含氟高分子
应用于原子能等工业的化合物
含高分子是指全部或部分的碳-氢键为碳-氟键取代的高分子化合物。其最重要成员是聚四氟乙烯,由于它具有耐化学腐蚀性、耐大气老化性、优良的介电性能、独特的低表面能、宽广的使用温度范围等特性,广泛应用于原子能、航天、电子、机械制造、化学等工业。
分类
1981年含氟高分子的全世界产量约3万吨,比常用的聚乙烯聚氯乙稀聚苯乙烯等的产量要低得多,而且价格也较昂贵,不过它是耐受苛刻条件和具有特殊优良性能的不可缺少的材料。目前工业上重要的含氟高分子几乎全部是加聚型高分子。根据单体的不同,可以分为三大类:
四氟乙烯的聚合物和共聚物
聚四氟乙烯是含氟高分子的主要品种。此外,还有几种重要共聚物:
四氟乙烯六氟丙烯共聚物 英文缩写为 FEP。这种全氟型高分子材料的密度为2.14~2.17克/厘米3(挤出级),保持了聚四氟乙烯的各种优良性能, 而且是热塑性高分子,较 聚四氟乙烯更易加工成型,但耐高温性能不如聚四氟乙烯。熔融温度为242~305℃,只能在205℃长期使用。它的结构特征是,全氟碳主链含有三氟甲基的支链:
四氟乙烯-乙烯共聚物 一种热塑性高分子。与聚四氟乙烯比较,其特点是相对密度较小(1.70),拉伸强度和冲击强度较高,并具有优良的耐辐射性能(108拉德),但只能在 150℃长期使用。它的电性能和耐化学性能与四氟乙烯六氟丙烯共聚物相近,广泛用于电气电子工业作为绝缘和耐腐蚀材料。结构式为:四氟乙烯全氟烷基乙烯基)醚的共聚物 全氟型高分子,结构特征是全氟碳主链含有全氟烷氧基支链。它的长期使用温度和其他各种性能均接近聚四氟乙烯,而且在250℃的力学性能优于聚四氟乙烯,又是热塑性高分子,便于加工成型,但目前价格较高。结构式为:式中RF为全氟烷基
四氟乙烯与三氟亚硝基甲烷共聚物 主链上含有氮氧的杂链高分子,并含有少量 提供交联点的第三单体,例如ω-亚硝基七氟丁酸等,是一种弹性体,具有耐低温(玻璃化温度为-51℃),耐化学腐蚀和在纯氧中不燃等特性;但耐高温性能不如偏氟乙烯型弹性体。目前只有中间生产。结构式为:四氟乙烯全氟甲基乙烯基)醚的共聚物 含有提供交联点 的第三单体,是在开发中的一种全氟型弹性体。四氟乙烯与全氟烯醚的摩尔比约2:3,玻璃化温度为-12℃,耐高温性能优于偏氟乙烯型弹性体。结构式为:四氟乙烯丙烯共聚物 一种中等性能的氟橡胶,它的特点是加工性能良好。结构式为:四氟乙烯与全氟(含磺酰氟的烷基乙烯基)醚的 共聚物 一种功能材料。它的结构特征是全氟碳主链上含有末端为磺氟基团的支链,例如:磺酰氟基团可转化为强极性的磺基磺酸盐。这种高分子能耐过氧苯甲酰凝胶剂,耐化学腐蚀,又具有优良的离子交换性能,制成复合膜,可在电解食盐制取高纯碱中用为隔膜材料。最近已投入工业生产。
偏氟乙烯的聚合物和共聚物
聚偏氟乙烯PVDF具有优良的耐辐射性能(108拉德)。由于 60年代末期发现了它的压电和热电性能,在声电换能器和热电检测器等方面得到应用(见高聚物压电性、高聚物热电性)。但是偏氟乙烯的聚合物仍以氟橡胶为主。最早工业生产的是偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物。随之发展的,是偏氟乙烯六氟丙烯共聚物,这种氟橡胶的性能超过前者,为目前世界氟橡胶的主要品种,可在 200℃长期使用。偏氟乙烯、六氟丙烯与四氟乙烯三元共聚的弹性体的耐高温性能又有所提高,可在250℃长期使用。又由于改进了聚合和硫化体系,改善了橡胶的高温抗压缩永久变形的性能。这类橡胶产量约占全部氟橡胶的85%。
三氟氯乙烯的聚合物和共聚物
三氟氯乙烯的聚合物是聚三氟氯乙烯。其较重要的共聚物目前有两类:一是三氟氯乙烯乙烯共聚物,它具有氟塑料的一般优良性能,并有相对密度较小(1.68),力学性能好和 耐辐射(108拉德)等特点;另一类是三氟氯乙烯-偏氟乙烯共聚物,偏氟乙烯含量在10%(摩尔)以下的用作塑料,可制成薄膜等,偏氟乙烯含量在10%(摩尔)以上的,可溶于和类溶剂中,用于涂料。
应用
聚氟乙烯PVF具有优异的耐候性,其制品和用于金属表面的涂层,在正常室外条件下经久耐用,寿命可达15~30年。对于缩聚型的含氟高分子虽作过不少研究,但只有含三氟丙基 的氟硅橡胶已经工业生产,其结构式如下:其他含氟的高分子,例如耐低温的含氟聚氨酯和耐高温(300℃)的聚全氟烷基三嗪等含氟弹性体,则均在开发中,尚未有中间生产。
参考资料
目录
概述
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应用
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