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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，一定的耐溫性，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。由于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。[1]
聚三氟氯乙烯結構
聚三氟氯乙烯（PCTFE）是三氟氯乙烯的均聚物，具有在主碳鏈周圍含有氟原子與氯原子的結構。其化學結構通式：[4]
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。由于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。[4]
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。熔融溫度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 ，機械強度和硬度優于聚四氟乙烯，制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）。[3]
PCTFE是三氟氯乙烯自由基引發聚合的帶有主要是重復-CF（cl）-CF單元線性主鏈的產物。[3]
PCTFE在室溫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可制作厚的（1/8英寸）光學透明制件。[3]
聚三氟氯乙烯性能
PCTFE的基本性能，除與它的分子結構有關外，還取決于其分子量及結晶度。[4]
1. 機械性能
PCTFE的常溫機械性能優于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，由于PCTFE是結晶性高分子，因此其機械性能受溫度影響很大，并且還會因結晶度、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制品：緩慢冷卻，則形成半透明的高結晶度成型品。一般來說，其拉伸強度與硬度會隨著結晶化的推進而增大但延伸率卻會下降。[4]
2. 熱性能
PCTFE 的熱熔融溫度（Tm）為211-216℃，玻璃態溫度 （Tg）為 71-99°C。在250°C高溫條件下，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溫度范圍內結晶速度，隨著結晶度的增加，脆性逐漸增大。因此其長期使用溫度應保持在130°C以下；若使用溫度超過200°C，將會逐漸地分解而遭損壞。[4]
3. 耐低溫性
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零度（-273°C）下使用。[4]
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、堿或者氧化劑中長時間浸漬而不發生任何變化，僅在高溫下能為熔融堿金屬、氟元素及所腐蝕，在高溫條件下與苯及苯的同系物、多鹵化物接觸時產生溶脹。[4]
5. 滲透性
在所有塑料中，PCTFE的水蒸氣滲透率是的，不滲透任何氣體，是一種良好的屏障聚合物。[4]
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范圍內都比較小，絕緣電阻與介電擊穿電壓等電氣性能優良，并且幾乎不受溫度或濕度的影響，是一種遠比傳統材料更能承受苛刻條件的高頻絕緣材料。[4]
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。[4]
8. 耐氣候性
PCTFE還有良好的耐氣候性，它暴露在戶外陽光下一年對性能仍無任何影響。[4]
聚三氟氯乙烯制備
聚三氟氯乙烯是三氟氯乙烯的均聚物，主要以懸浮法、乳液法等聚合方法制得。[5]
1. 懸浮聚合
該法用于制備高分子量聚三氟氯乙烯。在聚合釜中加入水，引發劑過硫酸銨，還原劑焦亞硫酸鈉及pH緩沖劑，然后加入三氟氯乙烯進行懸浮聚合。[5]
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，于30℃聚合20h后，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。[5]
聚三氟氯乙烯成型加工
PCTFE可用一般熱塑性塑料的成型方法加工，具體成型方法有模壓、注射、擠出、涂覆等。[6]
聚三氟氯乙烯工藝特性
（1）PCTFE是一種結晶型聚合物，結晶熔融溫度215°C，結晶度隨加工時熱處理條件而異，在195℃時達到結晶度（90%），結晶度的高低直接影響著制品的性能，成型后制晶的收縮率為1%-2-5%。[6]
（2）PCTFE在熔融狀態的流變性和相對分子質量大小有關，高剪切應力范圍內，高相對分子質量PCTFE的流動性接近于非牛頓型，低相對分子質量則趨向于牛頓型流動。[6]
（3）PCTFE的熔融溫度高（215℃），熔融狀態時的粘度（230℃ 時達5X105-50X105Pa?s），必須在相當高的溫度和壓力下，才能保證其成型加工的流動性。[6]
（4）適合的成型溫度（250-310°C）與其分解溫度（315℃）相當接近，致使成型溫度范囤狹窄，加工困難。[6]
