高分子论文聚三氟氯乙烯的性能及应用介绍

论文代写、论文下载、论文发表QQ625880526高分子化学概论期中作业 聚三氟氯乙烯的性能及应用介绍摘要 :本文简述了聚三氟氯乙烯( PCTFE)的结构与性能以及聚三氟氯乙烯在涂料方面的应用。关键词 聚三氟氯乙烯 PCTFE 防腐涂料 防腐 氟塑料一.前言聚三氟氯乙烯目前主要应用于化工防腐管道、阀门、垫圈、桥梁、码头的钢桩, 半导体工业, 食品及医药工业的生产设备, 也可用于微波炉等家电行业。尤其在化工重防腐领域, 有着其他树脂无可替代的性能。二. 聚三氟氯乙烯简介1.中文名称：聚三氟氯乙烯 2.英文名称：polychlorotrifluoroethene,polychlorotrifluoroethylene. 英文缩写PCTFE3. 聚三氟氯乙烯的结构聚三氟氯乙烯( PCTFE)是三氟氯乙烯的均聚物,具有在主碳链周围含有氟原子与氯原子的结构。其化学结构通式: PCTFE是结晶性的高分子，熔点为425F，密度为2.13g/cc（克立方厘米）。PCTFE是三氟氯乙烯自由基引发聚合的带有主要是重复一CF(cl)CF单元线性主链的产物。高分子量的是白色固体或分散液。固体密度2.12.2，熔点208210。耐热、耐酸、耐碱和耐有机溶剂（卤化物除外），但不耐熔融苛性碱和元素氟。溶于芳香烃和四氯化碳，耐化学药品性能仅次于聚四氟乙烯，可用作工程塑料。拉伸强度3.0964.135兆帕（316422公斤力/厘米2）。分子结构中的F原子使聚合物具有化学惰性,使得 PCTFE在室温下对大多数活泼的化学品呈惰性，而在212T以上可被少数几种溶剂溶解，也可被一些溶剂溶胀，尤其是氯化过的溶剂。Cl原子则使聚合物具有透明性、热塑性与硬度,因此PCTFE可制作光学透明制件。总体来讲，PCTFE是具有高度稳定性、耐热性、不燃性、不吸湿性、不透气性以及惰性的优质热塑性树脂。由于PCTFE分子结构中C - Cl键的存在,除耐热性及化学惰性较聚四氟乙烯( PTFE) 、四氟乙烯- 六氟丙烯共聚物( FEP)稍差外,其硬度、刚性、耐蠕变性均较好,渗透性、熔点及熔融粘度都较低1，其电性能与其它全氟聚合物相似，但介电常数（23）和损耗因数稍高，尤其是在高频时。三.聚三氟氯乙烯的制备1.锌粉还原脱氯法数十年来工业上一直采用三氟三氯乙烷在甲醇中以锌粉脱氯的工艺路线, 该方法由E.A.Belmore等人于1947年最早实现工业化生产。上海曙光化工厂首先在我国开发此方法。该工艺路线存在的主要缺点有工业生产设备过大, 生成速度难以控制, 选择率低伴有多种副反应, 副产物包括四氟乙烯、二氟乙烯、三氟乙烯、二氟氯乙烯等均难以收集和分离, 生产成本高大量耗用甲醇等溶剂, 并且回收困难, 甲醇属易燃、有毒物质锌粉使用量大于理论量通常为理论量的一倍, 未反应锌粉难以回收, 氯化锌的污染难以解决。2.加氢催化脱氯法由于上述金属还原脱氯方法的不足, 欧美等发达国家对上述方法进行了改革, 开发了新的工艺路线, 20世纪70年代美国Allied Chem等公司在加氢催化脱氯法方面的研究取得了一定成效。3.乙烯催化脱氯法该方法其实是美国Allied Chem公司对加氢催化脱氯法工艺的改进, 以乙烯取代氢气, 在催化剂的存在下三氟三氯乙烷通过脱氯和氧化等反应生成三氟氯乙烯。