聚四氟乙烯（PTFE）俗稱塑料王。由四氟乙烯經(jīng)加聚而成的高分子化合物。有粒狀、粉末和分散液三種。固體的密度2.25g/cm3。色澤潔白，半透明，耐熱性好。使用溫度可在-75℃～250℃之間。熱至415℃時可分解、生成的氣體對人有害。除熔融金屬鈉和液氟外，和一切化學(xué)藥品不反應(yīng)。在化工生產(chǎn)中，用做設(shè)備襯里、分餾塔、波紋管、泵、閥門、密封墊片等；機械工業(yè)上，用做密封件、活塞環(huán)、轉(zhuǎn)動軸承等；電子工業(yè)上，用于電子計算機信號線絕緣、電纜絕緣、高頻電子儀器絕緣以及制造高頻電纜、高精度電容器、導(dǎo)線等；建筑工業(yè)上，用于制作大型管道、鋼結(jié)構(gòu)屋架、橋梁等；紡織工業(yè)上，可做抗粘輥筒、浸漬聚四氟乙烯的運輸帶等；醫(yī)藥工業(yè)上，用做人工血管、人工心肺裝置、消毒保護器等；塑料及食品工業(yè)上，用做脫膜劑。 1935年R.J.普拉凱特在研究氟烷的致冷劑時，發(fā)現(xiàn)用四氟乙烯充滿容器，器壁上有白色固體出現(xiàn)，這就是最初發(fā)現(xiàn)的聚四氟乙烯。1941年美國杜邦公司進行中試，于1950年開始工業(yè)化生產(chǎn)。
1.在PTFE中,氟原子取代了聚乙烯中的氫原子,由于氟原子體積較大半徑為(0.064nm),大于氫原子半徑(0.028nm),且相鄰大分子的氟原子的負電荷又相互排斥,使得C-C鏈由聚乙烯的平面的、充分伸展的曲折構(gòu)象漸漸扭轉(zhuǎn)到PTFE的螺旋構(gòu)象,并形成一個緊密的完全“氟代”的保護層,這使其具有其他材料無法比擬的化學(xué)穩(wěn)定性以及低的內(nèi)聚能密度。
2.C一C鍵的鍵能為372kJ/mol,C一F鍵的鍵能為347kJ/mol,是已知鍵能中較強的, 因此分子內(nèi)結(jié)合牢固, 耐熱性高,長期使用溫度為-250℃～260℃,而C一C鍵的鍵長為1.54×10-10m,C一F鍵的鍵長為1.41×10-10m,又是常見單鍵中較短的,所以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,很難和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),顯示出優(yōu)異的耐候性、耐沾污性和耐化學(xué)品性。
3.大分子主鏈上沒有支鏈,整體內(nèi)不形成交鏈,故其分子輪廓光滑,加之TFE單體具有完美的對稱性而使PTFE分子間的吸引力和表面能較低,所以PTFE具有極低的表面摩擦系數(shù), 且容易在滑動過程中轉(zhuǎn)移到對偶面上形成薄的轉(zhuǎn)移膜。1.高度的化學(xué)穩(wěn)定性
PTFE能承受除熔融堿金屬、氟元素和強氟化介質(zhì)以及高于300℃的氫氧化鈉以外的所有強酸、強堿、強氧化劑、還原劑等的作用。它的耐化學(xué)腐蝕性能超過貴金屬、玻璃、陶瓷、搪瓷和合金等, 即使原子能工業(yè)中的強腐蝕劑上氟化鈾對它也不腐蝕。
2.廣泛的使用溫度范圍
PTFE可在-250～260℃的寬廣區(qū)域內(nèi)使用,即使在-260℃的超低溫下仍還以可保持一定的撓曲性;在260℃時其斷裂強度仍保持5MPa左右(約為室溫的1/5),抗屈強度達1.4MPa。
3.突出的不粘性
PTFE是目前表面能最小的一種固體材料,表面張力僅0.019N/m,幾乎所有的固體材料都不能粘附在其表面, 只有表面張力在0.02N/m以下的液體才能完全浸潤其表面。
4.異常的潤滑性
由于PTFE大分子間的相互引力小,且表面對其他分子的吸引力也很小, 因此其摩擦系數(shù)非常小, 是目前發(fā)現(xiàn)的摩擦系數(shù)最低的自潤滑材料。
5.優(yōu)異的電絕緣性能
PTFE為高度非極性材料,具有極優(yōu)良的介電性；耐電弧性極好, 在高壓放電時,僅僅放出一些裂解的不導(dǎo)電氣體而不會碳化引起短路。
6.優(yōu)異的耐老化性能和抗輻射性能
PTFE分子中沒有光敏基團, 所以不僅在低溫與高溫下尺寸穩(wěn)定,在苛刻環(huán)境下性能也不變,潮濕狀態(tài)下不受微生物侵襲,而且對各種射線輻射具有極高的防護能力。
7.極小的吸水率
PTFE的吸水率一般在0.001％～0.005％左右,而且它的滲透率也較低。工業(yè)上采用懸浮聚合法或乳液聚合法生產(chǎn)，反應(yīng)式如下：

