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为什么说聚四氟乙烯的优异性能体现在分子结构上


发布时间:2018/3/19 16:05:52    来源:www.chunhuan.com    浏览次数:

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聚四氟乙烯的优异性能是由其分子结构所决定的。聚四氟乙烯的分子由c、F两种元素以共价键相结合,C—F键键能较高,要断开C—F键需要较大的键能,因此聚四氟乙烯具有高度的稳定性,不易发生化学反应。虽然聚四氟乙烯和聚乙烯都是直链型高分子,且链骨架都由碳原子组成,但氟原子和氧原子在碳原子周围所起的作用是不同的。氟原子的范德华半径为O.136nm明显大于氢原子范德华半径O.11-0.12nm,与聚乙烯相比聚四氟乙烯中未成链原子间有较强的排斥力,这就使得聚四氟乙烯的大分子采用螺旋构型,而不是聚乙烯的平面全反式构型。由于氟原子的范德华半径较大引起氟原子之间的排斥力较大,这使得聚四氟乙烯大分子链的转动势垒要比聚乙烯大得多,所以可以预料聚四氟乙烯链的柔曲性要比聚乙烯链小。这使聚四氟乙烯具有很高的熔点和很高的熔融粘度。化学稳定性  聚四氟乙烯每个碳原子连接的两个氟原子空间结构上对称,整个分子无极性c—F键的键能高且稳定,分子为螺旋形构型,c—c主分子链完全被F原子所遮蔽所以,聚四氟乙烯具有极其优异的化学稳定性,被称为“塑料之王”,水及各种有机溶剂都不能使其产生溶解或溶涨。强酸、强碱、强氧化剂即使在高温时也不能对聚四氟乙烯起作用,其耐化学腐蚀性甚至超过一些贵金属。只有F元素本身和熔融的碱金属或碱金属的络合物才能对它有侵蚀作用。   3、热性能  聚四氟乙烯具有优良的耐高温、耐低温性能,熔点为327摄氏度,分解温度为415摄氏度可在200一260℃范围内长期使用。但聚四氟乙烯的一大缺点是在高温F的不流动性。“。它在熔点以上时不会从高弹态转变到粘流态,即使升温到分解温度也不流动,这就使它不能能采用一般热塑性材料的成型方法。聚四氟乙烯的导热系数较低,导热性能较差。   4、力学性能  由于聚四氟乙烯的分子链是非极性的,大分子之间的相互吸引力小;大分子链无支链且刚性较大,缠结很少。使得聚四氟乙烯宏观上力学性能表现不佳。聚四氟乙烯具有较好的延展性,结晶度较低时,其延展性较好。聚四氟乙烯的最佳刚性所对应的结晶度为75~80%,高于这个结晶度则聚四氟乙烯的耐蠕变性随结晶度的进一步增加而减小。聚四氟乙烯的耐疲劳性非常优异:不会出现永久性的疲劳破坏,即材料遭到破坏后,材料仍然能保持物理的完整性,不会发生断裂。   5、电学性能  在聚四氟乙烯大分子链中,氟原子对称均匀分布,因而分子不带极性,使其具有优良的介电性能。该介电性能基本不受电场频率的影响,并且可以在较宽的温度范围内保持不变。此外,聚四氟乙烯中空隙的存在也会使材料的耐电晕性降低。   6、表面性能  由于聚四氟乙烯的螺旋形结构,c—c主链完全被氟原予所包围,形成了一个完整的圆柱体,这种棒状的构型使聚四氟乙烯分子间的吸引力变得很微弱,再加E分子的形状是螺旋形的,聚四氟乙烯大分子间很容易滑动。所以,聚四氟乙烯的摩擦系数在高聚物中几乎是最低的。聚四氟乙烯很难被普通液体所润湿,其临界表面张力为0.0185N/m,与水的接触角为108度。因此聚四氟乙烯具有突出的不粘性,是一秘极佳的防粘材料。但另一方面这种性能又使它极难与其它物质粘合,限制,其应用。


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