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聚四氟乙烯(PTFE)的分子结构以及特点
日期:2015/5/22 17:06:30
   PTFE的分子构形如图 所示。在温度低于19℃时呈三棱体形,螺旋形大分子中每13个碳原子扭转180°,其轴向间距为117nm;温度高于19℃时呈六面体形,每15个碳原子扭转180°,轴向间距为2nm。这种由温度变化引起的大分子链型式的转变可以引起聚合物的比容有1%的突然变化。
      PTFE分子的主链由C - C键构成,所有的侧键都为氟原子取代,C - F 键结合能很大,所以PTFE有很高的耐热性能;氟原子较氢原子半径大,且带负电,对主链碳原子的正电荷起有效的屏蔽作用,而相邻大分子上的氟原子的负电荷具有排斥作用,导致了PTFE极低的内聚能,分子间结合力很弱;氟原子体积大,又相互排斥,使PTFE分子链不能呈平面锯齿形而呈螺旋形,并且比较僵硬。
由于PTFE的特殊分子结构特征,使其具有如下的特点:
1.摩擦系数小。由于PTFE大分子间的相互引力小,且表面对其它分子的吸引力也很小,因此其摩擦系数非常小,是已知固体工程材料中最低的,仅为0.04 (静摩擦系数) ,小于其动摩擦系数,在极低的滑动速度下也不会出现爬行现象,是金属摩擦学中从未出现的奇特现象。
2.优异的耐老化性能和抗辐射性能。在苛刻环境下性能不变,潮湿状态下不受微生物侵袭,而且对各种射线辐射具有极高的防护能力,在真空中,辐照剂量为1 ×107 rad时,仍可保持原有拉伸强度的50%。
3.极佳的化学稳定性。PTFE不与环境介质发生反应,能承受大部分强酸(包括王水、氢氟酸、浓盐酸、发烟硫酸、有机酸等)、强碱、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用。
4.极小的吸水率( 0.001% ~0.005% ) 。渗透率较低,除了对其组成相似的氟碳化合物有较高的渗透率外,对大部分气体和液体的渗透性较小。
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