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      含氟聚合物家族 :PTFE 、PFA、PVDF、FPI 、FKM、FEVE、PFPE 、FEP 、FPEN......
      时间 :2023-08-25 查看 :3550
      含氟聚合物由含氟原子的单体通过均聚或共聚反应而得,由于C-F键极短、键能极高,含氟聚合物相较于一般聚合物产品拥有独特的性能优势。首先,键能极高的氟碳键赋予了聚合物主链骨架的稳定性 ,含氟聚合物普遍拥有较好的耐候性 ;其次由于氟原子自身原子半径小 ,使其拥有一些特别的表面性质,如不粘性 ,低摩擦性,防水及防腐蚀性等 ;另外氟原子自身较低的极化率使其拥有优良的电学及光学性质,如高绝缘性、低介电常数以及高透光性。
      含氟聚合物主要分为氟树脂、氟橡胶以及其他含氟聚合物等,PTFE 、PVDF、FEP是氟树脂材料最主要的产品,占据全球90%以上的氟树脂材料市场,氟橡胶主要包括聚烯烃类氟橡胶 、亚硝基氟橡胶、四丙氟橡胶、磷腈氟橡胶以及全氟醚橡胶等 ,其他含氟聚合物包括含氟聚氨酯、含氟聚酰亚胺 、含氟丙烯酸酯聚合物、含氟环氧树脂 、聚醚酮、含氟聚酯、含氟聚酰胺等 。

      本文将简单介绍一下PTFE、PVDF 、ETFE、PFA、ECTFE 、PCTFE、PFSA、FPI、PDD-TFE共聚物 、FEVE 、FEP、PVF 、THV、含氟聚氨酯、含氟聚碳酸酯、氟橡胶 、PTFS、含氟丙烯酸酯聚合物、全氟聚醚 、含氟聚酯、含氟聚芳醚、含氟聚芳醚腈等含氟聚合物的性质及用途。

      聚四氟乙烯

      聚四氟乙烯商品名为“铁氟龙”、“特氟龙” 、“特富隆”、“泰氟龙”、"4F" 等,是当之无愧的“塑料王”。
      PTFE是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一种结晶性聚合物 ,熔点327 ℃,熔融黏度很大,380℃时达1010Pa·s,不便于成型加工,密度为2.13~2.19克/立方厘米。PTFE具有优异的耐化学品性,其介电常数为2.1,损耗因数低,在很宽的温度和频率范围内是稳定的。

      此外,PTFE从低温到高温(-196℃~260℃)的机械性能都很好,抗冲强度高,但拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性比其它工程塑料差,因此有时需对其改性,加入玻璃纤维、青铜、碳和石墨来改善其特殊的机械性能 。

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      PTFE垫片
      值得注意的是 ,PTFE的摩擦系数几乎比任何其它材料都低,具有很高的氧指数(OI),极限氧指数(LOI)高达95%,主要应用于防腐、防腐管道及配件、换热器、机械、 电子电器、医用材料、微粉等方面 。

      含氟聚酰亚胺(FPI)

      含氟聚酰亚胺(FPI)是指是主链含有酰亚胺环的化学结构高度规整的刚性聚合物,是由含氟二酐和含氟二胺通过熔融缩聚或溶液缩聚反应生成含氟聚酰胺酸(FPAA),再经酰亚胺化得到的高分子材料。

      相比传统PI,FPI在继承了传统PI高强度 、耐高温、耐形变、耐弯折等特点的基础上,兼具透明性好、电绝缘性好、介电常数低等特点,而它在OLED显示领域应用广泛,主要用在对透光率要求较高的场景,如盖板薄膜、触控层(TSP)薄膜、高透支撑膜等。
      按照化学结构 ,FPI可分为二苯醚型FPI、均苯型FPI 、苯酮型FPI、联苯型FPI;按照性能可以分为含氟聚醚酰亚胺(FPEI) 、含氟聚酰胺亚胺(FPAI)等 ;按照含氟基团可分为全氟PI和部分含氟PI两种 。
      近些年,FPI在括柔性OLED显示、电子器件散热等高端领域得到应用 ,市场需求持续攀升,但FPI核心技术仍旧集中在美国和日本等国家 ,全球约有九成左右的FPI由日本生产。FPI生产技术复杂 ,需要的原材料种类较多 ,当前国内对于技术壁垒较低的单体原料,如联苯四甲酸二BPDA 、均苯四甲酸二酐PMDA已经实现大规模生产;对于较为特殊的单一 ,如六氟二酐6FDA也逐步打破外企垄断。

