氟塑料品种以及应用介绍

塑料是各种含氟塑料的总称，由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟 乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚及乙烯等单体通过均聚或共聚反应制得 。主要的氟塑料品种列塑料是各种含氟塑料的总称，由含氟单体如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、 偏氟乙烯、氟乙烯、六氟异丁烯、全氟代烷基乙烯基醚及乙烯等单体通过均聚或共聚反应 制得。主要的氟塑料品种列下，但按数量及用途来说以聚四氟乙烯为最重要。

聚四氟乙烯 （PTFE，简称F4 ）聚全氟代乙丙（FEP，简称F46）聚三氟氯乙烯（ECTFE，简称F3）聚偏氟乙烯（PVDF，简称F2）聚四氟乙烯（PVF，简称F1）偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物（Kel-F，简称F2 3）偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物（фOomph，简称F2 4）偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物（vitonA，简称F2 6）三氟氯乙烯与乙烯共聚物（Halar，简称F3 0）四氟乙烯与乙烯共聚物（Tefzel，简称F4 0）偏氟乙烯与六氟异丁烯共聚物（CM-1）四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物一可熔性聚四氟乙烯（PEA）以F4为代表的氟塑料具有一系列优良的使用特性，耐高温长期使用温度达200℃； 耐低温在-100℃以下仍柔软，耐腐蚀能耐王水和切有机溶剂；耐气候有塑料中最佳的老化 寿命；高绝缘体积电阻达1018欧姻•厘米，而且介电性能几乎与温度及频率的变化无关；高 润滑具有塑料中最小的静摩擦系数；不粘附有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物 质；无毒害具有生理惰性、宜与血液接触。由于氟塑料兼备以上种种实用性能、使它可在 国民经济的许多领域大显身手。诸如化工防腐蚀管道及设备上的衬里和涂层、超纯物质的 过泸材料、耐高低温的液压传递软管、耐各种苛刻环境之密封垫圈、低摩擦之桥梁伸缩滑 块、各类无油润滑活塞环、高温高频电子仪器的绝缘、可挠电缆、高级印刷线路板，有压 电压热性能材料，无油烹调饮具的脱模涂层、人体血管及心肺脏器的代用品等等，都只是 它在这些领域的代表性用途。完全可以相信，随着加工技术的进步，必将有更多的氟塑料 产品应用在各行各业的各个部门。

在讨论氟的物性时知道，氟由于它的氟碳键键能很高以及氟原子的屏蔽作用，使它具有优 良的耐化学腐蚀性能、介电性能、耐气候性能以及不燃不粘、低摩擦系数和较宽的使用温 度范围等性能，因此，广泛应用于防腐蚀、密封、支承负荷、防粘、电气绝缘、医疗卫生 及家庭日用品等方面，已成为现代尖端科学、国防工业、电子电气、化工、机械工业等不 可缺少的重要材料之一。氟在整个中占有的比例很少，但在我国实现四个现代化的过程中，它却是不可缺少的一个 品种。随着经济建设的不断发展，氟必将获得迅速的发展。在防腐蚀方面的应用由于腐蚀造成的损失是相当惊人的。腐蚀问题是国内外都存在着的严重问题。因此，已引 起了人们普遍重视。合金、陶瓷、石墨、、玻璃等材料由于性能上的某种缺陷，对于那些 条件苛刻的温度、压力和介质等共同存在的情况，很难满足其要求，然而F4材料经过特殊 加工后却能成为同时满足这些要求的较理想的合成材料之一，并已成为原子能，石油、化 学、纺织、食品等工业不可缺少的关键性耐腐蚀材料。

（一）F4耐腐蚀管道及其配件的应用 F4管道可以作为输送腐蚀性或粘性液体的管道，也可作为腐蚀性气体的输送管、排气管和 蒸气管等。因F4机械强度低，耐压性差，线膨胀系数大，而且，它的机械强度因温度升高 而降低，易于变形，特别是在承受高温高压时矛盾更为突出，所以，F4管外及管配件外必 须以玻璃钢或金属管加强。它们之间的连接均采用F4管属紧衬里管，即玻璃钢与F4管粘结 成一整体。它可克服不同材质间不同线膨胀系数所引起的问题，可作为承受负压系统的输 送管道，并能防止大气及环境对管道的腐蚀。由于有些流体在一定流速下与管壁经常发生 摩擦，易产生静电而导致管壁击穿，应采取电位相等的导电措施加以防止，或在成型内管 及其配件时加入适量碳墨，以防止产生静电并减少因热胀冷缩而引起的尺寸变化。

