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氟聚合物:耐化学塑料的首选之王

寻找极致耐化学塑料家族? 关注氟聚合物。这些含氟碳基塑料由多重强碳-氟键构成。这种C-F键是科学已知最强单键之一。氟聚合物中大量C-F键赋予其对溶剂、酸、碱的非凡抵抗力。

1938年Roy Plunkett在杜邦实验四氟乙烯气体时偶然发现氟聚合物。 他意外制得PTFE氟聚合物:耐化学塑料的首选之王(聚四氟乙烯),即特氟龙®。从此开发出众多氟聚合物:PVDF(偏二氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯)、FEP(氟化乙烯丙烯)、PFA(全氟烷氧基)、ECTFE(乙烯-氯三氟乙烯)、PCTFE(聚氯三氟乙烯)。

非塑料专家也可能见过特氟龙®,即使未觉察, 因其常用作不粘涂层锅具。耐高热、优异耐化学、极低摩擦系数完美适配。 (虽特氟龙®令人印象深刻,建议烹饪勿过度。作者亲历特氟龙®铲勺明火燃气灶上会熔化。但那是另一故事…) 氟塑料远不止锅具。

氟塑料在20℃/68°F至212℃/100°F间耐受广泛化学品:

醛/酮 乙二醇 过氧化物 氯化溶剂
醇类 脂肪酸 盐-金属蚀刻剂 醚类
酸/酸酐 酯类 脂肪族
酸烟 聚合物溶剂 芳香烃
芳香溶剂 卤素碱 官能芳香族

具体耐受化学品包括:

丙酮 高氢溴酸(浓) 碳酸钠
乙酰水杨酸 75%氢氟酸 96%二氧化硫
溴 90%过氧化氢 95%硫酸
氯化钙 90%硝酸 三氯乙烯
四氯化碳 二氯甲烷
湿氯气 柴油
三氯化铁 95%磷酸
蚁酸 氯化磷

更多不胜枚举。氟聚合物卓越耐化学性使其成众多工程应用理想之选:

替代鼻/颅/耳/膝/髋骨骼 轴承 洗涤塔衬里 化学罐/泵/燃料管
人工角膜/心脏瓣膜生物材料 凸轮 金属高端涂料
塑料实验器皿/管路 阀座 化学品处理
半导体加工设备 管道衬里 喷嘴

氟聚合物极低摩擦系数使其天然超滑。PFA被称为唯一壁虎氟聚合物:耐化学塑料的首选之王无法攀附的材料。因低摩擦难粘接。甚至有氟聚合物涂料设计让昆虫滑落表面。这种滑腻无孔特性使氟聚合物天然抗菌,适配医疗应用。

此外,氟聚合物疏水——水及含水物质均无法润湿。UL94 V-0阻燃等级自熄。优异介电性能成优良绝缘体。

氟聚合物还以极端温度连续服务著称。PFA达260℃/500°F,FEP持续200℃/393°F。ETFE值150℃/302°F。多款氟聚合物耐极低温。 PTFE耐-240℃/-400°F至260℃/500°F。ECTFE在-76℃/-105°F至150℃/302°F优异,PVDF耐-30℃/-22°F至150℃/302°F。PCTFE耐-240℃/-400°F至204℃/400°F。

劣势是强度不高。PCTFE抗拉7800 psi/53.8MPa与ECTFE并列最强。ETFE次之7500 psi/51.7MPa。PVDF终极抗拉4000-6000 psi/27.6-41.4MPa,PFA 4300psi/24MPa。PTFE 2,500-4,000psi/17.2-27.6 MPa,FEP 3,000 psi/20.7 MPa。但若极致耐化学/超滑/低阻燃需求且非强度关键,氟聚合物是必选。

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氟聚合物:耐化学塑料的首选之王


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