      三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物( FEVE )

      为克服PVDF的不足,美、日科学家相继开发了多种含羟基官能团的氟碳树脂。1982年 ,日本旭硝子开发了商品名为lumiflon的氟烯烃和乙烯基醚的共聚树脂FEVE。
      FEVE树脂由氟乙烯单体和乙烯基乙醚(或酯)单体交替联接构成,氟乙烯单体把乙烯基醚单体丛两侧包围起来 ,形成屏敝式的交替共聚物 ,然后用含羟基、羧基的乙烯基醚单体与氟烯烃共聚,生成的氟树脂含羟基和少量羧基。

      由于FEVE具有特殊结构 ,其具备在酯类、酮类及芳烃溶剂中的可溶性 ,克服了氟涂料需烧结成膜的缺点 ,使其可按普通的涂料成膜方式固化,它可以和封闭型多异氰酸酯或三聚氰胺树脂制成单组分中温烘烤涂料,也可以和多异氰酸酯(多采用HDI缩二脲或HDI三聚体)制成双组分涂料 ,达到常温固化的目的 ,制得的含氟聚氨酯涂料不仅耐候性优异 ,而且耐酸碱及耐溶剂性优良,可用于重防腐蚀涂装。

      聚全氟乙丙烯( FEP )

      FEP是由四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的一种结晶性聚合物。FEP结晶物的熔化点为304℃,密度为2.15克/立方厘米,它是一种软性塑料 ,其拉伸强度 、耐磨性 、抗蠕变性低于许多工程塑料。
      FEP是化学惰性材料 ,在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数(2.1) 。该材料不引燃,氧指数高达95%,可阻止火焰的扩散,还具有优良的耐候性 ,摩擦系数较低 ,从低温到392℃均可使用。  
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      聚全氟乙丙烯管

      FEP分子式该材料可制成用于挤塑和模塑的粒状产品,用作流化床和静电涂饰的粉末 ,也可制成水分散液 。FEP半成品有膜、板 、棒和单纤维 ,其主要用于制作管道和化学设备的内村、滚筒的面层及各种电线和电缆,如飞机挂钩线、增压电缆 、报警电缆、扁形电缆和油井测井电缆。FEP膜已用作太阳能收集器的薄涂层。       

      聚三氟氯乙烯( PCTFE )

      PCTFE是由三氟氯乙烯自由基引发聚合的重复单元线性主链的聚合物,最早由德国IG Farben公司的Schloffer 和Scherer在1934年first制备得到 。1937年,德国I.G.Farbenindustrie公司发表了首篇制备报告,其后美国在执行曼哈顿计划过程中 ,对PCTFE的性能作了大量的研究工作,1942年美国宣布研制成功,并于1946年投产。

      当时PCTFE主要用于分离铀同位素气体扩散材料 ,1949年产品有市售 ,1957年美国3M公司以“kel- F”商标大量出售PCTFE树脂。前苏联从1950年~1951年开始生产PCTFE树脂 。此后,法国产品“Voltalef”、日本“Dai-flon”、德国“Gostaflon”相继问世 。

      图片聚三氟氯乙烯管 

      我国在1959年开始研制PCTFE树脂,1960年试制成功,1966年建成年产25吨PCTFE树脂的生产装置。
      聚三氟氯乙烯简称PCTFE,是由三氟氯乙烯经聚合而成的热塑性氟树脂 ,低分子量的是液体或蜡状物 ,高分子量的是白色固体或分散液。

