PTFE是由四氟乙烯单体聚合而成的聚合物,是一种类似于PE的透明或不透明的蜡状物,其密度为2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。它的化学结构与PE相似,只是聚乙烯中的全部氢原子都被氟原子所取代。由于C-F键键能高,性能稳定,因而其耐化学腐蚀性,能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水),以及强氧化剂、还原剂和各种的作用;PTFE分子中F原子对称,C-F键中两种元素以共价键结合,分子中没有游离的电子,使整个分子呈中性,因此它具有优良的介电性能,而且其电绝缘性不受环境及频率的影响。它的体积电阻大于1017健,介电损耗小,击穿电压高、耐电弧性好,能在250℃的电气环境下长期工作。
日本大金 PTFE-各方面应用
PTFE用作工程塑料,可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。此外,也可以用于抽丝,聚四氟乙烯纤维--氟纶(国外商品名为特氟纶)。目前,各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。PTFE使用条件行业化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高纯产品生产如离子膜电解,粘稠物料输送与操作,卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。
PTFE过滤膜是立体网状结构,无直通孔。开孔率及孔径分布是衡量PTFE膜的重要指标。PTFE膜的开孔率一般在80%-95%之间。开孔率高,会提高通气量;孔径分布集中,表明膜孔径大小均匀。凭借的生产工艺,可针对不同物料,控制不同孔径,以达到过滤的目的。通常膜厚度并不是评价PTFE过滤膜的指标,如果膜的厚度偏厚则容易产生透气量小、运行压力高等问题。根据多年的研究使用观察,膜厚薄基本不影响使用寿命,关键是复合强度,这是影响使用寿命的重要因素。
膜的复合途径
为了提高使用寿命,增加膜的强度,需要把过滤膜复合到各种过滤材料商,如各种针刺毡、机织布、玻纤等。由于PTFE自身具有不黏性的特点,对膜复合技术要求很高,目前复合方法有胶复合和热复合两种方式。
①胶复合式较初级的复合方式,复合强度低,易脱膜,寿命短,由于胶渗透,导致透气性差,不宜清灰,削弱了PTFE的优越性能。
②热复合式的复合方式,完整地保持了PTFE过滤膜的优越性能,但对热复合技术的要求严格。
1、防腐蚀性能的应用
由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊人。而PTFE材料以其的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。其具体应用包括:输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机、高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。
密封件的性能好坏对整个机器设备的效率与性能都有很大的影响。PTFE材料具有的耐腐蚀、耐老化、低摩擦系数及不粘性、耐温范围广、弹性好的特性使其非常适合应用于制造耐腐蚀要求高,使用温度高于100℃的密封件。如机器、热交换器、高压容器、大直径容器、阀门、泵的槽形法兰的密封件,玻璃反应锅、平面法兰、大直径法兰的密封件,轴、活塞杆、阀门杆、蜗轮泵、拉杆的密封件等等。
2、低摩擦性能在载荷方面的应用
由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑,比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污,这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑(直接承受载荷)的理想材料。这是因为该材料的摩擦系数是已知固体材料中低的。
其具体用途包括用于化工设备、造纸机械、农业机械的轴承,用作活塞环、机床导轨、导向环;在土木建筑工程广泛用作桥梁、隧道、钢结构屋架、大型化工管道、储槽的支承滑块,以及用作桥梁支座和架桥转体等。
3、在电子电气方面的应用
PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;
利用氟塑料薄膜对氧气透过性大,而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性,可制造氧气传感器;利用氟塑料在高温、高压下发生向电荷偏离现象的特性,可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等;利用其低折射率的特性,可制造光导纤维。
4、在医面的应用
膨体PTFE材料是纯惰性的,具有非常强的生物适应性,不会引起机体的排斥,对人体无生理,可用任何方法消毒,且具有多微孔结构,从而可用于多种康复解决方案,包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通和整形的手术缝合。
5、防粘性能的应用
