1. 化學結構與加工性能
- PTFE 是聚四氟乙烯的均聚體,鏈上全部為 –CF?– 單元,完全氟化,導致熔體黏度極高,無法直接熔融加工,只能通過壓延、熱壓或燒結等方式成形。
- FEP 是 PTFE 與少量六氟丙烯(HFP)共聚得到的共聚物,鏈上含有少量 –CH?– 單元(–CF?–CH?–),這使其熔點下降、熔體流動性大幅提升,可直接進行熔融擠出、注塑和吹塑等加工。 []
2. 熔點與熱穩定性
其熔點約為327℃(首次熔化可達348℃),更高的溫度下才會開始熱的分解。
- FEP 的熔點約為 260?℃,熱分解溫度略低,但仍在 350?℃左右,足以滿足大多數高溫應用。 []
3. 機械性能
- PTFE 具有極低的摩擦系數和優異的耐磨性,適合需要極佳滑動性能的密封件、軸承等。
- FEP 雖然摩擦系數稍高于 PTFE,但因其柔韌性更好,拉伸伸長率更大,沖擊韌性更佳,適合需要一定柔軟性的管材、薄膜和電線絕緣層。
4. 電氣與介電特性
- 兩者都是優良的電絕緣體。PTFE 的介電強度略高,介電常數略低;FEP 的介電常數稍高,但仍在 2.0?左右,足以用于高頻電纜和電子元件的絕緣。
5. 光學透明度
- FEP 對可見光的透光率明顯高于 PTFE,因其結構中含有少量非氟原子,導致折射率更低,常用于光學薄膜、透明管路和微流控芯片。
6. 表面特性
- PTFE 表面極為光滑且疏水,接觸角約為 110°,但在加工后表面粗糙度較低。
- FEP 表面相對粗糙一些(AFM 高度差約 136?nm),但仍保持良好的疏水性,且在某些條件下對結垢(如 CaCO?)有更好的抑制效果。
7. 化學耐受性
- 兩者對幾乎所有化學介質(酸、堿、溶劑)均表現出極佳的耐腐蝕性,PTFE 的耐化學性略勝一籌,尤其在高溫強酸堿環境下更為穩健。
8. 典型應用場景
- PTFE:高溫密封件、化工管道襯里、非粘鍋涂層、耐磨軸承、航空航天高溫絕緣材料。
- FEP:光學透明管、微流控芯片、電子電線絕緣層、食品包裝薄膜、需要熔融成型的管材和薄膜。 []
總結
由其同為高分子的氟聚合物,FEP與PTFE都具有了出色的化學惰性和優良的電絕緣性能。但作為一類具有更高的熔點、極低的摩擦系數和更佳的耐高溫、耐化學性的超分子高聚物,PTFE也存在著較大的加工困難;而通過對FEP的共聚引入的少量的非氟的單元的作用,就可顯著地提高了其加工性、透明度和柔韌性等,尤其對需要熔融加工或光學的透明的場合更為適用。根據不同的溫度、機械的、光學的以及加工的需要,我們就可以對其作出合適的材料的選擇與應用。
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