, lösningsmedelsresistens, hög isolering, biologisk inerthet och andra egenskaper . PTFE är en grenfri polymerkomponering av endast två element, C och andra egenskaper; Atomer .
1. Struktur och egenskaper hos PTFE
1. Strukturella egenskaper
Polytetrafluoroetylen är en homopolymer av tetrafluoroetylen, som kan framställas med polymerisationsmetoder såsom suspensionsmetod, dispersionsmetod och emulsionsmetod .
Polytetrafluoroetylen är ett superstark material och den enda typen av fluoroplast som kan användas som teknisk plast .
2. Huvudegenskaper
Den relativa molekylvikten för PTFE är mycket stor, så den relativa molekylvikten har ingen uppenbar effekt på styrka, men kristalliniteten har en betydande effekt på styvhet, seghet, förlängning och styrka hos PTFE -produkter .
The density of PTFE is about 2.2g/cm3, the surface is smooth and waxy, and the contact angle with water is 114℃-115℃. PTFE is usually milky white and opaque, but the quenched product has a certain℃of transparency, almost no water absorption, low permeability to water vapor and nitrogen, and decreases with increasing densitet.
Draghållfastheten, förlängningen, elastisk modul, hårdhet, luftpermeabilitet, dielektrisk styrka osv. Produkten, därmed förbättrar dess mekaniska styrka . ptfe har en låg elastisk modul och är benägen att krypa . Creep är orsaken till att PTFE kan användas för tätning i packningar, råband, elastiska band, etc .}
Hårdheten hos PTFE är låg, men den kan förbättras genom att lägga till fyllmedel .
Friktionskoefficienten för PTFE är den minsta bland alla fasta material och förändras inte med temperaturen. Dess statiska friktionskoefficient är mindre än den dynamiska friktionskoefficienten. Därför startar PTFE-lager mjukt och har lågt motstånd. De kan användas som låghastighetslager med hög belastning och är ljudlösa när de roterar med låg hastighet.
PTFE: s värmeledningsförmåga är låg, vilket kan ökas på lämpligt sätt genom att tillsätta metallfyllmedel .
The melting point of PTFE is 327℃, the heat deformation temperature is 50-60℃(ISO R75 A method) or 130-140℃(B method), the operating temperature is -200-260℃, and it is non-flammable. PTFE has the highest thermal stability among thermoplastics, and there is little degradation at 204-327 examen, så ingen värmestabilisator krävs .
The relative molecular mass of polytetrafluoroethylene is relatively large, ranging from hundreds of thousands to more than 10 million, generally millions (the℃of polymerization is in the order of 104, while polyethylene is only 103). The general crystallinity is 90-95%, and the melting temperature is 327-342℃. The CF2 units in the polytetrafluoroethylene molecule are arranged in a zigzag shape. Since the radius of the fluorine atom is slightly larger than that of hydrogen, the adjacent CF2 units cannot be completely oriented in a trans-cross orientation, but form a spiral twisted chain, and the fluorine atoms almost cover the surface of the entire Polymerkedja . Denna molekylstruktur förklarar de olika egenskaperna hos polytetrafluoroetylen .
2. Applikationsfält för PTFE
PTFE har den bästa kemiska korrosionsbeständigheten, så den används mest i antikorrosionsmaterial och har ett brett utbud av tillämpningar; PTFE har utmärkta elektriska egenskaper, så det används som ett isolerande material i den elektroniska och elektriska industrin; PTFE har en liten friktionskoefficient och bra slitmotstånd, så det används för att tillverka slitstödmaterial, glidande delar och tätningar i maskinindustrin .
PTFE is widely used in bridges and buildings as a load-bearing support. In addition, according to the selective permeability of PTFE film after treatment, it can be used as a separation material to selectively pass through gas or liquid. Its porous membrane can be used for gas-liquid separation, gas-gas separation and liquid-liquid separation, and can also be used to filter corrosive Vätskor . Dessutom används PTFE också i stor utsträckning inom de medicinska, elektroniska och konstruktionsindustrin . kan PTFE -membran användas som mänskliga organ, inklusive konstgjorda blodkärl, hjärtventiler, etc .}
1. Tillämpning av PTFE i 5G -fältet
Det FR4 kopparklädda laminat som vanligtvis används i kommunikationsindustrin använder epoxiharts som substratmaterial, men förlusten är stor och är inte lämplig för högfrekvenskommunikation .