1．璃钢增强F4管道及其配件玻璃钢增强的F4管道及其配件具有玻璃钢和F4二者的优点。它既保持了F4的各种优良性能 ，又具有玻璃钢的钢性，还具有重量轻、安装方便，耐内外腐蚀、耐负压等特点。如采用 不饱和聚酯为粘合剂的玻璃钢增强管道及其配件在温度为100℃左右长期使用下，其真空度 可达760mmHg柱。我国某农药厂"杀虫脒"工段，曾用直径2//和3//两种玻璃钢增强F4管及其配件。使用时， 法兰用聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛玻璃纤维压缩料为原料的模压品，垫圈为耐酸外套F4的夹 层垫圈。虽然"杀虫眯"生产中使用氯气、光气和2~18%的盐酸等腐蚀性原料，又有甲苯作为 反应溶剂，且反应温度变化的范围较大，需经过从-10℃的低温度通光气到+110℃甲苯全回 流的反复变温，同时又要在水相中直接通氯气的氯化反应，产生次氯酸等腐蚀性较强的物 质。但使用效果仍然良好。原来每十天要检修一次，而采用玻璃钢增强F4管后，在七个多 月的连续运转生产过程中，无论管道本身还是相互连接的密封件，均未发生腐蚀损坏或渗 漏现象，不仅使操作环境大为改观，而且也减少了因管道腐蚀而被停产检修给生产带来的 损失，从而大大节约了维修费用。

2、钢管内衬F4管道及其配件钢管内衬F4管及其配件具有优良的耐腐蚀性和良好的刚性，并能耐冲击、耐振动和耐扭曲 ，已广泛地应用在石油、化工工业中输送腐蚀性液体和气体。可在下列条件下使用：温度 -80℃~+160℃，压力≤16公斤/厘米2，真空范围（瞬时，常温）400mmHg柱。在使用过程中 ，显出了它特有的性能。应用及效益例举如下：

（1）使用性能和耐腐蚀性能优于酚醛胶泥、搪瓷制品，衬玻璃制品和不锈钢等材料。尤其 是使用在强氧化剂存在的场合，使用寿命较上述材料可提高一至数倍，特别指出，它们能 经受醚类介质的渗透腐蚀。

（2）能经得起各种腐蚀介质的考验。在已使用过程的介质中，有溴、苯、甲醛、盐酸、盐 酸盐、50%硫酸、12%NaSCN、HSCN、异丙醚、22%NaOH、氯苯水，对苯磺酸、99.5%氯气、 95~90%叔丁基次氯酸盐、0.51%游离氯、11~12%氯丙醇水溶液（PH=2~3）、氯丙醇、氯丙酮 BB一二氯异丙醚、二氯丙烷、100%苯、次氯酸、CCL4等。

（3）在各种腐蚀性介质同时存在的情况下，即使160℃左右也可使用。例如，666氯化液中 含有苯（100%）、次氯酸、盐酸等各种腐蚀介质，既有强有机溶剂，又有强的氧化性介质 ，还有强酸等，除F4以外，难找到一种合适的材料能同时耐这些介质交替或同时腐蚀。

（4）使用后有明显的经济效果。例1：在有溴存在的介质中，原用无缝钢管或不锈钢管制成的管件，均不耐溴气的腐蚀，多 则12个月就变形，穿孔；使用F4管件后，一年后还未见管壁被腐蚀受损的象迹。例2：在存在苯甲醛、盐酸盐的介质中，温度为100℃左右，压力为减压≥400mmHg柱的条件 下，原用无缝钢管或不锈钢管使用2~3个月后，弯头穿孔，管子断损；换上金属内衬F4管及 管配件后，经过使用一年，未见腐蚀变形。

3、钢丝编织增强F4管钢丝编织增强的F4管道有良好的挠曲性，并能耐高温高压，在200℃、210公斤/厘米2压力 下可长期工作，在室温中爆破压力大于1000公斤/厘米2时仍保持不坏。这种高压软管多用 于耐高压耐腐蚀的给排料管，蒸汽管道，轧钢机高压油管，飞机液压系统和冷气系统的高 压中压低压管道，助力液压系统的各活动部位的主要连接件，它还同时用于燃油输油泵驱 助系统、起落架起收系统、刹车系统、减速扳收放系统等。中低压软管则常用于飞机座舱 盖系统和作为可动管路的冷气通道等。总之，这种编织软管在般空工业上已广泛得到应用 。

4、F4螺旋管这种F4管子除具有F4的优异性能外，还有较小的曲率半径和较大的挠曲性能等特点。非常 柔软，在允许的弯曲半径范围内可任意向弯曲而通径几乎不变。它多用于连接强度较低的 陶瓷、石墨、玻璃等管道，用于管道的错位连接，平衡因热胀冷缩而引起的尺寸变化，用 作贮槽及槽车的进料、进料管，以及导线的挠性套管等等。使用在高温高压条件下的螺旋 管应用钢丝编织增强。与F4直管一样，在弯曲的管道中接入具有可挠曲性的螺旋管时，在使用过程中，也由于有 些流体在一定的流速下和管壁经常发生摩擦，易产生静电而将F4管壁击穿，也应引起重视 ，采取与直管同样的措施。

