PTFE在-196~260℃的溫度范圍內均保持優良的力學性能， 而且全氟碳高分子的特點之一是在低溫下不變脆。在正常使用溫度260℃以下， PTFE有良好的熱穩定性，而在更高的溫度下會熱降解，熱降解的速率與溫度、時間、壓力及周圍環境等因素有關。 PTFE在高溫下的熱降解速率較慢并放出微量的分解產物。PTFE在空氣中的熱降解速度比在真空中要快些，在真空狀態下的熱降解產物幾乎全是四氟乙烯單體，但在空氣中熱降解后的產物則很復雜，除四氟乙烯單體外，還包括氟光氣、全氟異丁烯等。
PTFE制品從23℃降至-196℃時收縮2%， 而從23℃升至249℃時膨脹4%，這是重要的設計與應用性數據。在19℃的晶型轉變點上下會發生很大的線脹變化，所以在加工時要避開19℃，需在23~25℃下操作較安全。PTFE的熱導率低， 是良好的絕熱材料， 加人填料可提高熱導率。
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