Kraven för högfrekventa kopparklädda laminat i 5G-fältet är låga dielektriska konstant och låg dielektriska förlustfaktor, och 5G-fältet har sina egna egenskaper (mikrovågs- och millimetervågapplikationer) och har högre krav för kopparklädda laminat .
Polytetrafluoroethylene resin is currently the polymer material with the lowest dielectric constant, and its dielectric properties and dielectric loss can meet the requirements of communication base stations in the 5G field. Therefore, PTFE is gradually used in high-frequency communications such as 5G, aerospace, and military industry, and the copper-clad laminates made of it are called high-frequency Copper-klädda laminat .
Dessutom används PTFE också ofta i 5G-fältet för att göra semi-flexibla koaxiella kablar, RF-koaxiella kablar, radarantennbrädor osv. .
2. Tillämpning av PTFE inom väteenergiindustrin
Inom vätenergi används PTFE huvudsakligen för tätning av alkaliska elektrolyser, såväl som för att stärka protonbytemembran i PEM -bränsleceller och vattenelektrolys .
I alkaliska elektrolyser är tätningspackningar de viktigaste komponenterna, som har både tätnings- och isoleringsfunktioner . läckage är en av de viktiga faktorerna som påverkar liv och säkerhet för alkaliska elektrolyzers . Komprimeringens resilience och creeping av tätning av greppar är viktiga indikatorer för mätning av tätning) alkaline tank sealing materials have undergone multiple iterations and upgrades such as asbestos rubber sheets-"cloth pads in one" diaphragm gaskets-polytetrafluoroethylene (PTFE) type filling gaskets. At present, the commonly used electrolyzer sealing gaskets in China are mainly PTFE type filling gaskets. PTFE är fylld och modifierad med armeringsfyllmedel såsom glasfiber, aluminiumoxid och grafit, och sedan formad och sintrad för att bilda tätningspackningar .
In fuel cells and PEM water electrolysis, proton exchange membranes are developing towards thinness, but the life of thin homogeneous perfluorosulfonic acid membranes cannot meet the requirements of fuel cells and PEM water electrolysis. At present, the fuel cell proton membranes on the market are often composite proton exchange membranes, using ePTFE as a composite material and perfluorosulfonic acid Membran . Expanderad polytetrafluoroetylenmembran (EPTFE) är en porös tredimensionell nätmikrostruktur med mikrometer eller submikrometernivåer .}
At present, the global ePTFE market is controlled by a few manufacturers such as Gore, Nitto Denko, and Donaldson in the United States. Domestic Pan Asia Microporous has successfully broken the overseas monopoly by continuously exploring and breaking through the ePTFE production technology. However, the overall domestic ePTFE film focuses on the mid- and low-end markets, and does not account for a large Andel av high-end marknaden .
3. PTFE Modification Technology
Polytetrafluoroethylene (PTFE) has good heat resistance, insulation, self-lubricating properties, non-flammability, non-stick and other excellent properties due to the strong fluorine-carbon bonds contained in its composition. At the same time, due to its high temperature resistance and stable chemical properties, it has the ability to resist "aqua regia" corrosion, thus gaining the reputation Av "kungen av plast" . används den allmänt i försvar, mekaniska industri och medicinska material, särskilt inom tribologin . Därför inom teknikplast har PTFE blivit ett av de material som gynnas av forskare .}
However, due to the shortcomings of PTFE such as low hardness, easy wear and poor creep resistance, it is subject to certain restrictions in actual application and production. Therefore, researchers have been committed to finding an excellent method to improve its mechanical properties without changing the advantages of PTFE itself, thereby expanding its application field. The modification of PTFE is mainly to combine with other materials to Kompensera för själva PtFE, främst inklusive ytmodifiering, blandning av modifiering och fyllningsmodifiering . bland dem, används blandning av modifiering och fyllningsmodifiering huvudsakligen vid framställning av kompositmaterial, medan ytkemisk modifiering huvudsakligen syftar till att bindas problem .}
1. ytmodifiering
PTFE has very low surface activity and outstanding non-stickiness, which reduces the℃of adhesion with other materials. Surface modification can not only improve its surface inertness and compatibility with fillers, but also improve the surface activity of the matrix material. The current chemical modification of PTFE surface is mainly plasma treatment, radiation treatment and chemical solution treatment. These methods är att ta bort ytfluoridjoner och transplantat mycket aktiva funktionella grupper på ytan för att uppnå syftet att förbättra aktiviteten hos matrismaterialet .