（5）熱導率小，傳熱差，故成型加工時應注意控制升溫速度。[6]
（6）PCTFE加熱至300°C以上，會分解出有毒氣體，必須嚴格控制成型溫度。[6]
另外，成型時對設備腐蝕厲害，所以成型料簡、噴嘴、模具等都應采用耐腐蝕的特種鋼材。[6]
聚三氟氯乙烯加工方法
（1）模壓成型
所用模具需鍍硬鉻，用有機硅脫模劑，壓編比為2：1，熱壓時壓力為3. 92-9.8MPa；冷壓為9.8-39.2MPa，模壓時間隨制品厚薄等不同而異。[6]
（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。機筒溫度276℃，噴嘴溫度286-306℃，模具溫度130-150℃，注射壓力147-245MPa，為減少洗道、澆口的回頭料，可采用熱流道模具。[6]
（3）擠出成型
機簡料斗處溫度120-150℃，后部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，而得透明且有彈性制品；對厚壁制品應緩冷，以產生氣泡。[6]
此外，PCTFE還可用傳遞、流延等方法成型加工成各種制品。如果把PCTFE 和石量粉或氧化夠和乙醇共混，配成含量為30%-40%的懸浮液，可用噴除、浸涂、刷涂等。[6]
聚三氟氯乙烯應用舉例
1. 聚三氟氯乙烯涂料
PCTFE涂層具有優異的化工防腐性能，可以涂覆在金屬及其他塑化、淬火驟冷時涂層不破裂的材料表面。PCTFE涂料可采用懸浮液噴涂、浸涂、刷涂或采用靜電噴涂，按涂件形狀結構的不同，選用不同的涂覆工藝，先涂覆，后燒結。可施用于反應罐、貯罐、反應塔、管子、各種容器、鼓風機、滾筒等。[4]
2. 耐腐蝕泵、閥門
由PCTFE制造的離心泵、液壓泵具有極為優良的耐腐蝕性能，可用于輸送不含固體顆粒、溫度不高于100℃的任意濃度的各種強酸、強堿、強氧化劑等腐蝕介質，特別是用于輸送氫氟酸，最能發揮其優良性能，為一般襯膠泵、不銹鋼、玻璃、氯化聚醚等泵所不及。PCTFE已廣泛應用于防腐蝕閥門（球閥、截止閥和隔膜閥等）的制作。[4]
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于對水份作用敏感的制品和零件的包裝。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于兒童用維生素的泡罩型包裝來防止維生素的受潮和褪色。[4]
日本日東電工公司用PCTFE生產不透水汽的膜Nitoflon，它用于包裝電氣組件、太陽能收集器和顯示器的保護層及場致發光組件等的封裝材料。[4]
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 。[4]
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、管材制造、貯藏及運輸容器的包覆、農用或建筑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。[4]
6. 伸線劑
日本中川光太郎等把三氟氯乙烯的低聚物制成水性分散液用于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。[4]
7. 其他
PCTFE優異的耐低溫性能，可用于制作液氮、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，可用于制造帶絲扣的管、管件及透明視鏡、光學儀器等；其優異的電器性能可用于制作在潮濕環境中使用的插件、印刷電路板等；還可用于制取氟氯油等。[4]
聚三氟氯乙烯耐腐蝕性能
介質名稱 | 濃度/% | 溫度/℃ | 耐腐蝕型 | 介質名稱 | 濃度/% | 溫度/℃ | 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 | 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 | 常溫 常溫 常溫 70 常溫 70 常溫 50 100 常溫 常溫 常溫 70 常溫 常溫 70 常溫 常溫 常溫 常溫 50 100 常溫 常溫 70 常溫 70 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 | 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 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 | 常溫 常溫 常溫 50 100 常溫 常溫 70 常溫 常溫 常溫 常溫 10-30 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 110 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 常溫 | 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 |
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參考資料
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