《高分子復(fù)合材料》課件-2.17 氟樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能

氟樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能氟樹(shù)脂的種類(lèi)氟塑料是部分或全部氫被氟取代的鏈烷烴聚合物，它們有：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟（乙烯丙烯FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）樹(shù)脂、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、乙烯一三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）。氟樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能氟樹(shù)脂的高分子鏈上原子對(duì)稱(chēng)規(guī)整排列，一般是結(jié)晶性高分子。它的物理性能受分子量和結(jié)晶度的影響，所有種類(lèi)的樹(shù)脂都與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。大分子中C-F鍵具有高的離解能力，以及氟原子的屏蔽效應(yīng)和高的電負(fù)性，使聚合物具有優(yōu)良的耐高低溫性能，耐化學(xué)介質(zhì)以及優(yōu)良的介電能力，力學(xué)性能與其它塑料相比并不高，但可滿(mǎn)足很多實(shí)際需要。氟樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能一般聚烯烴分子的碳鏈呈鋸齒形，氟原子替代氫原子后，由于氟原子電負(fù)性大，相鄰氟原子的相互排斥，主鏈C-C鍵角由120°變?yōu)?07°，沿碳鏈作螺旋排布，使得碳鏈四周被氟原子包圍，故氟樹(shù)脂化學(xué)穩(wěn)定性比較高。氟樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能氟樹(shù)脂的性能還由兩個(gè)主要因素控制:即氟原子高的電負(fù)性和較小的原子半徑氟原子的2s和2p軌道與碳原子的相應(yīng)軌道特別匹配，上述原因也導(dǎo)致氟原子特別低的可極化性。氟原子高的電負(fù)性氟原子高的電負(fù)性使得其核外電子和成鍵電子云被束縛，氟原子極化率低，氟碳化合物的介電常數(shù)和損耗因子均很小，使得其具有高溫穩(wěn)定性、化學(xué)惰性以及絕緣性。氟原子的原子半徑由于氟原子的共價(jià)半徑非常小，2個(gè)氟原子恰好把2個(gè)碳原子之間的空隙填滿(mǎn)，使得反應(yīng)試劑難以插入，有效地保護(hù)了C-C鍵。由于C-F鍵能比C-H鍵能大，氟原子的電子云對(duì)C-C鍵的屏蔽作用較氫原子強(qiáng)，使得C-F鍵很難被熱、光以及化學(xué)物品等破壞。同時(shí)由于氟原子的共價(jià)半徑非常小，2個(gè)氟原子恰好把2個(gè)碳原子之間的空隙添滿(mǎn)，使得反應(yīng)試劑難以插入，有效地保護(hù)了C-C鍵。氟原子的原子半徑性能氟碳化合物的分子間凝聚力低，表面自由能低，難于被液體或固體浸潤(rùn)或粘著，表面磨擦系數(shù)小，使得氟樹(shù)脂具有許多優(yōu)異的性能。吸水性和透濕性氟塑料的吸水率和透濕性幾乎為零。特別是聚三氟氯乙烯在塑料當(dāng)中有最低的吸濕性。不粘性所有的粘接性物質(zhì)都不能粘接它，這一特點(diǎn)在氟塑料中，又屬聚四氟乙烯和聚四氟乙烯-六氟丙烯共聚物最特殊。耐氣候性氟樹(shù)脂對(duì)紫外線最穩(wěn)定，在熱帶地區(qū)放置在室外數(shù)年，它的物理力學(xué)性能幾乎看不出變化，特別是聚偏氟乙烯，耐氣候性最好，適合在戶(hù)外長(zhǎng)期使用。摩擦系數(shù)低塑料有一個(gè)突出特點(diǎn)是具有低摩擦系數(shù)，在整個(gè)固體材料中摩擦系數(shù)最小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，因此它是一種良好的減磨、自潤(rùn)滑軸承材料，特別突出的是聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯。聚四氟乙烯有“塑料之王”之稱(chēng)。它是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為（），具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性，是當(dāng)今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融堿金屬、三氟化氯、五氟化氯和液氯外，能耐其它一切化學(xué)藥品，在王水中煮沸也不起變化，廣泛應(yīng)用于各種需要抗酸堿和有機(jī)溶劑的場(chǎng)合。有密封性、高潤(rùn)滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化能力、耐溫優(yōu)異（能在正250℃至負(fù)180℃的溫度下長(zhǎng)期工作）。聚四氟乙烯本身對(duì)人沒(méi)有毒性。聚四氟乙烯PTFE抗沖強(qiáng)度高，但拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗蠕變性比其它工程塑料差。有時(shí)加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來(lái)改善其特殊的機(jī)械性能。它的摩擦系數(shù)幾乎比任何其它材料都低，具有很高的氧指數(shù)。

聚四氟乙烯其實(shí)