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聚三氟氯乙烯
鎖定
聚三氟氯乙烯基本信息
PCTFE的分子量在10萬-20萬。分子結構中的氟原子時聚合物具有化學惰性，一定的耐温性，不吸濕性和不透氣性。分子結構的氯原子存在，是聚合物具有良好的加工流動性，透明性及硬度特性。由於PCTFE分子結構中C-Cl鍵的引入，除了耐熱性及化學惰性較聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物稍差外，硬度、剛性、耐蠕變性均較好，滲透性及熔點、熔融粘度都比較低。
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聚三氟氯乙烯結構
分子結構中的F原子使聚合物具有化學惰性，CI原子則使聚合物具有透明性、熱塑性與硬度，因此PCTFE是具有高度穩定性、耐熱性、不燃性、不吸濕性、不透氣性以及惰性的優質熱塑性樹脂。由於PCTFE分子結構中C-CI鍵的存在，除耐熱性及化學惰性較聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）稍差外，其硬度、剛性耐蠕變性均較好，滲透性、熔點及熔融粘度都較低中。
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聚三氟氯乙烯性質
聚三氟氯乙烯是三氟氯乙烯的聚合物。英文縮寫PCTFE。熔融温度213℃，具有優良的化學穩定性、絕緣性和耐候性，可在-196-125℃長期使用 ，機械強度和硬度優於聚四氟乙烯，製成薄膜則有較好透明度和較低透氣速率。PCTFE是結晶性的高分子，熔點為218.33℃，密度為2.13g/cm3（克/立方厘米）。
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PCTFE在室温下對大多數活潑的化學品呈惰性，而在212T以上可被少數幾種溶劑溶解，也可被一些溶劑溶脹，尤其是氯化過的溶劑。PCTFE具有優異的阻隔氣體的能力，其膜產品的水蒸汽透過性在所有透明塑料膜中是最低的。其電性能與其它全氟聚合物相似，但介電常數和損耗因數稍高，尤其是在高頻時。PCTFE可製作厚的（1/8英寸）光學透明製件。
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聚三氟氯乙烯性能
1. 機械性能
PCTFE的常温機械性能優於PTFE ，其壓縮強度大，冷流較小，壓縮回彈率也比較大，具有良好的彈性恢復力。但是，由於PCTFE是結晶性高分子，因此其機械性能受温度影響很大，並且還會因結晶度、分子量的高低而有一定的差異。成型時進行驟冷，則可形成結晶度較低的透明製品：緩慢冷卻，則形成半透明的高結晶度成型品。一般來説，其拉伸強度與硬度會隨着結晶化的推進而增大但延伸率卻會下降。
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2. 熱性能
PCTFE 的熱熔融温度（Tm）為211-216℃，玻璃態温度 （Tg）為 71-99°C。在250°C高温條件下，PCTFE仍能保持良好的熱穩定性能。但從 130°C起開始出現結晶，在 160-200°C温度範圍內結晶速度最快，隨着結晶度的增加，脆性逐漸增大。因此其長期使用温度應保持在130°C以下；若使用温度超過200°C，將會逐漸地分解而遭損壞。
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3. 耐低温性
在液氮、液氧和液化天然氣中不發生脆裂、不蠕變，在一定條件下能在接近絕對零度（-273°C）下使用。
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4. 耐腐蝕性
高氟含量使PCTFE能耐幾乎所有的化學物質和氧化劑。可在酸、鹼或者氧化劑中長時間浸漬而不發生任何變化，僅在高温下能為熔融鹼金屬、氟元素及三氟化氯所腐蝕，在高温條件下與苯及苯的同系物、多鹵化物接觸時產生溶脹。
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5. 滲透性
6. 電氣性能
在電氣性能方面，PCTFE的介電常數與介電損耗因子在很寬的頻率範圍內都比較小，絕緣電阻與介電擊穿電壓等電氣性能優良，並且幾乎不受温度或濕度的影響，是一種遠比傳統材料更能承受苛刻條件的高頻絕緣材料。