有關(guān)聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)和特點、性能、生產(chǎn)等是由Chemicalbook的侍艷編輯整理。（2015-12-28）PTFE具有優(yōu)異的高低溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性, 很好的電絕緣性、非粘附性、耐候性、不燃性和良好的潤滑性, 應(yīng)用從航天領(lǐng)域到廣泛的日用商品, 成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、軍工和民用中解決許多關(guān)鍵技術(shù)平不可或缺的材料。
1.在防腐減磨方面的應(yīng)用
據(jù)發(fā)達國家的有關(guān)統(tǒng)計, 在當(dāng)今工業(yè)化國家中每年由腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值4％?；どa(chǎn)上的事故有相當(dāng)數(shù)量是由于設(shè)備腐蝕, 介質(zhì)滲漏引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)所致。由此可見,由于腐蝕所造成的損失好危害問題嚴重, 并引起了人們的廣泛重視。PTFE材料克服了普通塑料、金屬、石墨、陶瓷等耐腐蝕能力,柔韌性較差等缺點, 以其卓越的耐高低溫和耐腐蝕性能,可以在條件苛刻的溫度、壓力和介質(zhì)等情況下使用, 已經(jīng)成為石油、化工、紡織等行業(yè)的主要耐腐蝕材料。
PTFE管主要用作腐蝕性氣體、液體、蒸汽或化學(xué)藥品的輸送管、排氣管。由PTFE分散樹脂成型的推壓管襯入鋼管中形成襯里,或在PTFE推壓內(nèi)管外纏繞玻璃纖維增強,或在PTFE推壓管外用鋼絲編織纏繞增強后可在高壓下傳遞液體介質(zhì),作為液壓傳動不可缺少的部件, 并且可以大大提高在高溫下的破裂強度同時具有良好的彎曲疲勞性。
因為PTFE材料的摩擦系數(shù)是已知固體材料中最低的,所以這就使填充PTFE材料成為機械設(shè)備零件無油潤滑的最理想材料。例如造紙、紡織、食品等工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備加潤滑油容易使產(chǎn)品受到污染,所以填充PTFE材料就解決了這一難題。另外, 實驗證明, 機油中添加一定數(shù)量的固體添加劑可有效地節(jié)約發(fā)動機燃料油5%左右。
2.耐腐蝕密封材料
PTFE在化工中的另一大應(yīng)用是密封材料。由于聚四氟乙烯綜合性能良好,是任何一種密封材料都不可比擬的, 它可用于各種苛刻場合的密封,尤其是對于高溫、耐腐蝕性要求較高時。
聚四氟乙烯生料帶纖維長、強度高,而且塑性大、壓延性好,施加較小的壓緊力就可完全密封,操作應(yīng)用方便,用在凹凸不平或結(jié)構(gòu)精密的表面更顯其高效,具有很好的密封性能并且可提高抗腐蝕能力, 擴大其使用范圍。
滑動部件的密封使用PTFE填料,可以獲得良好的耐腐蝕穩(wěn)定性, 而且它具有一定壓縮性回彈性、滑動時阻力小。填充PTFE密封材料使用溫度范圍廣泛, 是目前傳統(tǒng)石棉墊片材料的主要替代物, 更兼有高模量、高強度、抗蠕變、耐疲勞、以及導(dǎo)熱率高、熱膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)小等性能,加入不同的填充料更可擴大應(yīng)用范圍。
3.防粘性的應(yīng)用
PTFE材料具有固體材料中最小的表面張力,不粘附任何物質(zhì),同時還具有耐高低溫、無毒的優(yōu)良特性,所以PTFE作為涂料常用作餐具的防粘內(nèi)襯, 主要用于不粘鍋和微波爐的內(nèi)膽。
在紡織行業(yè)中大量采用化學(xué)漿料進行紗的上漿,尤其當(dāng)使用丁苯乳皎、酸甲基纖維素、聚醋酸乙烯等粘性非常強的為漿料時,會發(fā)生嚴重的粘輥現(xiàn)象,此時需要清除粘疤才能進行繼續(xù)生產(chǎn),這不僅增加了勞動量, 生產(chǎn)效率低, 并且影響產(chǎn)品質(zhì)量, 采用PTFE粘包輥筒后,防粘作用效果顯著,同理它還可以應(yīng)用于各種塑料包裝封口機械。
4.電氣方面的應(yīng)用
PTFE固有的低損耗與介電常數(shù)使其成為電線和電纜的理想絕緣材料。PTFE用作電線包覆層的理由:具有優(yōu)良的電學(xué)性能,它的體積電阻率可達1017Ω,表面電阻率大于1016Ω,在100％相對濕度下也保持不變；介電常數(shù)低達2.0,介電損耗正切約為2×10-4且均與溫頻率無關(guān);耐熱性好,在260℃下長期使用,絕緣性好,可以達到H級以上；具有強韌性和可撓曲性,即使低至-90℃韌性依然沒影響;耐老化,耐氣候性優(yōu)良,高度的化學(xué)穩(wěn)定性;具有不燃和低發(fā)煙性。用其制成的印刷線路基板在航空航天領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用,所以PTFE制品特別適用于電信、計算機、測試與測量、國防等諸多高性能、高挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。