      PCTFE聚合物成链状,其晶体结构属于六方晶系。PCTFE分子中碳骨架被氟原子和氯原子紧密包裹,有效阻止了碳骨架外露,因此PCTFE具有良好的耐化学腐蚀性能和化学惰性,仅在高温下被熔融碱金属或氯磺酸破坏。
      分子结构中的F原子使聚合物具有化学惰性, Cl原子则使聚合物具有透明性、热塑性与硬度 ,因此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。分子结构中C-Cl键的存在,使得PCTFE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,硬度、刚性、耐蠕变性均较好。
      PCTFE具有优异的阻隔气体的能力 ,其膜产品的水蒸汽透过性在所有透明塑料膜中是minimum的。PCTFE电性能与其它全氟聚合物相似,但介电常数和损耗因数稍高,尤其是在高频时。

      PCTFE可制作厚的(3.175mm)光学透明制件 ,可制成用于模塑和挤塑的粒料 ,制成的膜厚度为0.0254mm~0.254mm,亦可制成棒和管材 。

      PCTFE在机械  、电子电器、化学工业、医疗器械、军事、核能等领域均有着广泛的应用。在机械领域,PCTFE主要用于高真空系统的密封材料、透明配管及水准仪、尺寸精度高的机械零部件等。

      聚偏氟乙烯(PVDF)

      PVDF是指偏氟乙烯(VDF)的均聚物或VDF与少量含氟乙烯基单体的共聚物 ,含氟量60%左右。
      PVDF树脂具有优良的耐化学腐蚀 、耐高温 、耐氧化、耐气候 、耐紫外线和耐高温辐射的性能,同时抗拉伸强度和抗冲击强度优良 ,硬度高且耐磨,热变形温度高,抗蠕变疲劳性能佳,其使用温度范围为-60~150℃ ,是一种强而韧的结构材料 。 
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      PVDF板材

      PVDF应用主要集中在石油化工 、电子电气和氟碳涂料三大领域,由于PVDF良好的耐化学性 、加工性及抗疲劳和蠕变性,是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门 、管道 、管路配件、储槽和热交换器的best材料之一。

      PVDF良好的化学稳定性、电绝缘性能,使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求,被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送,采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶 、隔膜 、粘结剂等,在锂二次电池中应用 ,目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一 。

      可熔性聚四氟乙烯(PFA)

      PFA又称"全氟烷氧基氟塑料",与PTFE一样 ,也是全氟化的氟塑料,它保持了PTFE的一切优异性能。与PTFE不同的是,PFA可以在较低温度下进行熔融加工。

      PFA为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物 ,熔融粘结性增强 ,溶体粘度下降,而性能与聚四氟乙烯相比几乎无变化。

      PFA长期使用温度为-80℃—260℃ ,有极好的耐化学腐蚀性 ,是摩擦系数minimum的塑料之一,还有很好的电性能,其电绝缘性不受温度影响。

      PFA其耐化学药品性与聚四氟乙烯相似,比偏氟乙烯好 ;抗蠕变性和压缩强度均比聚四氟乙烯好,拉伸强度高,伸长率可达100-300% ;介电性好,耐辐射性能优异。此外 ,PFA还具有生理惰性,可植入人体内。

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      PFA管

      PFA适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件 、密封件、绝缘件和医疗器械零件,还可用于高温电线、电缆绝缘层,防腐设备、密封材料 、泵阀衬套和化学容器。

      乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)

      乙烯—四氟乙烯共聚物简称ETFE或F40,ETFE是最强韧的氟塑料,在保持了聚四氟乙烯良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时,它的耐辐射和机械性能有很大程度地改善,拉伸强度可达到50MPa,接近聚四氟乙烯的两倍,更主要的是其加工性能得以大大提高 ,特别是它和金属表面的附着力表现突出 ,使氟塑料和钢的紧衬工艺真正得以实现。

      ETFE是一种乙烯—四氟乙烯的共聚物,不仅具有优良的抗冲击性、导电性 、热稳定性和耐化学腐蚀性 ,而且机械强度高、加工性能好,广泛用于化工 、电子通讯、设备制造、航空航天等领域 。

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      现代建筑中的ETFE膜

      另外 ,ETFE膜为现代建筑提供了一个创新解决方案。由这种膜材料制成的屋面和墙体质量轻,只有同等大小的玻璃质量的1%;韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化学腐蚀性强 ,熔融温度高达200℃,并且不会自燃。

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      “中子捕手”硼-10酸突破核防护瓶颈 ,含硼聚乙烯护盾实现国产化