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7. 光學性能
PCTFE具有優良的光學性能，3mm厚的PCTFE塑料片是光學透明的，2μm厚的薄膜能透過1-4μm肌紅外光95%，它的紫外光吸收率也很低。
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8. 耐氣候性
聚三氟氯乙烯製備
1. 懸浮聚合
2. 乳液聚合
三氟氯乙烯100份、水30份、引發劑過硫酸鉀2.0份、乳化劑過氟辛酸2.4份，調節到pH為7，於30℃聚合20h後，得穩定的聚三氟氯乙烯乳液，粒徑0.1um。我國主要生產廠家為上海曙光化工廠。
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聚三氟氯乙烯成型加工
聚三氟氯乙烯工藝特性
（1）PCTFE是一種結晶型聚合物，結晶熔融温度215°C，結晶度隨加工時熱處理條件而異，在195℃時達到最高結晶度（90%），結晶度的高低直接影響着製品的性能，成型後製晶的收縮率為1%-2-5%。
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聚三氟氯乙烯加工方法
（1）模壓成型
（2）注射成型
可用通常的注塑機，無特殊要求 ，但與物料接觸的表面必須鍍硬鉻。機筒温度276℃，噴嘴温度286-306℃，模具温度130-150℃，注射壓力147-245MPa，為減少洗道、澆口的回頭料，可採用熱流道模具。
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（3）擠出成型
機簡料斗處温度120-150℃，後部236-260°C，前部286-296℃，口模286-310℃。螺桿轉速15-20r/min，對薄壁管，從口模出來應進入水中急冷，而得透明且有彈性製品；對厚壁製品應緩冷，以產生氣泡。
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聚三氟氯乙烯應用舉例
1. 聚三氟氯乙烯塗料
PCTFE塗層具有優異的化工防腐性能，可以塗覆在金屬及其他塑化、淬火驟冷時塗層不破裂的材料表面。PCTFE塗料可採用懸浮液噴塗、浸塗、刷塗或採用靜電噴塗，按塗件形狀結構的不同，選用不同的塗覆工藝，先塗覆，後燒結。可施用於反應罐、貯罐、反應塔、管子、各種容器、鼓風機、滾筒等。
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2. 耐腐蝕泵、閥門
由PCTFE製造的離心泵、液壓泵具有極為優良的耐腐蝕性能，可用於輸送不含固體顆粒、温度不高於100℃的任意濃度的各種強酸、強鹼、強氧化劑等腐蝕介質，特別是用於輸送氫氟酸，最能發揮其優良性能，為一般襯膠泵、不鏽鋼、玻璃、氯化聚醚等泵所不及。PCTFE已廣泛應用於防腐蝕閥門（球閥、截止閥和隔膜閥等）的製作。
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3. 包裝材料（PCTFE薄膜）
美國Allied Chem公司生產的商品名為“Aclar”的三氟氯乙烯共聚物和均聚物薄膜廣泛用於對水份作用敏感的製品和零件的包裝。例如，美國TekniPlex公司用Allied Chem公司生產的氟聚合物與聚氯乙烯和聚乙烯作成層合材料用於兒童用維生素的泡罩型包裝來防止維生素的受潮和褪色。
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4. 電纜包覆材料
意大利ABUSLEME JULIO A等以PCTFE為主要材料加入成核劑的方法對電纜進行包覆。在進行電纜外包覆過程中因其發泡而成為良好的絕緣層，這種方法可顯著改善使用發泡劑所帶來的負面影響，例如殘存在電纜絕緣層中的發泡劑使氟材料本身的優良介電特性變差。另外因在電纜包覆過程不使用發泡劑，而使包覆工藝大大簡化 。
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5. 新型塑料
比利時METZ JEAN-YUES等用偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚合成新型塑料，用在電纜及光學纖維的外包裝、管材製造、貯藏及運輸容器的包覆、農用或建築用單層或多層薄膜的擠出等方面。它既具有偏氟乙烯均聚物所具有的優異機械性能、高的化學穩定性及優良耐紫外線等特性，又改善了偏氟乙烯彎曲性差的缺點。
