1. 化学结构与加工性能
- PTFE 是聚四氟乙烯的均聚体,链上全部为 –CF₂– 单元,完全氟化,导致熔体黏度极高,无法直接熔融加工,只能通过压延、热压或烧结等方式成形。
- FEP 是 PTFE 与少量六氟丙烯(HFP)共聚得到的共聚物,链上含有少量 –CH₂– 单元(–CF₂–CH₂–),这使其熔点下降、熔体流动性大幅提升,可直接进行熔融挤出、注塑和吹塑等加工。 []
2. 熔点与热稳定性
其熔点约为327℃(首次熔化可达348℃),更高的温度下才会开始热的分解。
- FEP 的熔点约为 260 ℃,热分解温度略低,但仍在 350 ℃左右,足以满足大多数高温应用。 []
3. 机械性能
- PTFE 具有极低的摩擦系数和优异的耐磨性,适合需要极佳滑动性能的密封件、轴承等。
- FEP 虽然摩擦系数稍高于 PTFE,但因其柔韧性更好,拉伸伸长率更大,冲击韧性更佳,适合需要一定柔软性的管材、薄膜和电线绝缘层。
4. 电气与介电特性
- 两者都是优良的电绝缘体。PTFE 的介电强度略高,介电常数略低;FEP 的介电常数稍高,但仍在 2.0 左右,足以用于高频电缆和电子元件的绝缘。
5. 光学透明度
- FEP 对可见光的透光率明显高于 PTFE,因其结构中含有少量非氟原子,导致折射率更低,常用于光学薄膜、透明管路和微流控芯片。
6. 表面特性
- PTFE 表面极为光滑且疏水,接触角约为 110°,但在加工后表面粗糙度较低。
- FEP 表面相对粗糙一些(AFM 高度差约 136 nm),但仍保持良好的疏水性,且在某些条件下对结垢(如 CaCO₃)有更好的抑制效果。
7. 化学耐受性
- 两者对几乎所有化学介质(酸、碱、溶剂)均表现出极佳的耐腐蚀性,PTFE 的耐化学性略胜一筹,尤其在高温强酸碱环境下更为稳健。
8. 典型应用场景
- PTFE:高温密封件、化工管道衬里、非粘锅涂层、耐磨轴承、航空航天高温绝缘材料。
- FEP:光学透明管、微流控芯片、电子电线绝缘层、食品包装薄膜、需要熔融成型的管材和薄膜。 []
总结
由其同为高分子的氟聚合物,FEP与PTFE都具有了出色的化学惰性和优良的电绝缘性能。但作为一类具有更高的熔点、极低的摩擦系数和更佳的耐高温、耐化学性的超分子高聚物,PTFE也存在着较大的加工困难;而通过对FEP的共聚引入的少量的非氟的单元的作用,就可显著地提高了其加工性、透明度和柔韧性等,尤其对需要熔融加工或光学的透明的场合更为适用。根据不同的温度、机械的、光学的以及加工的需要,我们就可以对其作出合适的材料的选择与应用。
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