      一块看似普通的白色塑料板,却能让致命的中子辐射衰减40%以上,成为守护核电站工人的隐形铠甲。“普通聚乙烯只能使中子减速,但加入硼-10酸后,材料获得了‘捕获’中子的超能力。最新测试数据显示 ,含10%硼-10酸的聚乙烯板材 ,对中子辐射的屏蔽效率比普通聚乙烯高出40% ,在辐射剂量增加三倍时性能仅下降5% ,远优于传统材料的15%衰减率 。01 技术原理 ,硼-10的“双保险”防护机制含硼聚乙烯的核心优势源于硼-10同位素独特的核性质。当高速中子穿过聚乙烯时,氢原子核使其减速;而慢化后的中子遇到硼-10原子核,立即被俘获并发生核反应 :¹⁰B + n → ⁷Li + ⁴He + 2.31MeV反应产生的锂和氦粒子射程极短 ,能量就地沉积在材料中。这种“慢化-俘获”双机制使防护效率呈几何级提升 。近期突破在于解决了硼酸分散工艺——东北大学团队采用熔盐法将硼-10酸与菱镁矿合成Mg₂B₂O₅晶须 ,使硼元素以单晶形态均匀嵌入聚乙烯基体 ,含硼量达12%时仍保持良好韧性 。 02 性能革命 ,从实验室到应用场景的跨越在山东某核电站的换料检修现场 ,工程师展示了新型防护装备:“过去戴铅手套作业半小时手就发麻,现在含硼聚乙烯手套轻了60% ,连续工作两小时也不疲劳。”实测证明,这种手套的防护效能与铅制品相当,重量却减轻一半。2025年7月,该核电站已全面更换含硼聚乙烯防护系统。更关键的是材料的环境适应性 :温度耐受:在-20℃至80℃循环测试中,硬度变化小于5%抗疲劳性:弯折100次无裂纹  ,适合可移动防护屏高温稳定:某放疗设备外壳在60℃环境使用两年未变形医疗领域同样受益。江苏一家医疗器械厂采用该材料制造伽马刀防护罩,比传统铅罩减重45%,使设备运输成本降低30%。 03 产业爆发,百亿级市场的国产替代需求激增推动硼-10酸产业链快速发展。2025年7月以来,多个重大项目密集启动。另外,技术外溢效应显著。中科院团队开发的硼掺杂碳纳米管 ,利用硼的缺电子特性增强催化剂吸附能力,使钠硼氢甲醇解制氢速率达22,453 mL·g⁻¹·min⁻¹,创非金属催化剂纪录。04 未来挑战,深紫外与核废料处理的新战场前沿探索已在光学领域展开 。南京理工大学合成出硼酸羟基化合物(NH₄)₂B₁₀O₁₄(OH)₄·H₂O ,其深紫外截止边<200nm,双折射率0.054@546nm,有望用于DUV光刻机光学系统。更大的想象空间在核废料处理。传统水泥固化体需1米厚度屏蔽中子辐射,而含硼聚乙烯只需15厘米。“我们正在开发硼-10酸/碳化硅陶瓷复合体,耐辐照性能提升三倍 。”原子能院项目组表示,相关成果已列入核电十四五规划 。在江西某县的油菜田边 ,县农业农村局技术员正将硼肥撒向土壤。这种含硼-10酸的缓释肥料 ,能使油菜籽增产20%。“硼元素从核电站走到田间地头,这是技术普惠的缩影 。”技术员感叹道 。而在北京实验室,某团队正攻关硼浓度梯度材料——表层富硼层高效吸收中子,内层高韧性聚乙烯抵御冲击。 中国核学会数据显示,2025年全球核防护材料市场规模将突破80亿美元,其中含硼聚合物复合材占比超35% 。随着第四代核电站建设加速,这个“隐形护盾”产业正迎来黄金时代 。 

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      2025-08-01

      常州新奥门31999参加三展联动 !上海同台奏响新能源与半导体产业最强音

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      2025-07-30

      就问你“氟不氟” ------- 氟的科普小知识!

