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聚四氟乙烯纤维PTFE 1 BeijingNationalAquaticsCenter水立方 2 目录 3 定义聚四氟乙烯是四氟乙烯的均聚物 英文名是Polytetrafluoroethylene 简写为PTFE 其化学分子式为聚四氟乙烯纤维是以PTFE为原料 经纺丝或制成薄膜后切割或原纤化而制得的一种合成纤维 PTFE被称作 塑料王 这种材料具有抗酸抗碱 抗各种有机溶剂的特点 几乎不溶于所有的溶剂 同时 聚四氟乙烯具有耐高温 耐低温 耐腐蚀 耐气候 低摩擦 高润滑 自清洁 无毒害等特点 PTFE简介 4 1953 发展简史 1957 80年代 1984 至今 聚四氟乙烯纤维首先由美国杜邦公司开发使用 开始实现工业化生产 可溶性聚四氟乙烯纤维投入生产 主要是单丝 聚四氟乙烯纤维的世界总产能力达到1 2kt 5 研究现状 国内研究现状目前 我国生产的PTFE纤维产量已占全球总量的50 以上 出口到亚洲日 韩 美洲 欧洲 以及中东等国家和地区 且部分性能超过国际同类产品 我国已形成100 PTFE滤料的工业化生产 将PTFE纤维用于长纤维编织基布 短纤维覆盖基布表面经加工制成针刺毡 但由于PTFE纤维易产生静电 摩擦系数低 目前还存在梳理 成网困难等问题 1 6 2 研究现状 国外研究现状国外PTFE纤维的工业化生产始于1954年 由美国杜邦公司研发 是最早工业化的特种合成纤维 其品种有单丝 复丝 短纤维以及膜裂纤维 奥地利Lenzing公司则于20世纪70年代开发成功PTFE的膜裂纤维 该方法生产效率极高 但是生产的纤维线密度不匀 除此之外 俄罗斯在研发多种PTFE纤维方面也取得了较大的成效 7 PTFE纤维特性 1 耐化学性 C F 键具有极高的键能 不易被拆开 PTFE大分子间的堆砌密度大 使各种试剂难于透入其间 氟原子的取代使PTFE形成螺旋结构型 这惰性的螺旋形全氟 外壳 加之聚合物的非极性和结晶结构 使得PTFE纤维具有极优异的耐化学性 PTFE纤维在用于对焚烧炉排出的热气体进行过滤中 到目前为止无任何其他材料可以取代 PTFE纤维的链构象 8 PTFE纤维特性 2 耐热性 PTFE能经受280 的高温 短时间可达300 这些性能说明它是可在恶劣的环境中用于过滤的理想材料 3 耐低温 具有良好的机械韧性 即使温度下降到零下196 也可保持5 的伸长率 4 阻燃性 PTFE的限氧指数 LOI 可高达95 这就是说它需要95 的氧才能点燃和保持火焰 9 PTFE纤维特性 5 耐大气中的老化 对紫外是100 的稳定 不会老化 在室外暴露15年机械性能也无明显的变化 6 拒水和耐水洗 PTFE不吸水 且容易洗涤 可以在高温下使用强洗涤剂 其表面排斥水 灰尘和其它污染物 因此它也是一种极好的的防污材料 除此之外 PTFE纤维还有本身无毒 绝缘 抗辐射的优良性能 10 PTFE纤维成型工艺 11 载体纺丝法 载体纺丝也称作乳液纺丝 包括干法纺丝 湿法纺丝等 通常是将PTFE乳液与基质聚合物 如PVA 载体混合 制成纺丝液纺丝 制备出PTFE PVA初生纤维后 再在320 400 的高温下进行烧结 除去基质聚合物载体 得到PTFE超细纤维 这些纤维和纱因制造过程中混有载体的碳化物 因而强度较低 呈深棕色 要得到白色的PTFE机织纱或缝纫线需进行漂白 12 