5、F4精馏塔、热交换器等化工设备的应用

①、F4精馏装置用F4制作的精馏装置可做为高纯试剂提纯用，能保证得到优质的高纯度产品。它由塔釜、 塔身、热交换器，贮槽、管道、阀门、三通、弯头等组成。在我国某地安装的第一台我国自行设计制造的F4精馏装置，内径为259毫米，高12米。用于 提纯多晶硅原料。F4精馏塔对半导体硅材料的有害杂质如B、P、Fe、Cu、Pb、Sn、Ni、Ti 、Mn、Zn等许多金属或非金属杂质有较好的去除效果，特别是对硅材料质量影响较大的Fe 、Cu、Cr、Ti、等重金属杂质的去除尤其显著。

②、F4热交换器这是六十年代新出现的化工设备，国外已经普遍得到应用。规格型号也较多，有波纹板式 、列管式、浸没式（或称浸淋式）、管束式等。F4热交换器具有耐腐蚀性好，耐污性好体 积小重量轻，占地面积减少2~10倍和有优良的换热能力，可在50℃温度下长期使用等特点 。虽然F4的导热系数小，导热不如金属，但因其管壁薄管径小，换热面积大，且具有不结垢 、传热系数稳定的特点，在使用上不受影响

6、釜、槽、塔等F4衬里设备 F4的刚性和机械强度较金属差，而且随温度的升高而降低，所以，不能作防腐蚀化工设备 的结构材料，一般均用衬里的方法。衬里就是在设备基体与化学介质之间设置一道阻挡层，这种F4阻挡层除了要经受化学反应 的侵蚀外，还要经受物理现象的侵蚀作用，也就是化学介质分子对阻挡层的扩散、吸收和 渗透。

F4作为设备衬里材料在使用过程中吸收少量接触物质，是由于F4大分子间存在着微小的空 间，并在其中扩散迁移。吸收现象则往往是以微量增重和变色显示出来，其吸收量大小随 工作压力和接触时间的增加而增大。此外，大分子间孔隙的体积随温度的升高而增大，液 体吸收和渗透也将增加，这样在高温下的循环作用将导致F4吸收的液体不断膨胀或蒸发而 产生孔隙，最后造成破坏。如精馏三氯氢硅装置的管道使用34个月后，表面产生小斑，使 用一年小班就延续发展成片。因此，这就是要求作为化工防腐蚀衬里的F4薄片，其孔隙含 量越低越好，比重必须大于2.18，对厚度也有所要求，一般在1.5~3毫米。此外，还可用降 低温度波动范围和改进设计等措施来加以解决。 F4对气体和蒸汽的渗透较其它要低得多。一般说来，F4的渗透现象随温度和压力的升高和 表面接触面积的增加而增大，所以，F4薄片或管道作为设备防腐蚀衬里时，应该控制其制 品质量，特别是比重和厚度的要求。化学工业中的釜、槽、塔等设备用F4衬里，国内外均已得到实际应用，国外更为普遍。直 径600毫米的F4衬里三氯乙醛反应塔在国内农药厂的应用中，免除了每40天中修一次的频繁 维修。原用阶梯式反应，由于酒精与氯气反应介质中有氯乙烷，湿氯、盐酸、酒精、三氯 乙醛等多种成分，腐蚀严重。改用F4衬里后，用翻边法兰相互连接，制成高达20米的三氯 乙醛塔式氯化反应设备，使用效果良好，连续使用三年未发现问题。 7、F4波纹伸缩管、阀门及泵的应用

①、F4波纹管 F4波纹管也是化学工业上不可缺少的防腐配套制件，它作为耐腐蚀管道的连接件，主要起 着吸收因热胀冷缩所引起的管道长度的变化，并且具有因刚性而脆的管道的错位连接作用 ，因而被广泛应用在各种高温腐蚀的环境中。 F4波纹管为了提高波纹管的使用性能，管外还可用金属环、金属套、或金属丝编织增强。 一种用切削加工制成的直径为75毫米，外侧用不锈刚丝编织增强的波丝管，在试验应用中 显出了在高温高压下可长期使用而不老化的特点。它安装在发电厂的高压过热蒸汽管道上 ，在蒸汽压力为28公斤/厘米2，温度为250℃的条件下连续使用17700小时后，又在大气中 进行老化试验达六年之久，毫无老化的象迹。其机械性能仍保持着：横向：抗拉强度243kg/c㎡ 伸长率333% 纵向：抗拉强度165kg/c㎡ 伸长率267%

②、F4阀门工业管道中接触腐蚀介质的各种金属阀门往往使用寿命不长，但将阀门改为F4衬里后，使 用寿命就可大大提高，同时，由于F4具有粘性和低摩擦系数的特点，在实际应用时会使考 克类阀门启动容易。一般情况下，球阀以F4衬里，阀杆由金属杆与复合而成，密封件多选用F4。这种阀门的使 用温度可达-60℃- +160℃，使用压力可达10公斤/厘米2、20公斤/厘米2。在隔膜阀中，隔膜材料可用F4制作，也可用与F4复合， 或以F4玻璃漆布与F4复合而成。这 种隔膜多用于计量与控制仪器上。

③、F4泵 F4衬里的泵，有离心泵、隔膜泵和柱塞泵等。这类泵可接触强腐蚀介质，但对有固体颗粒 或结晶的腐蚀介质则不宜使用。