      就问你“氟不氟”氟的科普小知识!氟是一种化学元素,符号为 F,原子序数为 9 。它是一种淡黄色的气体,具有强烈的刺激性气味。氟在自然界中广泛存在,主要以氟化物的形式存在于岩石、土壤、水和空气中 。 氟的作用:1. 增强牙齿的抗酸性 :氟可以与牙齿中的矿物质结合  ,形成一层坚硬的氟磷灰石保护层,从而增强牙齿的抗酸性 ,预防龋齿的发生 。2. 促进骨骼健康:氟可以促进骨骼的生长和发育,增强骨骼的密度和强度,预防骨质疏松症的发生 。3. 预防水氟病:在一些地区,水中的氟含量过高,会导致水氟病的发生。氟可以与水中的钙 、镁等离子结合 ,形成不溶性的氟化物,从而降低水中的氟含量,预防水氟病的发生。如何正确使用氟:1. 使用含氟牙膏 :含氟牙膏是预防龋齿的有效方法之一。使用含氟牙膏时,要注意正确的刷牙方法 ,将牙膏挤在牙刷上 ,轻轻刷牙 ,不要用力过猛,以免损伤牙齿和牙龈。2. 饮用适量的水 :在一些地区,水中的氟含量过高或过低都会对健康造成危害。饮用适量的水可以保持身体的水分平衡,同时也可以避免摄入过量的氟。3. 合理饮食:一些食物中含有丰富的氟,如海鲜 、茶叶 、牛奶等。合理饮食可以摄入适量的氟 ,同时也可以避免摄入过量的氟。本篇内容仅供科普 ,图片内容皆来自于网络 ,如有侵权请联系作者删除 

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      2025-07-25

      丙酸:低调“多面手”赋能现代产业安全与发展

      丙酸:低调“多面手”赋能现代产业安全与发展在众多化学原料中 ,丙酸或许并不为大众所熟知,但它却如同一位默默守护者 ,凭借其独特的抑菌能力与化学活性,广泛渗透于多个关键产业领域,为产品质量安全、生产效率提升贡献着不可或缺的力量 。 守护农牧业基石 :饲料防腐的卫士面对全球饲料存储与运输中的霉变挑战,丙酸及其盐类(如丙酸钙、丙酸铵)凭借其高效 、低毒、广谱的防霉抑菌特性,已成为饲料行业防腐保鲜的首选方案之一 。它能有效抑制霉菌及特定细菌滋生 ,显著延长饲料保质期,保障动物营养摄入安全,广泛应用于配合饲料、青贮饲料等产品中,为畜牧业健康发展保驾护航。保障餐桌安全 :食品防腐的可靠伙伴在食品工业中,丙酸钙 、丙酸钠等安全添加剂在法规许可范围内发挥着重要作用。它们能有效抑制引发面包、糕点等烘焙食品霉变的微生物,延长货架期 ,保持食品新鲜口感 。同时,在部分奶酪及乳制品加工中 ,丙酸盐也用于控制不良微生物生长 ,确保食品安全与品质稳定,守护消费者“舌尖上的安全”。驱动精工制造 :医药化工的关键“基石”丙酸的重要性在精细化工与制药领域尤为突出。它是合成多种高附加值化学品不可或缺的中间体。例如,丙酸是生产主流除草剂的重要起始原料,服务于现代农业 ;同时也是合成布洛芬等常见解热镇痛药的关键前体之一,影响着人类健康福祉。其衍生物在溶剂 、香料 、涂料等领域亦有重要应用 。赋能工业创新:塑料助剂的隐形推手在塑料工业中,丙酸衍生物(如某些丙酸酯类)可作为高效的增塑剂应用于聚氯乙烯(PVC)等材料的生产加工中 ,改善塑料制品的柔韧性 、加工性能及低温耐受性。这类助剂对提升特定塑料产品的实用性和耐用性起到了推动作用。 此外 ,丙酸盐在医药领域也扮演特定角色,如局部外用药物可用于辅助治疗轻微皮肤感染。丙酸以其多样化的形态和功能,在保障安全 、提升效率、促进创新等方面展现出强大的应用价值。随着各行业对安全、环保、高效需求的持续增长,这位低调而高效的“多面手”必将迎来更广阔的发展空间,持续为现代产业注入活力 。

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      2025-07-22




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