糊料挤出纺丝法 糊料挤出纺丝通常是将PTFE粉末与易挥发的质量分数16 25 润滑剂充分混合 调成糊状物 制成一定形状的预制胚 并在一定的压力下通过一个具有狭长模孔的喷丝头挤压纺丝 再经干燥 烧结 高温下高度拉伸 得到非均匀的白色带条纱 此外 也可在挤出装置中挤出薄膜或细条 再经压轧工序去除助剂 然后经过纵向切割加工 拉伸和蓬松加工 得到PTFE纤维 13 膜裂纺丝法 切割膜裂法由奥地利Lenzing公司于20世纪70年代初开发并工业化 在制备PTFE纤维时需先将PTFE粉末熔结成圆柱形PTFE型坯 再把它切削成一定厚度的薄膜 然后通过锯齿状刀具割裂成丝 在熔点 327 以上烧结 再经拉伸和热处理最终得到PTFE纤维 此方法得到的纤维具有微孔结构 且强度较高 复丝可用作密封填充材料 短纤维则可用于针刺毡 14 熔体纺丝法 熔体纺丝法是将四氟乙烯质量分数为4 5 的全氟乙烯 全氟丙基醚的共聚物混合作为纺丝熔体 经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔 使其成细流状射入空气中 并在纺丝甬道中冷却成丝 此方法得到的PTFE纤维强度较高 但由于熔融后PTFE超分子结构发生改变 导致其延展性消失以及分子链定向伸展受阻 加之PTFE的高黏度和明显的弹性 PTFE熔体通过螺杆挤出机直接制备纤维比较困难 难以实现工业化 15 PTFE纺丝方法的优缺点 16 PTFE纤维的应用 过滤材料PTFE纤维在高温烟气过滤方面有着重要的作用 采用PTFE纤维或PTFE纤维同其他耐高温纤维混合 可制成高温复合过滤毡 该滤料具有很好的耐腐蚀 耐高温 耐摩擦等性能 适用于高温 高湿 高黏性粉尘行业或带有酸碱性 腐蚀性化学气体的工业烟尘净化 是其他过滤材料所无法比拟的 17 18 PTFE纤维的应用 医学材料近年来 PTFE纤维在医学上的应用越来越广泛 如可用于人造血管 人工心脏瓣膜和人工心脏辅助装置 人造韧带和人造食道等 PTFE纤维还可用于普通外科和整形外科的手术缝合等 如比较常见的整容手术隆鼻和整形下颌就是采用PTFE作为填充材料 19 PTFE纤维的应用 纺织工业用来制造高性能的缝纫线 耐热与耐化学等性能要求高的其他纺织品 以及医用纺织品和耐磨服装的耐擦伤拼料 例如 用含有PTFE纤维的耐摩擦运动袜 在自行车及其他运动中 可防止运动员的脚产生水泡 20 21 PTFE纤维的应用 其他应用领域PTFE纤维在其他领域也有着广泛的应用 如可用于轴承和低摩擦率零部件 离子交换 密封填料等 此外 由于其固有的低损耗与介电常数 PTFE纤维还可以用来制备电线和电缆的绝缘材料等 22 23 参考文献 1 乔春梅 康卫民 鞠敬鸽 等 聚四氟乙烯纤维的制备技术及应用进展 J 产业用纺织品 2015 33 1 1 4 2 马训明 郭玉海 陈建勇 等 聚四氟乙烯纤维的凝胶纺丝 J 纺织学报 2009 30 3 10 12 3 胡友斌 安源胜 赵小平 聚四氟乙烯纤维性能及其制造工艺 J 化工新型材料 2009 37 9 24 25 4 陈丽萍 王耀武 孙润军 等 聚四氟乙烯纤维的制备与性能表征 J 合成纤维 2010 39 10 24 26 5 陈观福寿 聚四氟乙烯纤维及其应用研究进展 J 新材料产业 2011 7 48 51 6 胡友斌 安源胜 赵小平 聚四氟乙烯纤维性能及其制造工艺 C 中国化工学会2008年化工机械年会 2008