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聚四氟乙烯(PTFE)材料性能简介
来源:www.bfgyslc.com 发布时间:2020年05月27日

聚四氟乙烯(PTFE)材料性能简介


       前面的文章谈论过PTFE与PFA的区别,下面专门说一下PTFE材料的性能,该材料在线缆应用上显得尤为重要。绝大部分绕包类的电缆绝缘层材质选用PTFE,为什么始终选择这个材质?下面通过了解这个材质的性能便知。


1.PTFE概述

       聚四氟乙烯简称F-4,是一种工程材料,它具有其他各种工程塑料的特点,而其优异性能是其他各种工程塑料所不可比拟的;它的广泛的频率范围及高低温使用范围、优异的化学稳定性,高的电绝缘性,突出的表面不粘性,良好的润滑以及耐大气老化性能,使聚四氟乙烯在解决工业各部门的有关技术中,属于其他塑料之上。

2.PTFE的种类及用途

(1)聚四氟乙烯按聚合方法的不同,分为悬浮聚四氟乙烯和分散聚四氟乙烯两大类。

(2)悬浮聚四氟乙烯树脂系白色粉末,颗粒较大,经适当的后处理,可得到不同颗粒度的粉末。这种粉状树脂用于模压,压延加工成型,而不直接用于电线电缆的生产。用于电线电缆绝缘时,应将悬浮聚四氟乙烯模压,烧结成圆柱型坯料,再在车床上车削成聚四氟乙烯薄膜。这种薄膜又称熟料带,供电线电缆绕包绝缘用。

(3)分散聚四氟乙烯又分为粉末和浓缩分散液两种型态。其中:粉状分散树脂在加入一定量的助剂(如石油醚)及填料(如石英粉)经混合后,专 供推压成型,适用于电线电缆等薄壁制品的推压加工,在目前电线生产中应用较多:也可将粉状分散树脂推压成型,然后滚压成薄膜(又称生料带)供细线径电线绝缘或电线护套绕包用。聚四氟乙烯浓缩分散液主要供浸渍多孔材料(如石棉,玻璃,纤维编织)及粉末冶金法制成的金属轴承的表面涂层用。聚四氟乙烯绝缘电磁线及耐高温电线的玻璃纤维编织层就是聚四氟乙烯浓缩液涂制用的。

3.PTFE的结构特点

       聚四氟乙烯由四氟乙烯聚合而成。其分子结构完全对称的无枝化线性聚合物,密度为(2.280~2.295)g/cm³、结晶度达93%~98%,几乎是一个完全结晶的聚合物。

       在已知的高分子键中,C-F键是牢 固的键之一,大分子主碳键的周围被氟原子的紧密的保卫着,使C-C键不受一般活泼分子的侵袭。此外,氟原子体积较大,相互排斥,整个大分子链呈螺旋状,在大分子的主链上具有对称的氟原子,所以电性中和,整个分子不带极性。这种结构的特殊性使聚四氟乙烯具有优良的耐热性,耐化学药品性和耐溶剂的稳定性,高电绝缘性,表面不粘性,和润滑性等,并具有很高的熔融粘度。

4.PTFE的性能

(1)物理性能

       PTFE是一种坚韧,柔软,没有弹性,拉伸强度适中的材料,低温性能好,当温度低至(-269℃)时,在受压力的情况,PTFE仍然具有延展性。

(2)PTFE电绝缘性能
       在广阔的温度和频率范围内,聚四氟乙烯具有优异的电绝缘性能。由于聚四氟乙烯分子链中的氟原子对称,均匀分布,不存在固有的偶极距,使介质损耗角正切tgδ和相对介电常数εr在工频109HZ范围内变化很小。从室温到300℃之间,聚四氟乙烯的tgδ值实际变化很小,而εr随温度升高有所下降。

(3)PTFE的耐热性

       聚四氟乙烯具有相当高的耐热性和耐低温性能。聚四氟乙烯的耐热性在现有的工程塑料中是很高的。它虽在200℃时开始有微量的分解物出现,但从200℃至熔点327℃以上温度,其分解速度仍然非常缓慢,几乎可以忽略不计;只是在400℃,才发生显著的分解,每小时的重量损失约为0.01%。经热分解的聚四氟乙烯,平均分子量有所下降,结晶度则有所增加。抗拉强度降低。当在300℃加热一个月,其抗拉强度约下降10%~20%;在260℃下长期加热,其抗拉强度基本不变。因此,从热分解的观点来看,聚四氟乙烯可以在300℃下短期的使用,在260℃下则可长时间的连续使用。若从热变形的观点看,在负荷不大的情况下,聚四氟乙烯可以在260℃下长期连续的使用;在负荷较大时,热变形显著,其使用温度就相应的降低。聚四氟乙烯在-200℃这样的极低的温度下,不硬脆仍具有令人满意的机械强度和柔软性。

       可见,用聚四氟乙烯做绝缘的电线,完全可以在-60~+260℃下使用。

(4)PTFE的耐化学稳定性

       聚四氟乙烯具有突出的耐化学稳定性,它不受强腐蚀性的化学试剂侵蚀,亦不与之发生任何作用,它也完全不受王水、氢氟酸、浓硫酸、氯磺酸、热的浓硫酸、沸腾的苛性钠溶液氯气以及过氧化氢的作用。即使在高温下, 聚四氟乙烯也能保持很好的耐化学稳定性,只有在高温下的氟元素和熔融的钾钠等碱金属与之发生作用。

(5)PTFE的力学性能

       由于聚四氟乙烯大分子之间的相互吸引力较小,因此他只有中等的抗拉强度。聚四氟乙烯塑料的抗拉强度和伸率是符合电线电缆的使用要求的,在高温下,当温度不超过250℃时, 聚四氟乙烯的力学性能变化不大;当温度超过327℃时,由于聚四氟乙烯失去结晶结构,其力学性能突然变坏,如重新冷却至327℃以下,力学性又可复原。

(6)PTFE的耐湿和耐水性

       有很好的耐湿性和耐水性,聚四氟乙烯本身透湿性和吸水性极微,放在水中浸泡24H后,吸水性实际等于零,浸水后的绝缘电阻基本不变,是其他材料所不及的。

(7)PTFE耐气候性

       耐气候性优良。在大气环境中,由于聚四氟乙烯分子中不存在光敏基团,臭氧也不能与其作用,使其在炎热高温的热带和湿热带气候条件下, 聚四氟乙烯可不加保护长期的使用,性能不变.

(8)PTFE的其他性能

       聚四氟乙烯虽然有很多的优点,但作为电线电缆绝缘材料还有一些缺点,例如:聚四氟乙烯加工比较困难,工艺性能较差,不能连续挤制,生产效率低;在连续负荷作用下有冷流现象,耐切割性不良;耐电游离性能及耐辐射性能不佳,因此, 聚四氟乙烯的应用范围受到了限制.

5.PTFE在电线电缆中应用

       聚四氟乙烯具有各种优异的性能,频率范围广,高低温使用范围宽,化学稳定性优异,电绝缘强度高,耐大气老化性好,因此用聚四氟乙烯做绝缘的电线都具有上述优异性能。用聚四氟乙烯做绝缘的电线广泛用于宇宙航空中的各类布线。美国的军用标准MIL-W-22759中大部分电线都用此类电线。其突出的优点是耐温等级高达250℃,在此温度下长期使用其机械强度和电性能不受影响,同时低温性能优异,此电线能在低温60℃下长期的使用。其次由于聚四氟乙烯频率范围宽度大,常用做同轴电缆的绝缘。
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