4.连续的锌粉脱氯法本方法是1982年日本旭硝子公司为改进锌粉还原脱氯法间歇操作的某些不足而开发的连续生产工艺路线。其反应的关键是反应各部分段温度的控制和各组分的平衡, 工艺采用的是整体蒸馏塔, 使用多孔塔板, 塔板筛孔要求达到微米级, 其技术难度也相当大, 从而使制造成本也很昂贵。该法具有工艺简单, 温度控制方便, 锌粉和三氟三氯乙烷的反应几乎达到100%, 制得的三氟氯乙烯纯度高达以上99%, 氯化锌与醇溶液的后处理方便, 并且具有装置紧凑, 易于小型化连续化生产的特点。5.电化学还原法该方法是采用把基氢扩散阳极, 纯铅、锡、该方法是采用把基氢扩散阳极, 纯铅、锡、镍或锌等金属材料构成阴极, 以及用馁盐溶于甲醇水溶液为电解液。在20世纪90年代由前苏联、西班牙和法国等国家的科学家提出。三氟氯乙烯是制备聚三氟氯乙烯的单体,聚三氟氯乙烯(PCTFE)合成方法有本体聚合、溶液聚合及分散聚合等，在过硫酸铵氧化还原引发剂存在的水介质中进行悬浮聚合得到。 四.PCTFE的主要性能PCTFE的基本性能,除与它的分子结构有关外,还取决于其分子量及结晶度。在机械性能方面, PCTFE的常温机械性能优于PTFE,其压缩强度大,冷流较小,压缩回弹率也比较大,具有良好的弹性恢复力。但是,由于PCTFE是结晶性高分子,因此其机械性能受温度影响很大,并且还会因结晶度、分子量的高低而有一定的差异。成型时进行骤冷,则可形成结晶度较低的透明制品;缓慢冷却,则形成半透明的高结晶度成型品。一般来说,其拉伸强度与硬度会随着结晶化的推进而增大,但延伸率却会下降。在热性能方面, PCTFE的热熔融温度( Tm)为211216, 玻璃态温度( Tg) 为71 99。在250高温条件下, PCTFE仍能保持良好的热稳定性能。但从130起开始出现结晶,在160200温度范围内结晶速度最快,随着结晶度的增加,脆性逐渐增大。因此其长期使用温度应保持在130以下;若使用温度超过200,将会逐渐地分解而遭损坏。PCTFE的耐低温性特别突出,在液氮、液氧和液化天然气中不发生脆裂、不蠕变,在一定条件下能在接近绝对零度( - 273)下使用。高氟含量使PCTFE能耐几乎所有的化学物质和氧化剂。可在酸、碱或者氧化剂中长时间浸渍而不发生任何变化,仅在高温下能为熔融碱金属、氟元素及三氟化氯所腐蚀,在高温条件下与苯及苯的同系物、多卤化物接触时产生溶胀。因此PCTFE可作为工业上的防腐涂料。在渗透性方面,在所有塑料中, PCTFE的水蒸气渗透率是最低的,不渗透任何气体,是一种良好的屏障聚合物。在电气性能方面, PCTFE的介电常数与介电损耗因子在很宽的频率范围内都比较小,绝缘电阻与介电击穿电压等电气性能优良,并且几乎不受温度或湿度的影响,是一种远比传统材料更能承受苛刻条件的高频绝缘材料。PCTFE具有优良的光学性能, 3mm厚的PCTFE塑料片是光学透明的, 2m 厚的薄膜能透过1 4m红外光95% ,它的紫外光吸收率也很低。PCTFE还有良好的耐气候性,它暴露在户外阳光下一年对性能仍无任何影响。五.聚三氟氯乙烯的应用1.在塑料方面的应用聚三氟氯乙烯简称F3, 是一种热塑性树脂, 分子量10万一20万, 具有突出的耐低温性, 优异的耐蚀性, 能耐强酸、强碱及强氧化剂的腐蚀。