Plasma modification bombards the surface of the sample with high-energy plasma, transfers energy to the molecules on the surface of the sample, causes thermal etching, crosslinking, degradation and oxidation reactions of the sample, and causes the CF bond and CC bond on the surface of the sample to break, generate a large number of free radicals or introduce certain polar groups, thereby optimizing the performance of the sample yta . Modifieringen av materialytan genom plasmabehandling med låg temperatur kan delas upp i plasmaytets etsning, plasmabindning, plasmavånga avsättning, plasma-vätska och plasmayttransplantning .
Högenergi-strålning kan utlösa transplantatpolymerisation och ge polymeren några unika egenskaper, såsom att förbättra dess hydrofilicitet, biokompatibilitet, konduktivitet, etc. grafted polymer that is easy to bond, making the PTFE surface rough and increasing the bonding area. Commonly used radiation sources in radiation grafting include gamma rays such as cobalt-60, cesium-137 and strontium-90, as well as various types of accelerators such as X-ray tubes, linear Acceleratorer och cyklotroner .
PTFE kan behandlas med kemikalier för att förbättra dess ytaktivitet . Dessa kemikalier inkluderar natrium-naftalen tetrahydrofuran-lösning, ammoniaklösning av metallisk natrium, alkali metall amalgam, pentacarbonyljärnlösning, etc . den natrium-naphal-naphal-naftala metallen är att göra det är complexing av nackning av nodrium och nackning av nackning och nådning av nackel och dissolering av dissolering av dissolering av dissolering av nackel och.} den natrium-naphal-naphal-naphal-metallen är att göra det är complexing av nackning av nodium och det är att göra det, osv. Naftalen i aktiva etrar såsom tetrahydrofuran och etylenglykoldimetyleter . natrium överför de yttersta elektronerna till den tomma bana för naftalen för att bilda anjonfria radikaler, som sedan bildar jonpar med natrium och frigör en stor massa resonansenergi; then the naphthalene anions are transferred to PTFE, destroying the CF bond and removing some fluorine atoms on the surface, thus forming a carbonized layer and some polar groups on the PT-FE surface. There are active groups such as hydroxyl, carbonyl and carboxyl on the surface of the treated PTFE, which improves the bonding properties of the PTFE yta .
2. Blandning av modifiering
The basic principle of blending is the principle of like dissolves like, so the solubility value and surface tension of the blended materials must be similar. Blending PTFE with other engineering plastics can achieve the purpose of complementary advantages while integrating the strengths of each component, thereby expanding the application field to a certain extent. In blending modification, PTFE can be used as both a matrix material och ett fyllmedel för att förstärka andra polymerer . Här introducerar vi huvudsakligen polyfenylenester (POB), polyfenylensulfid (PPS) och polyetheretherketon (Peek) .}}}
POB har utmärkt kompressivt krypmotstånd och hög hårdhet . Blandning med PTFE kan kompensera för bristerna i PTFE och förbättra de mekaniska och tribologiska egenskaperna hos PTFE .}
Unlike POB, PPS has excellent wear resistance, solvent resistance, heat resistance and easy manufacturing. It is widely used in aerospace and other fields. It can also be used as a matrix for super hydrophobic coatings. PTFE has the advantages of potential biodensity, high thermal stability, high chemical inertness, low surface energy and good Självsmörjande förmåga . Blandning av PPS med PTFE är ett idealiskt val för att förbättra de tribologiska egenskaperna hos hydrofoba beläggningar .
PEEK och PTFE är båda vanliga matrismaterial i fasta smörjkompositer . Cai Zhenjie et al . framställda PTFE-modifierade Peek-kompositer och studerade de mekaniska egenskaperna och slitmekanismen . när den massfraktionen av Ptfe-mikroprocent är 5%, de fribicective från-friktionerna från COELECICICE från COELECICICE från COELECICE COELECHE COELECHE COELECHE COELECHE COICED COLECICE COELECHE COELECICE COELCED COELCICE COELCICATICE COELCICATICE {{3. 0 . 35 till cirka 0 . 3, och volymavlovet minimeras. Detta sammansatta material kan användas inte bara inom det mekaniska fältet utan också inom det medicinska området.
