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聚四氟乙烯的优异力学性能:摩擦因数最小

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:又由于F—C链分子间作用力极低,所以聚四氟乙烯具有不黏性。聚四氟乙烯力学性能方面优异的特性是摩擦因数小,为0.01~0.10,在现有塑料材料乃至所有工程材料中最小。

聚四氟乙烯的优异力学性能:摩擦因数最小

四氟乙烯(简称PTFE),是由四氟乙烯经过自由基聚合制得的,俗称“塑料王”,具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。其具有优良的耐化学腐蚀性及电绝缘性,具有良好的耐热性,在所有固体材料中,聚四氟乙烯摩擦因数是最低的。

一、聚四氟乙烯的结构

在PTFE中,氟原子取代了聚乙烯中的氢原子,由于氟原子体积较大,半径为0.064nm,大于氢原子半径(0.028nm),且相邻大分子的氟原子的负电荷又相互排斥,使得C—C链由聚乙烯平面的、充分伸展的曲折构象渐渐扭转到PTFE的螺旋构象,并形成一个紧密的完全“氟代”的保护层,这使其具有其他材料无法比拟的化学稳定性以及低的内聚能密度。

大分子主链上没有支链,整体内不形成交链,故其分子轮廓光滑,加之PTFE单体具有完美的对称性而使PTFE分子间的吸引力和表面能较低,所以PTFE具有极低的表面摩擦因数,且容易在滑动过程中转移到对偶面上形成薄的转移膜。

二、聚四氟乙烯的性能

1.力学性能

聚四氟乙烯的摩擦因数极小,仅为聚乙烯的1/5,这是全氟碳表面的重要特征。又由于F—C链分子间作用力极低,所以聚四氟乙烯具有不黏性。聚四氟乙烯是典型的软而弱聚合物,大分子间的相互引力较小,刚度、硬度、强度都较小,在应力长期作用下会变形。聚四氟乙烯力学性能方面优异的特性是摩擦因数小,为0.01~0.10,在现有塑料材料乃至所有工程材料中最小。其摩擦因数几乎不变,只有在表面温度高于熔点时,摩擦因数才急剧增大。

2.化学性能

聚四氟乙烯能承受除熔融碱金属、氟元素和强氟化介质以及高于300℃的氢氧化钠以外的所有强酸、强碱、强氧化剂、还原剂等的作用。它的耐化学腐蚀性能超过贵金属、玻璃、陶瓷、搪瓷和合金等。(www.xing528.com)

3.耐热、耐寒性能

聚四氟乙烯可在—250~260℃的宽广区域内使用,即使在—260℃的超低温下仍可以保持一定的挠曲性;在260℃时其断裂强度仍保持在5MPa左右(约为室温的1/5),抗屈强度达1.4MPa,该温度下不发生热老化现象。

4.电性能

聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数介电损耗都很低,具有良好的电绝缘性,较高的耐电弧性,体积电阻率大于1×1016Ω·m,且不随温度而变化。

5.耐辐射和耐老化性能

聚四氟乙烯分子中没有光敏基团,所以不仅在低温与高温下尺寸稳定,在苛刻环境下性能也不变,潮湿状态下不受微生物侵袭,而且对各种射线辐射具有极高的防护能力。

6.隔水性能

聚四氟乙烯的吸水率一般在0.001%~0.005%,而且它的渗透率也较低。

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