相较而言,特氟龙(PTFE)与全氟烷氧基(PFA)的最主要的区别就体现在其在高温下的耐性上,前者在1000℃的高温下会发生明显的退化,而后者则能在同等的高温下保持其原有的良好的耐热性和良好的密度的稳定性等一系列优良的性能
1. 化学结构与分类
- PTFE 是四氟乙烯(TFE)的均聚物,分子链仅由 –CF₂–CF₂– 重复单元组成,属于传统的氟碳树脂。
- PFA 则是 TFE 与全氟烷氧基乙烯基醚(如全氟丙基乙烯基醚)共聚得到的共聚物,链上带有侧链的醚基团,使其结构更为“分支”。[]
2. 加工性能
- PTFE 结晶度高、熔点约 327 ℃,但在常规热塑加工条件下几乎不熔融,必须通过压制、烧结等固相成形方式。
- PFA 由于醚基侧链的引入,结晶度显著降低,熔点在 305–315 ℃ 左右,具备良好的熔融流动性,可直接采用注塑、挤出等热塑工艺加工。该特性是 PFA 被称为“可熔性聚四氟乙烯”的根本原因[]。
3. 使用温度范围
但在实际的工作中,PTFE的最高可耐受的连续的工作温度也就仅仅约为260℃,而在短时的高温下却可承受更高的温度。但其所能承受的最高的烫烤温度却只有260℃的保鲜膜就能做到这一点了。
基于对其高低温的长期连续的实验表明,PFA的连续使用的温度范围更宽,一般可达-250℃至+260℃,并在高温条件下仍能保持优异的化学稳定性。
4. 机械与物理性能
由PTFE的较低的拉伸强度、较大的蠕变和应力松弛等原因长期的负荷下都容易产生永久的变形.。
相较之下,PFA的拉伸强度、断裂的伸长率均高于PTFE(其拉伸强度均可达22MPa以上,断裂的伸长率均可达230%以上),且在高温下还能保持更好的尺寸的稳定性。采用对两者的实验对比可见手段,其在油膜的润滑、油膜的厚度等液压的行为上都具有明显的差异,而PFA的表现尤为优越。
5. 透明性
- PTFE 为半透明或乳白色,因结晶颗粒散射光线,难以制成光学透明件。
- PFA 由于结晶度低且分子链更均匀,能够制成完全透明的薄膜或管材,常用于光学窗口、半导体工艺中的透明管路。
6. 摩擦系数与自润滑性
但不管从哪一方面来比较两者的摩擦特性都可得出两者均具备极低的摩擦系数和优异的自润滑性能,但在高温下PTFE的摩擦系数会随温度的上升而不断的显著上升,而PFA在相同的条件下却能保持相对稳定的低摩擦特性。
7. 电气性能
由此可见,PTFE与PFA都具有极高的介电强度和极低的介电常数,均可作为绝好的绝缘材料。尽管两者的电气性能基本相似,但主要的区别就体现在了其对工艺的便利性以及适用的温度范围上。
8. 成本与应用场景
- PTFE 生产工艺成熟、原料成本相对较低,广泛用于不粘锅涂层、化工衬里、密封垫片等需要耐化学腐蚀但加工要求不高的场合。
- PFA 由于共聚工艺更复杂、原料成本更高,主要用于需要热塑加工、透明性或高温连续运行的高端领域,如半导体制造的输送管、化工高温阀门、航空航天的密封件等。
小结
- 结构:PTFE 为纯 TFE 均聚物,PFA 为 TFE 与全氟烷氧基醚共聚物。
由于PTFE的难熔融性使其加工都较为困难,如需制成形体均需经压制或烧结等高温的工艺处理,而PFA却可用熔融的注塑、挤出等方法制成各种形状的各种用途的塑料制品。
- 温度:PTFE 连续使用最高约 260 ℃;PFA 连续使用范围 –250 ℃至 +260 ℃,且在高温下仍保持性能。
- 机械/透明:PFA 强度更高、伸长率更大、可制透明件;PTFE 强度低、透明度差。
其应用场合也随之不同,PTFE更适用于成本相对较低,对加工的要求不高的耐腐蚀的场合;而PFA则更适用于高温、透明或需要热塑的高端的特殊的应用。
由两者的各自的优缺点所决定的,在实际的工程应用中若强调了对加工的便利性、或要求更高的透明性或高温的连续运行等,PFA就更为合适;若则更看重了成本的低、对某些化学的较好的耐性或加工方式的可接受性等就可将PTFE作为更为经济的选择.。
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