Blandning av modifiering är enklare och föroreningsfri än ytkemisk modifiering, men den är i allmänhet endast modifierad med polymerer, vilket begränsar tillsatsen av oorganiska fyllmedel som metaller, keramik och fibrer, vilket resulterar i begränsad prestanda i förbättring av styrkan, hårdhet och termisk konduktivitet hos kompositmaterial .} dessutom, den höga intertheten i Ptfe-märken, och det är att det är mindre sammansatt till andra kompativitet .. Polymerer . ytan måste behandlas före modifiering eller vissa specifika komponenter måste läggas till under modifieringsprocessen för att förbättra kompatibiliteten .
3. Fyllningsmodifiering
Fyllning Modifierad PTFE är en enkel och effektiv metod . Att lägga till fyllmedel och tillsatser kan förbättra de mekaniska egenskaperna hos PTFE, särskilt kryp- och slithastighet . Vanligt använda fyllare inkluderar glasfiber, kolfiber, grafit, molybden disulfide, brons, stål, etc {}}}}}}}}}}}}}}
Grafit är ett bra fast smörjmedel . Fyllning av grafit i PTFE kan inte bara minska slitaget av PTFE -kompositer, utan också förbättra värmeledningsförmågan och dåliga kompressionskrypning av PTFE .}
Molybdenum disulfide (MoS2) has a lower friction coefficient than graphite and is stable in nature, so it is widely used. However, the price of MoS2 is very high. The performance of tungsten disulfide (WS2) is not much different from that of MoS2, but WS2 has better dry friction performance. MoS2 and WS2 kan båda förbättra friktionens stabilitet och slitbeständighet hos kompositmaterial samtidigt som mekaniska egenskaper förbättras . Jämfört med ren PTFE, kan friktionsstabiliteten för WS2 -fyllning förbättras genom cirka 33 . 3% .} om kompositfyllningen kan användas, kan vara imponerad av 2.3 jämfört med en enda fyllning.
Kolfiber (CF) har hög specifik styrka, hög modul, låg densitet, utmärkt slitmotstånd och krypegenskaper . kolfiber är avgörande för att minska krypning, ökande hårdhet, ökande flexibilitet och kompressionsmodul . PolyTetraFluoroethylen blandad med kolfiber har med hög termisk perctionion och låg termisk fiber) inert till starka alkali och hydrofluorinsyra (glasfiber kan tolerera dessa två syror) . Dessa delar är mycket lämpliga för tillverkning av bildelar som stötdämpare .
GF har alltid gynnats i produktionen av industriella friktionsmaterial på grund av dess höga styrka, höga modul och relativt låga pris och används mer allmänt än CF inom området polymerfyllning och modifiering .
Potassium titanate whisker (PTW) has much better mechanical properties than commonly used GF, CF, etc. due to its unique highly ordered crystal structure. The addition of PTW can greatly improve the strength and wear resistance of the composite material, while improving the stiffness and toughness of the composite material, both strengthening and toughening, changing the previous phenomenon of improving one property Samtidigt som man offrar en annan vid modifiering av GF och CF, och har stabila kemiska egenskaper, är god termisk isolering och slitmotstånd . Även om fyllnings- och modifieringseffekten av PTW är bättre än GF och CF, måste kompatibiliteten mellan PTW och Matrix -materialet förbättras ytterligare .}}}}
PTFE fylld med brons har denna förening utmärkt värmeledningsförmåga och elektrisk konduktivitet, vilket gör den mycket lämplig för applikationer med extrema belastningar och temperaturer .
IV . Sammanfattning av PTFE
PTFE has excellent comprehensive properties and is the most widely used variety among fluoroplastics, playing an increasingly important role. With the advancement of science and technology, pure PTFE can no longer meet market demand, so it has become an inevitable trend to modify PTFE, mainly surface modification, blending modification and filling modification. At present, China has become a major producer of PTFE, och har i princip behärskat form- och bearbetningsmetoderna för modifierad ptfe . Men jämfört med främmande länder finns det fortfarande ett stort gap i teknik och produktkvalitet . Därför måste forskning, bearbetning och tillämpning av modifierade PtFE och tribologiska beteenden och mekanismen under olika arbetsvillkor för att ytterligare studeras {}}}}}}}}}}}}}}}}}}.}}}.}}}}}}}}}}})
