聚四氟乙烯纖維

聚四氟乙烯纖維又稱氟綸或特氯綸。由聚四氟乙烯為原料，經紡絲或製成薄膜後切割或原纖化而製得的一種聚烯烴纖維。強度和延伸率高，化學穩定性好、耐腐蝕性優於其他合成纖維；表面有蠟感，磨擦係數小（0.01～0.05），實際使用的溫度為-180～260℃，加熱至300℃時，強度顯著下降。具有較好的耐氣候性和抗撓曲性。但染色性與導熱性差，耐磨性也不好，膨脹係數大，易產生靜電。主要用於作高溫粉塵濾帶、強腐蝕性的過濾氣體或液體的濾材、閥的填料、密封帶、自潤滑軸承、火箭發射台的苦布、人造血管和軍用外衣等。生產方法分為：乳液紡絲、糊料擠出紡絲、熔體紡絲等。

基本介紹

• 中文名：聚四氟乙烯纖維
• 外文名：polytetrafluoroethylene fiber
• 又稱：氟綸或特氯綸
• 結構簡式：[—CF2—CF2—]n
• 生產方法：乳液、糊料擠出、熔體紡絲
• 套用：航天航空領域、工業、醫學等

聚四氟乙烯纖維簡介

聚四氟乙烯纖維（PTFE）是含氟纖維的一種。我國的商品名為氟綸，美國的商品名為特氟綸（Teflon），13本的商品名為托夫綸（Toflon)。聚四氟乙烯是一種高度對稱，整體不帶極性的高分子化合物，分析表明其為不含任何支鏈的線型高分子。因為作用力極強的C—F鍵很難被打開。氟原子的作用半徑較大（0.72 nm），故分子鏈的穩定構型是螺旋狀結構。鏈結構的高度對稱性和規整性，使聚四氟乙烯具有良好的結晶性（結晶度>60%）和高密度特徵。結晶區密度為（2.35±0.06）g/cm³，非晶區密度為（2.00±0.04）g/cm³。

聚四氟乙烯常採用乳液紡絲和裂膜紡絲法，其中乳液紡絲的過程如下。

原料→單體合成→四氟乙烯的聚合→分離→洗滌→乾燥→乳液紡絲→纖維洗滌→乾燥→燒結→拉伸→纖維成品

發展簡史

聚四氟乙烯纖維（polytetrafluoroethylene fibre），[—CF₂—CF₂—]_n，中國稱氟綸。由聚四氟乙烯（見氟樹脂）為原料，經紡絲或製成薄膜後切割或原纖化而製得的一種合成纖維聚四氟乙烯纖維強度17.7～18.5cN/dtex，延伸率25%～50%。在其分子結構中，氟原子體積較氫原子大，氟碳鍵的結合力也強，起了保護整個碳-碳主鏈的作用，使聚四氟乙烯纖維化學穩定性極好，耐腐蝕性優於其他合成纖維品種；纖維表面有蠟感，摩擦係數小；實際使用溫度120～180℃；還具有較好的耐氣候性和抗撓曲性，但染色性與導熱性差，耐磨性也不好，熱膨脹係數大，易產生靜電。聚四氟乙烯纖維主要用作高溫粉塵濾袋、耐強腐蝕性的過濾氣體或液體的濾材、泵和閥的填料、密封帶、自潤滑軸承、制鹼用全氟離子交換膜的增強材料以及火箭發射台的苫布等。

聚四氟乙烯纖維早在1953年由美國杜邦公司開發，1957年實現工業化生產，80年代初開始生產可溶性聚四氟乙烯纖維，主要是單絲，日本、蘇聯、奧地利等國也有生產1984年聚四氟乙烯纖維世界總生產能力為1.2kt。

性能

聚四氟乙烯纖維密度為2.2g/cm³，其斷裂強度不高，約為1.3cN/dtex，斷裂伸長率為13%～15%，回潮率為0.01%，具有非常優異的化學穩定性，其穩定性超過所有天然纖維和化學纖維，如將這種纖維在290℃放置1天，然後在100℃的濃硫酸中放置1天，最後再在100℃50%燒鹼中放置1天，其強度未見變化；並且它對所有常用的強氧化劑也是穩定的。

該纖維具有良好的耐氣候性，是現有各種化學纖維中耐氣候性最好的一種，在室外暴露15年，其物理性能無明顯變化；既能在較高的溫度下使用，又能在很低的溫度下使用，其使用溫度範圍是-160～260℃。聚四氟乙烯纖維是最難燃的有機纖維之一，其極限氧指數LOI為95。聚四氟乙烯纖維沒有任何毒性，但在200℃以上使用時，有少量的有毒氣體氟化氫釋放，因此在高溫使用時，應採取適當的保護措施。

聚四氟乙烯纖維具有良好的電性能和抗輻射性能。其摩擦因數（0.01～0.05）在現有合成纖維中是最小的，而且在很高的溫度和很寬的荷重範圍內保持不變。

生產工藝

生產方法有四種：

①乳液紡絲法（見化學纖維紡絲）。是工業上採用的主要方法，平均分子量 300萬左右、粒徑0.05～0.5m 的聚四氟乙烯乳液（濃度60%）與粘膠絲或聚乙烯醇等成纖性載體混合後，製成紡絲液，紡絲後將載體在高溫下碳化除掉，聚合物被燒結而連續形成纖維。這種方法可製得纖度較小的纖維，但在燒結過程中易產生結構上的缺陷，並混入載體的碳化物，因而強度較低，呈褐色。

②糊料擠出紡絲法。將聚四氟乙烯粉末與易揮發物調成糊料，經螺桿擠出後通過窄縫式噴絲孔紡成條帶狀纖維,然後用針輥作原纖化處理，可製得強度較高、纖度較大的纖維。

③膜裂紡絲法（見化學纖維紡絲）。將聚四氟乙烯粉末燒結製得圓柱體，經切割或切削後,進行熱拉伸等處理,製得白色纖維，強度較低。

④熔體紡絲法。以四氟乙烯與4%～5%全氟乙烯、全氟丙基醚的共聚物熔融後進行紡絲，製得強度較高的纖維。

套用

聚四氟乙烯纖維作為一種高技術纖維，在尖端技術、國防工業和其他國民經濟部門有重要用途。

1．航天航空領域可用於製作飛機和其他飛行器的結構材料，也可以作火箭發射台的禁止物，其織物可用於製作太空衣。

2．工業由於聚四氟乙烯纖維具有極好的化學穩定性，摩擦因數又小，適宜製作各種耐腐蝕和耐高溫的密封卷。聚四氟乙烯纖維織物可作高溫下腐蝕性氣體及酸、鹼霧滴的過濾材料和腐蝕性物質的傳送帶，特別適於處理那些黏性很強的物料，由於聚四氟乙烯纖維有良好的不黏性，因而過濾材料和輸送設備比較容易清洗。

3．醫療和生活領域聚四氟乙烯纖維在醫療上也有獨特的用途，可製作各種人造血管、造氣管，可以用來修補內臟，用它縫合非吸收組織。1997年日本東洋聚合物公司推出了聚四氟乙烯纖維和其他紡織纖維的混紡織物，商品名為Hastex，具有疏水、防水、耐熱、耐化學品等性能，可以作各種衣料、帳篷、傘面、手提包、鞋的材料，這一突破為聚四氟乙烯纖維的開發、套用開闢了新的天地。