氟树脂PFA与PTFE有什么相同与不同?
深圳君昇科技
2021-05-07 09:00
东莞市君昇氟塑料制品有限公司
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氟树脂PFA与PTFE有什么相同与不同?
铁氟龙是20世纪最重要的发明之一,在我们的现代世界中有许多实用和技术应用。我们知道有不止一种形式,例如PFA和PTFE:聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯与全氟烷氧基乙烯醚共聚树脂(PFA)是两种在全球范围内运用十分广泛的氟塑料,它们的性质十分相似,PFA又被称为“可熔融聚四氟乙烯”。那么,它们到底有什么相同与不同呢?
分子结构对比
PTFE是由单体四氟乙烯聚合而成,1938年杜邦公司首次发现,最广为人知的PTFE品牌是Teflon。下图为PTFE的结构式,黄色小球代表氟原子。
氟树脂PFA与PTFE有什么相同与不同?
PFA加入了全氟烷氧基,相当于PTFE中的一个氟原子被全氟烷氧基所取代。与PTFE一样,PFA的配方最先由杜邦公司发明,最著名的PFA配方是Teflon PFA。从分子结构上说,PFA的碳链相对较短,而链缠结的程度更高。下图所示为PFA的结构式。
氟树脂PFA与PTFE有什么相同与不同?
性能对比
总体来看,PFA的性质与PTFE十分相似,连续最高使用温度为260℃,最低使用温度-196℃;在零下-196℃时,伸长率不低于5%,在-269℃(4°K)时还能弯曲等。
它们最大的不同在于PFA是可以熔融加工的,而PTFE不能。这意味着PFA可以用传统的注塑成型和螺杆挤压技术加工。PFA管金属离子含量很低(特别是高纯度PFA制作的管),并且在较高的温度下能够保持较强的机械强度和爆破压力。其化学纯度符合FDA要求
PTFE固体是疏水的,因此不容易受水分影响,并且摩擦系数非常低;PFA更容易受干湿交替环境的影响,但是在耐盐雾腐蚀方面,PFA的性能比PTFE更优秀。
PFA的柔韧性比PTFE更优,尤其是在管道运用方面,但它耐重复折叠的性能略逊于PTFE。【PFA管具有优异的耐应力开裂性和弯曲寿命,但是渗透性能不如PTFE。】
PFA的介电常数与PTFE相同,耗散系数非常相似,然而PFA的介电强度比PTFE高不少。
应用领域对比
PTFE被用于制作电缆:包括连接线、同轴电缆等。这是因为PTFE有绝佳的介电性能,尤其是在高频无线电领域。结合它高熔点的特征,PTFE成为了聚乙烯的高性能替代品。(主要是分散型PTFE)
由于其极低的摩擦系数,它还用于制作滑动轴承,齿轮,滑板,密封,垫圈,衬套,甚至润滑剂,减少机械摩擦,提升能量利用率。(主要是悬浮PTFE)
由于其优异的化学稳定性,PTFE还被用于制作储存和运输性质活泼或有腐蚀性化学物质的容器和管道。普通PTFE管是白色不透明的,主要有导管、软管、管道内衬管、编织增强管等。PTFE 管优异的电性能也使其成为电子、电工领域最适宜的材料,主要用于电工绝缘护套、化工输送、热交换器、医用尿路导管和手术用血管旁路。
当然部分分散型PTFE,还被应用于制造各种膜,比如服装膜、口罩膜、空气及水处理膜等各种高性能PTFE膜
当然,PTFE最日常的应用是不粘锅以及厨具模型的不粘涂层,PTFE还被下图所示为涂了PTFE的不粘锅:
氟树脂PFA与PTFE有什么相同与不同?
PFA塑料适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医疗器械零件,高温电线、电缆绝缘层,防腐设备、密封材料、泵阀衬套,和化学容器。
PFA氟塑料被使用在线缆上:在F4绝缘射频电缆的行军标中,有几个规格,指明用PFA作护套,它们的最高工作温度为250℃。要求耐开裂性好的地方,应选用PFA。PFA可以物理发泡,国外已推出用超纯PFA物理发泡绝缘制成3G,4G,5G系统用的小型低损耗馈线。
PFA被运用在实验室设备中,尤其是用作重要反应或者高腐蚀性化学反应的管道,因为PFA具有极强的抗化学腐蚀性,光学透明性以及较好的柔韧性,能很好的避免金属离子引发的化学污染,因此在分析化学领域有重要的应用。
在火力发电厂,PFA被用作热交换器的衬里。因为将高温的气体通过有PFA内衬的装置,可以在不损坏热交换机的前提下给气体降温,从而提高了整个工厂的能源利用率。
此外,用PFA作化学仪器的薄板衬里,抗腐蚀性能有所保障,昂贵的合金和金属就可以用碳钢纤维增强塑料(FRPs)来代替了。
下图所示为PFA管:
氟树脂PFA与PTFE有什么相同与不同?
小结
PTFE因为拥有非常优越的物理和化学性能,而受到工业领域的追捧。但是其加工方式的局限性也限制了它的应用。PFA其实是PTFE的改良版本,其性能类似于PTFE的材料,却拥有非常优秀的加工性能,让工程师们的难题迎刃而解。
小结概要:
1.PFA和PTFE都是含氟聚合物。
2.PTFE是更常用的含氟聚合物,俗称“Teflon”。
3.PFA是可熔融加工的,比PTFE更通用,但PTFE在吸水性和耐风化性方面优越。
4.PFA与PTFE都非常适合使用在线缆上。同时,PFA更经常用于工业应用,特别是实验室设备和工业用管,半导体,但PTFE更常用,尤其是密封防腐、膜、软管、炊具非常受欢迎。
最后,给不爱看文字的同学画个重点,PTFE和PFA的性能对比如下表所示:
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