聚四氟乙烯

　　四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。其結構式為 [ CF₂─CF₂ ] _nn。20世紀30年代末期發現，40年代投入工業生產。

　　性質　聚四氟乙烯分子量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬（聚合度在10⁴數量級，而聚乙烯僅在10³）。一般結晶度為90％～95％，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中 CF₂單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF₂單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋瞭整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋瞭聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時，形成13/6螺旋；在19℃發生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。

　　雖然在全氟碳化合物中碳－碳鍵和碳－氟鍵的斷裂需要分別吸收能量83和116千卡／摩爾，但聚四氟乙烯解聚生成1摩爾四氟乙烯僅需能量41千卡。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率（％）每小時分別為1×10^-4、4×10^-3和9×10^-2。可見，聚四氟乙烯可在260℃長期使用。由於高溫裂解時還產生劇毒的副產物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別註意安全防護並防止聚四氟乙烯接觸明火。

　　力學性能　聚四氟乙烯的典型力學性能數據見表1，它的摩擦系數極小，僅為聚乙烯的1/5，這是全氟碳表面的重要特征。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。

表1　聚四氟乙烯的力學性能（25℃）

　　聚四氟乙烯在－196～260℃的較廣溫度范圍內均保持優良的力學性能(表2)，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。

表2　溫度對聚四氟乙烯力學性能的影響

　　耐化學腐蝕和耐候性　除熔融的堿金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶於所有的溶劑，隻在300℃以上稍溶於全烷烴（約0.1克／100克）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，所以具有優異的耐候性。

　　電性能　聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高(表3)

表3　聚四氟乙烯的電性能（25℃）

　　耐輻射性能　聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（10⁴拉德），受高能輻射後引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。

　　聚合　聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的，用以分散反應熱，並便於控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力／厘米²壓力下進行，可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑，也可以用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱41千卡。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。

　　應用　聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型；也可制成水分散液，用於塗層、浸漬或制成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建築、紡織、食品等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘塗層等。