不吸湿不透气, 良好的加工流动性, 优良的耐热性, 尺寸稳定性, 耐磨性, 成型性和较高的机械强度,是一种能在恶劣环境下长期使用的特种工程塑料。但基本性能取决于分子量及其结晶度。有较大使用温度范围一240 一205 , 失强温度276 。填充TCPFE的使用温度更高。聚三氟氯乙烯适于应用在接触强腐蚀介质、高压系统的密封及衬垫材料、观测窗口透明材料, 以及电气绝缘材料等, 因此在化工、原子能工业方面有特殊意义,但其价格比聚四氟乙烯贵。主要生产国有美国、日本、俄罗斯、法国、德国, 主要生产商有美国的3M公司、Allied公司和日本Daikin公司等。2.在橡胶方面的应用 三氟 氯乙烯橡胶具有优良的耐强腐蚀介质和强氧化剂的性能, 如耐发烟硝酸、盐酸和过氧化氢等,较突出的是耐酸性较好还有良好的耐热性和较好的物理机械性能, 电绝缘性能。长期工作温度为200 , 在250下则可短期使用, 但耐寒性能一般。如氟乙烯和三氟氯乙烯克分子组成比1:1的共聚物是弹性体, 具有突出的耐强氧化性和强腐蚀性, 能耐发烟硝酸, 可用作密封件和耐强腐蚀介质场合橡胶制件。氟乙烯和三氟氯乙烯克分子组成比2:1的共聚物是弹性体, 耐芳香烃溶剂, 低温柔韧性较好。用作密封件, 强腐蚀性场合橡胶制件川。可用普通橡胶成型方法和设备加工成胶带、胶管、胶布、薄膜、垫片、油箱和浸渍制品。广泛应用在航空工业、汽车工业、石油工业、化学工业等领域。3.在氟氯油上的应用三氟氯乙烯与氯仿或四氯化碳作用的调聚反应, 可用来制造氟氯油系列产品。低分子量聚三氟氯乙烯具有高密度、优良的粘度一温度特性以及耐化学腐蚀性, 可用作高腐蚀性介质的密封液、润滑脂及导航陀螺的平衡液等。4.伸线剂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线剂及伸线前处理剂,它与传统的伸线剂相比较具有对环境污染小、毒性小、安全性高、分散稳定性优异等特点。此外，PCTFE在泵等方面广泛应用于防腐蚀阀门，各种PCTFE耐腐蚀阀门适用于各种浓度的酸、氧化性介质及多种有机溶剂和其他强腐蚀介质。PCTFE阀门的性能远远超过目前国内生产的衬胶、衬铝、搪瓷、各种塑料、玻璃钢制阀门。其耐蚀性甚至超过不锈钢和其它高级合金钢。六.聚三氟氯乙烯的前景及展望PCTFE早在1934 年就已经由德国研制成功,我国也于1960年研制成功。大连振邦氟涂料股份有限公司于2004年底建成一条年产40吨PCTFE的生产线,并于2005年年初投产。PCTFE的诸多优异性能,决定了它具有广泛而特殊的用途。市场需求面在不断扩大。在单纯的防腐领域，常温固化型聚三氟氯乙烯涂料具有耐候性好、高光泽、防腐、耐化学药品等优点, 而又不像氟树脂需通过烧结才能形成漆膜, 它可用溶剂溶解, 加入交联剂可在常温下固化, 因而可用普通涂料的施工方法进行施工。加之涂膜又可以修补及再涂特点, 所以引起了国内外广泛关注。但长期以来聚三氟氯乙烯的生产基本处于国外的垄断，但是可以坚信，通过在这领域的不断探究，聚三氟氯乙烯应定会为加速我国经济提升注入独有的魅力。参考文献【1】 马振彦; 李文双，聚三氟氯乙烯的性能与应用，有机氟工业 , Organo-fluorin Industry， 2005年 04期【2】 陈祥俭; 韦昌佩; 国外制备工艺路线，有机氟工业 , Organo-Fluor