5.建筑方面的應(yīng)用
隨著國內(nèi)外經(jīng)濟的發(fā)展, 許多文化娛樂設(shè)施在建造中紛紛把它作為頂蓬材料,這在國外早已大量采用, 采用這種材料的第一個建筑物在70年代建于美國加利福尼亞州。近兩年來國內(nèi)也開始使用,如:上海八萬人體育場、虹口體育場的頂蓬,東方明珠塔,北京奧運鳥巢等。PTFE作為建筑用膜材料耐用年數(shù)在20年以上(現(xiàn)在通用的高裝飾性、高耐侯性的丙烯酸聚氨酯涂料、丙烯酸有機硅涂料和有機硅涂料, 其耐用年數(shù)一般在5～10年,有機硅聚酯涂料最高也只有10～15年)；而且其自潔性好,不吸附灰塵和臟物,雨水可沖刷掉表面的附著物,可降低涂裝清掃費用,所以適合于高潔凈性要求的場合。
6.醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用
近代醫(yī)療方面廣泛使用各種各樣的聚合物制品, 大大排擠和替代了金屬及其他材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。這些制品不僅用于人體及與人體內(nèi)組織相接觸, 也用于醫(yī)療領(lǐng)域的各種設(shè)備。近年來聚合物PTFE具有良好的柔韌性和生物相容性, 正逐漸成為生物功能材料的重要組成部分。
PTFE表面張力小、不親水、生物相容性好, 可以用于人造血管, 此種人造血管壁內(nèi)表面勢能的增加會促使內(nèi)皮細胞的沉降和凝結(jié), 這是微孔PTFE制品表面能的改變導(dǎo)致周圍組織明顯的生物反應(yīng)結(jié)果, 利用此性能可以防止在移植物間隙中的血栓形成過程。利用膨體PTFE和橡膠塑料薄膜組成胃鏡鉗導(dǎo)管, 由于其可隨意彎曲變形, 與人體接觸無異物反應(yīng), 用于對人體胃進行即時取樣、取異物、息肉摘除等, 能做到操作自如, 使病人免受不必要的痛苦。
另外聚PTFE在醫(yī)學(xué)上可制成人工十字韌帶、關(guān)節(jié)、食道和氣管、尿道、膽汁管等。還可用于整形、骨組織替代、促進骨折愈合,皮膚或器官移植、牙周組織再生等。
7.其他方面的應(yīng)用
PTFE還具有很多方面的應(yīng)用,如利用其膜具有多孔性, 作為過濾材料可以有選擇地透過氣體或液體,用于氣液分離、氣氣分離及液液分離的過濾膜; 在其中加入導(dǎo)電炭黑壓還可制作發(fā)熱體, 如電熱毯的中間發(fā)熱層等。有顆粒狀、粉狀和分散液三類，相對密度2.1-2.3，熔點327℃。具有耐高低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、耐大氣老化性和潤滑性、不粘性等突出性能。具有較高的熔體粘度10e10-10e11Pa?s，需采用冷壓、燒結(jié)的方法加工。可用于棒、管、板、電纜料、生料帶等材料的制作，經(jīng)二次加工還可制成薄板、薄膜及各種異型制品，還可用作潤滑劑、稠化劑聚四氟乙烯微粉可以單獨作固體潤滑劑使用，也可以作為塑料、橡膠、涂料、 油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。 與塑料或橡膠混合時可用各種典型的粉末加工方法，如共混等，聚四氟乙烯微粉加入量為5～20%，在油和油脂中添加聚四氟乙烯微粉，可降低摩擦系數(shù)，只要加百分之幾，就可提高潤滑油的壽命。 聚四氟乙烯微粉的有機溶劑分散液還可作脫模劑。可作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑可推壓成型制成薄壁管、細棒材、異型棒材、電線電纜絕緣層、滾壓成薄帶作管道絲扣密封材料用于機械、電子、化工等工業(yè)，用于噴涂、浸漬等用于制浸漬涂料可制成棒、板、管材、薄膜及各種異型制品，用于航天、化工、電子、機械、醫(yī)藥等領(lǐng)域可制成高絕緣性電器零件、耐高頻電線電纜包皮、耐腐蝕化學(xué)器皿、耐高寒輸油管、人工器官等用于電池、纖維布等可制薄膜、管板棒、軸承、墊圈、閥門及化工管道、管件、設(shè)備容器襯里等，用于電器、化工、航空、機械等領(lǐng)域主要用于電氣工業(yè)，在航天、航空、電子、儀表、計算機等工業(yè)中用作電源和信號線的絕緣層、耐腐、耐磨材料代替石英玻璃器皿應(yīng)用于原子能、醫(yī)學(xué)、半導(dǎo)體等行業(yè)的超純化學(xué)分析和貯存各種酸、堿、有機溶劑由四氟乙烯經(jīng)懸浮或分散聚合反應(yīng)而制成的無極性直鏈型結(jié)晶性聚合物。有顆粒狀、粉狀和分散液三類。