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6. 伸線劑
日本中川光太郎等把三氟氯乙烯的低聚物製成水性分散液用於伸線劑及伸線前處理劑，它與傳統的伸線劑相比較具有對環境污染小、毒性小、安全性高、分散穩定性優異等特點。
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7. 其他
PCTFE優異的耐低温性能，可用於製作液氮、液氧、液態燃料的密封材料；利用 PCTFE的機械穩定性及優良的光學性能，可用於製造帶絲扣的管、管件及透明視鏡、光學儀器等；其優異的電器性能可用於製作在潮濕環境中使用的插件、印刷電路板等；還可用於製取氟氯油等。
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聚三氟氯乙烯耐腐蝕性能
介質名稱 | 濃度/% | 温度/℃ | 耐腐蝕型 | 介質名稱 | 濃度/% | 温度/℃ | 耐腐蝕型 |
硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硫酸 硝酸 硝酸 硝酸 硝酸 硝酸 硝酸 硝酸 鹽酸 鹽酸 鹽酸 鹽酸 鹽酸 醋酸 醋酸 醋酸 醋酸 醋酸 氫氧化銨 硫酸銨 苯胺 苯 醋酸丁酯 二氧化碳 四氯化碳 三氯甲烷 | 10 25 50 50 75 75 92 92 92 98 5 10 10 25 50 50 60 10 20 35-38 35-38 35-38 10 50 50 100 100 30 27 100 100 100 100 100 100 | 常温 常温 常温 70 常温 70 常温 50 100 常温 常温 常温 70 常温 常温 70 常温 常温 常温 常温 50 100 常温 常温 70 常温 70 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 | 耐 耐 耐 尚耐 耐 尚耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 尚耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 尚耐 耐 尚耐 耐 耐 尚耐 尚耐 尚耐 尚耐 不耐 不耐 | 磷酸 磷酸 磷酸 磷酸 磷酸 鉻酸 鉻酸 鉻酸 鉻酸 氫氟酸 氫氟酸 氫氟酸 氫氟酸 甲酸 甲酸 甲酸 次氯酸 油酸 草酸 發煙硫酸 煙道氣（SO2） 亞硫酸 甲醛 乙醛 丙醛 丙烯腈 氯化銨 硫酸銅 二乙醚 醋酸乙酯 汽油 過氧化氫 過氧化氫 過氧化氫 | 50 75 85 85 85 100 50 50 25 10 20 40 99 25 50 90 30 100 9 - - 19 36 100 100 - 27 15 100 100 - 3 10 30 | 常温 常温 常温 50 100 常温 常温 70 常温 常温 常温 常温 10-30 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 110 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 常温 | 耐 耐 耐 耐 耐 耐 耐 尚耐 耐耐 耐 耐 尚耐 耐 耐 耐 耐 耐 尚耐 尚耐 耐 耐 尚耐 耐 尚耐 耐 耐 耐 尚耐 尚耐 尚耐 耐 尚耐 尚耐 耐 |
- 參考資料
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- 1. 聚三氟氯乙烯 ．華夏神舟[引用日期2020-05-30]
- 2. FrancoisCardarelli．材料手冊 4 半導體 超導體 磁性材料 絕緣體 電介質 其他電器材料 英文版：哈爾濱工業大學出版社，2014.04：541
- 3. PCTFE ．dalau fluoropolymer products[引用日期2020-05-30]
- 4. 聚三氟氯乙烯的性能與應用 ．維普數據庫．2005[引用日期2020-05-30]
- 5. 孫酣經．醫療、整形、美容用高分子材料及製品：中國工人出版社，1997.08：145
- 6. 黃鋭．塑料工程手冊 上：機械工業出版社，2000.04：215
- 7. 徐偉．化工非金屬防腐蝕設備：《氯鹼工業》編輯部，1992：47-48
