聚四氟乙烯微粉在工程塑料中的應用與展望
- 發(fā)布時(shí)間：2019-06-03 06-03 08:55 作者：康阜新材料
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近年來(lái)，全球工程塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，2014 年，全球工程塑料市值約為 670 億美元，預計到 2020 年可增長(cháng)到 1 137 億美元，屆時(shí)，全球對工程塑料的年需求量將達到 2 910 萬(wàn)噸，亞洲、南美及中東等發(fā)展中地區將成為工程塑料增長(cháng)的主要推動(dòng)力[25]。近 10 年來(lái)，中國工程塑料產(chǎn)值年均增長(cháng)超過(guò)20%，目前，我國工程塑料年生產(chǎn)能力已經(jīng)達到 60 萬(wàn)噸，改性工程塑料年產(chǎn)量超過(guò) 200 萬(wàn)噸，某些產(chǎn)品加工技術(shù)已步入國際先進(jìn)行列。
聚四氟乙烯是具有優(yōu)異綜合性能的含氟材料，由聚四氟乙烯改性的工程塑料主要應用于較高端的使用場(chǎng)合，隨著(zhù)社會(huì )需求的不斷提高，這部分產(chǎn)品的市場(chǎng)潛力巨大。
聚四氟乙烯（PTFE）是二十世紀三十年代由 Plunkett 博士發(fā)明的一種含氟高分子材料，由于具備一系列優(yōu)異的綜合性能，聚四氟乙烯有“塑料王”美稱(chēng)。聚四氟乙烯優(yōu)異的性能來(lái)源于其獨特的分子結構，聚四氟乙烯分子的結構式為[CF2CF2]n，與碳原子相連的氫全部被氟原子取代，在氟原子的保護下，聚四氟乙烯擁有優(yōu)異的耐溫、耐腐蝕、耐老化、絕緣、阻燃、防粘、自潤滑等方面的性能，目前已廣泛應用于諸多領(lǐng)域。
利用聚四氟乙烯的優(yōu)異性能對工程塑料實(shí)施共混改性，可實(shí)現優(yōu)勢互補，進(jìn)一步提高工程塑料的性能，拓展其應用領(lǐng)域。聚四氟乙烯共混改性劑對工程塑料的改性主要集中在減磨潤滑和抗滴落阻燃兩個(gè)方面。
1.減磨潤滑劑
大多數工程塑料的表面摩擦系數較高，在滑動(dòng)摩擦場(chǎng)合中需使用外用潤滑劑，這就限制了工程塑料在不允許使用外用潤滑劑的場(chǎng)合的應用。聚四氟乙烯的表面能極低，具有非常優(yōu)異的自潤滑性能，將聚四氟乙烯與工程塑料共混，可制備出表面摩擦系數較低的無(wú)油潤滑復合材料。
用于工程塑料改性的聚四氟乙烯減磨潤滑劑是分子量在 3萬(wàn)~20萬(wàn)且平均粒徑低于 30微米的聚四氟乙烯超細粉末，又稱(chēng)聚四氟乙烯微粉。聚四氟乙烯微粉的使用溫度范圍、耐候性、化學(xué)穩定性、自潤滑性、不粘性等性能與高分子量聚四氟乙烯樹(shù)脂完全相同。在保持原有性能的同時(shí)，聚四氟乙烯微粉還具有分散性好、易于與其他材料混合均勻等優(yōu)點(diǎn)，是性能優(yōu)良的改性劑。
2.抗滴落劑
隨著(zhù)工程塑料應用領(lǐng)域的不斷擴展，其制品對聚四氟乙烯抗滴落劑分三大類(lèi)：純粉型、乳液型和核殼型。
（1）純粉型
純粉型抗滴落劑是純的聚四氟乙烯顆粒，通過(guò)對顆粒表面進(jìn)行燒結處理，提高聚四氟乙烯的分散性和流動(dòng)性，當抗滴落劑與塑料進(jìn)行預混合時(shí)，可表現出較好的分散性能并避免提前纖維化。
純粉型抗滴落劑的優(yōu)點(diǎn)是聚四氟乙烯含量為100%，不引入其他雜質(zhì)，可以有比較大的添加量。
（2）乳液型
乳液型抗滴落劑是在分散劑的作用下，將聚四氟乙烯分散于水中，制成聚四氟乙烯分散乳液。由于乳液中含有大量的水，因此使用時(shí)對設備和技術(shù)的要求較高，受此影響，我國國內工程塑料改姓廠(chǎng)家使用乳液型抗滴落劑的較少。
（3）核殼型
核殼型抗滴落劑是在聚四氟乙烯粒子外部包覆一層聚合物，使之在與塑料樹(shù)脂混合過(guò)程中具有更好的分散性。外部包覆的殼層聚合物一般為聚丙烯腈、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。
與純粉型和乳液型抗滴落劑相比，核殼型抗滴落劑具有分散性好、易使用、常溫下不結團、容易儲存、制品表面無(wú)晶點(diǎn)、表面光潔度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，其外層包覆的聚合物對于最終制品來(lái)說(shuō)屬于雜質(zhì)，這會(huì )對制品性能造成一定的影響。
現階段，無(wú)論是聚四氟乙烯微粉還是抗滴落劑，盡管我國的企業(yè)和產(chǎn)品正在逐步增加，但相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)依然掌握在如杜邦、大金、3M 等跨國公司手中。近年來(lái)各地方企業(yè)在化工添加劑領(lǐng)域夾縫生存但成長(cháng)速度極為迅猛，像是沈陽(yáng)天宇翔、浙江巨化、山東東岳等企業(yè)依靠自主研發(fā)在各類(lèi)型添加助劑領(lǐng)域獲得了大眾的認可，對于目前的情況國家相關(guān)部門(mén)應制定相關(guān)政策優(yōu)化市場(chǎng)分配給地方中小企業(yè)開(kāi)辟新空間，中小企業(yè)也應加大研發(fā)投入，提升產(chǎn)品技術(shù)水平，逐步提高市場(chǎng)份額，早日使我國國產(chǎn)產(chǎn)品滿(mǎn)足各行業(yè)的發(fā)展需求。
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