PTFE材料具有固体材料中小的表面张力,不粘附任何物质,同时还具有耐高低温优良的特性,从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。其防粘工艺主要包括两种:把PTFE部件或薄片安装在基体上,以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。
聚四氟乙烯(PTFE)膜
合方法有三种:
(1)干法混合工艺要求混料装置快速,均匀无死角,适用于一般要求的制品。
(2)溶剂混合,溶剂为或甲醇,适用玻璃纤维填充PTFE。
(3)湿法混合:采用这种工艺成型的制品机械强度高,磨耗低,耐腐蚀性好。
填充PTFE制品的成型压力取决于填料在PTFE中的体积比,如:含5%填料成型压力250巴;含6%-10%填料成型压力350巴;含12%-25%填料成型压力500巴;含大于25%填料成型压力700巴。填充制品的烧结工艺与纯PTFE相同。但对含有MoS2的填充制品要求360℃时在空气介质中烧结,或380℃时在氮气介质中烧结。含玻璃纤维的填充制品适宜在氮气介质中烧结。
聚四氟乙烯可以耐各种强酸、强碱。球阀对于、液碱的介质需要采用聚四氟乙烯的阀芯和阀座聚四氟乙烯具有优异的耐热性因为它是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。
PTFE性能及应用
(一)摩擦系数低
聚四氟乙烯(PTFE)材料的低摩擦系数已是人所共知,1949年,K.V苏特和P.H托马斯在B-L机器上测量聚四氟乙烯(PTFE)材料的摩擦系数时证实:承载1~4公斤,滑行速度0.1~10毫米时,聚四氟乙烯(PTFE)材料的摩擦系数是0.04。在承载1360公斤情况下,摩擦系数达到0.01。
(二)温度性能
聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的高温稳定性来自于强的碳-氟原子键,并且由此确定了聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料成为一种非常有用的抗高温聚合物。因而聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料在超过几乎所有其它热塑料和合成橡胶的高温限下仍保持其性质不变。同时,与其它聚合物相比,在抗纯压力和高温时,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的熔融粘度也非常高。因为聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有高的抗热裂变限和很高的熔点和自燃点,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料能耐高温和火焰。在正常的工作温度范围内,聚四氟乙烯(PTFE)额定温度上限是260℃,在此情况下,它不热裂变。在观察260-360℃范围内,重量损失相当小,并且损失是由于在聚合中吸收少量气体和水分。只有在温度超过400℃情况下,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的热裂变才变得明显。 在低温情况下,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料能保持良好的性能。在很低温度时,能保持很强的抗冲击性能。即使在温度低达-196℃时,经过精心制造的试件仍有韧性,已经,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料在温度-268℃以上仍有使用价值,并在-80℃以上具有较高塑性。
(三)化学稳定性
正像我们观察到的一样,聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料的分子结构由碳原子组成的链完全被氟原子所覆盖。这个氟原子壳保护着易受侵蚀的碳原子链,这使聚四氟乙烯(PTFE)树脂材料具有暴露在溶剂中不与溶剂发生反应并抵抗分解的特稳定性。聚四氟乙烯(PTFE)材料几乎不与已知的任何化学物质发生化学反应,即使在高温度和压力下也能抵抗腐蚀性化学物质和溶剂的腐蚀。在正常工作温度范围内,这类树脂不会被任何溶剂溶解和膨胀。这种特的稳定性来自于很强的碳-碳键和强的碳-氟键内的结合,以及几乎的氟原子对碳原子骨架链的保护壳和聚合物的高分子量,这种结构也产生了一些性能,例如低摩擦系数和不可溶性。
一、化学性质
耐候性老化性:长期暴露于大气中,其介质性能保持不变耐辐照性能和较低的渗透性;
阻燃性:限氧指数在90以下,使用温度-55~+260 ℃;
耐酸碱性:其不溶于强酸、强碱和;
抗氧化性:能对抗耐强氧化剂的腐蚀。
二、物理性质
力学性能:
聚四氟乙烯介质具有不粘性,其次摩擦系数小,仅为聚乙烯的1/5,聚四氟乙烯在-55~260℃的较大的温度范围依然能保持好力学性能。
耐化学腐蚀和耐候性:聚四氟乙烯几能耐所有液压介质、溶剂和各种化学介质腐蚀,除了熔融的碱金属外。例如可在、硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能毫无变化,只在温度300℃以上稍微溶于全烷烃。聚四氟乙烯不吸潮,零阻燃,抗氧、紫外线均稳定,所以具有的耐候性。
电性能:聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低,而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。
耐辐射性能:聚四氟乙烯密封件的耐辐射性能较差,受高能辐射后引起降解,高分子的电性能和力学性能均明显下降。
聚合性:聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。
「PTFE】聚四氟乙烯的缺点和改进
尽管聚四氟乙烯材料性能稳定,特性优异,但是还是存在一些缺点需要改进。
(1)聚四氟乙烯具有“冷流性”。即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形(蠕变),这给它的应用带来一定的限制。如当PTFE用作密封垫时,为密封严密而把螺栓拧得很紧,以致超过特定的压缩应力时,会使垫圈产生“冷流”(蠕变)而被压扁。
这些缺点可通过加入适当的填料及改进零件结构等方法来克服。
(2)聚四氟乙烯的熔体粘度很高,在高温下也不流动。它在熔点(327℃)以上,熔体粘度达到1 010 Pa.s,即使加热到分解温度也不流动。
这就使它不能采用一般热塑性塑料的成型方法,而要采用类似粉末冶金那样的烧结方法成型。
(3)PTFE具有突出的不粘性,限制了其工业上的应用。它是好的防粘材料,这种性能又使它与其他物件的表面粘合为困难。
在某些需要润滑的工况下可使用四氟材料。或者使用化学钠化的方式,破坏四氟表面能,使其可粘。
(4)PTFE的导热系数低,导热性能较差,这不仅妨碍它用作轴承材料,而且使得制造厚壁制品时不能淬火。
但是这也使其成为很好的隔热材料,在四氟中填充金属或者其他材料可以改善导热性。
(5)PTFE的线膨胀系数为钢的10~20倍,比多数塑料大,其线膨胀系数随着温度的变化而发生很不规律的变化。在应用PTFE时,如果对这方面性能注意不够,很容易造成损失。
填充其他材料可以改善线彭系数,不然在使用和加工的时候要严格控制温度这个变量,好是能得到厂家的。
(6)在400℃以上加热时,聚四氟乙烯的裂解速度逐渐加快,分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。在475℃ 以上,分解产物有少量剧毒的。注意加热温度不能超过400℃,且实验室要有良好的通风系统,利于排除毒性气体。
1. 薄膜孔径在0.23um之间,过滤效率均能达到99.99﹪以上,几乎实现零排放。清灰后不改变孔隙率,除尘效率一直很高。
2. 覆膜PTFE除尘布袋在开始使用时,压力损失要高于普通滤料,但在投入运行后,压力损失随使用时间的增加变化却不大,而普通滤料的压力损失会随使用时间的延长而越来越大。
3. 普通滤料在使用中粉尘很容易进入到内部,而且越积越多,直到将孔隙堵死,导致不能使用。而使用聚四氟乙烯覆膜PTFE除尘布袋,过滤的粉尘很容易从薄膜表面清除,清灰效果好,周期长,在使用的清灰压力强度较低,从而提高了滤料的使用寿命,并可显著减少除尘器的检修维修工作量,降低了产品的运行费用,与机织滤料和过滤毡覆合,制成聚四氟乙烯覆膜PTFE除尘布袋,广泛应用于烟气净化除尘,粉尘治理及特种回收等领域。
4. 该覆膜PTFE除尘布袋还具有化学稳定性好、耐热和耐化学腐蚀等性能。
PPS+PTFE耐高温除尘器布袋在袋式除尘领域,通常都将除尘布袋比做袋式除尘器的心脏,布袋除尘器能处理什么样的含尘烟气,PPS针刺毡主要还取决于用来制造除尘布袋的化学纤维本身的条件。一般的烟气温度条件下,PPS针刺毡只需要除尘滤袋能够耐150℃以下的温度,这些场合,涤纶、丙纶、晴纶、锦纶等化学纤维可以基本胜任。而对于烟气温度比较高的场合,如:化工、炭黑(白炭黑)尾气、炼铁厂高炉煤气、水泥厂立窑尾气、电石厂窑炉尾气、铸造、炼钢厂烟气、沥青混凝土搅拌沥青烟气、PPS+PTFE针刺毡耐火砖窑炉烟气、焦化烟气等,一是因为这些含尘烟气粉尘因受比电阻限制不适合于电收尘器收集,PPS针刺毡只能用布袋或其它方式收集;二是如需将含尘烟气温度降至150℃以下的投资较高或受现场场地的限制;三是因为含尘烟气中因为含有硫的成份,含尘烟气具有酸""含尘烟气只能在酸以上即温度较高的状态下进行过滤分离等因素,这样就需要有一种能耐受较高温度的PPS+PTFE耐高温抗腐蚀除尘布袋化学纤维耐高温布袋用来制做除尘滤材。PPS+PTFE针刺毡,PPS滤袋,PPS针刺毡,高温除尘布袋,化工电力滤袋
实践PPS+PTFE针刺毡,可大幅提高耐高温除尘器布袋表面光滑度,清灰更加容易,降低运行阻力,故除尘滤袋无堵死现象,PPS针刺毡过滤效率可达而且俩者结合能够大幅度提高使用寿命,特别对于高浓度、高湿度的含尘气体、高净化要求的环境效果更佳,在工况要求严格的火电厂、碳黑厂、钢铁厂中使用效果甚佳
电厂锅炉除尘袋]垃圾焚烧烟气除尘布袋垃圾焚烧发电厂布袋除尘器运行稳定、操作方便、除尘效率高、适应性强,因而得到了广泛应用。据统计,垃圾焚烧发电厂布袋除尘器运行中出现的问题有一半以上与滤料有关在考虑锅炉燃烧系统及其烟气特性,以及耐高温除尘布袋各类纤维滤料性能后,电厂锅炉选用较多的有PPS覆膜滤料、PPS+PTFE浸渍、PPS+PTFE覆膜、PPS+P84、PPS+PTFE基布。
PPS纤维滤料长期耐温180,瞬时耐温200,可抵抗多种酸、碱和氧化性的化学腐蚀,具有较好的水解能力,但是PPS耐氧化性稍差,当烟气中含量超过15时,就不能适用该种滤料。
P84纤维滤料长期耐温240,瞬时耐温260,其抗氧化性能比PPS滤料好,但其耐酸、抗水解性能稍差。
PTFE纤维滤料长期耐温240,瞬时耐温260,可耐受各种酸碱及强氧化物的腐蚀,水解稳定性和阻燃性都很好,其缺点是抗拉、抗磨、抗折性较差,且价格比较高。