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PCTFE发展简史

聚三氟氯乙烯(PCTFE)是最早开发的热塑性氟塑料，德国最早进行研究，1934年就研制出第一个氟塑料品种——PCTFE。1937年，德国I.G.Farbenindustrie公司发表了首篇制备报告，其后美国在执行曼哈顿计划过程中，对PCTFE的性能作了大量的研究工作，1942年美国宣布研制成功，并于1946年投产。

当时PCTFE主要用于分离铀同位素气体扩散材料，1949年产品有市售，1957年美国3M公司以“kel- F”商标大量出售PCTFE树脂。前苏联从1950年～1951年开始生产PCTFE树脂。此后，法国产品“Voltalef”、日本“Dai-flon”、德国“Gostaflon”相继问世。

我国在1959年开始研制PCTFE树脂，1960年试制成功，1966年建成年产25t吨PCTFE树脂的生产装置。

聚三氟氯乙烯简称PCTFE，是由三氟氯乙烯经聚合而成的热塑性氟树脂，低分子量的是液体或蜡状物，高分子量的是白色固体或分散液。

PCTFE分子以—CF ₂ —CFCl—为重复单元，聚合物成链状，其晶体结构属于六方晶系。

PCTFE分子以—CF ₂ —CFCl—为重复单元，聚合物成链状，其晶体结构属于六方晶系。

PCTFE分子中碳骨架被氟原子和氯原子紧密包裹，有效阻止了碳骨架外露，因此PCTFE具有良好的耐化学腐蚀性能和化学惰性，仅在高温下被熔融碱金属或氯磺酸破坏。

分子结构中的F原子使聚合物具有化学惰性, Cl原子则使聚合物具有透明性、热塑 性与硬度，因此PCTFE是具有高度稳定性、耐热性、不燃性、不吸湿性、不透气性以及惰性的优质热塑性树脂。分子结构中C—Cl键的存在，使得 PCTFE除耐热性及化学惰性较聚四氟乙烯 (PTFE)、四氟乙烯—六氟丙烯共聚物 (FEP)稍差外，硬度、刚性、耐蠕变性均较好。

PCTFE具有良好的化学惰性、耐化学腐蚀性和耐热性、高的机械强度及韧性、优良的介电性能及光学性能等，但PCTFE基本性能取决于分子量及其结晶度。高分子量的PCTFE的热塑融熔温度（Tm）为211~216℃，玻璃化温度（Tg）为71~99℃。在250℃高温条件下，PCTFE仍能保持良好的热稳定性，PCTFE的失强温度大于其融熔温度，分解温度大于310℃。

1. 机械性能

PCTFE的常温机械性能优于PTFE ，其压缩强度大，冷流较小，压缩回弹率也比较大，具有良好的弹性恢复力。但是，由于PCTFE是结晶性高分子，因此其机械性能受温度影响很大，并且还会因结晶度、分子量的高低而有一定的差异。

PCTFE成型时进行骤冷，则可形成结晶度较低的透明制品：缓慢冷却，则形成半透明的高结晶度成型品。一般来说，其拉伸强度与硬度会随着结晶化的推进而增大，但延伸率却会下降。

2. 热性能

PCTFE的热熔融温度（Tm）为211-216℃，玻璃态温度（Tg）为71-99°C。在250°C高温条件下，PCTFE仍能保持良好的热稳定性能，但从130°C起开始出现结晶，在160-200°C温度范围内结晶速度最快，随着结晶度的增加，脆性逐渐增大，因此其长期使用温度应保持在130°C以下；若使用温度超过200°C，将会逐渐地分解而遭损坏。

3. 耐低温性

PCTFE的耐低温性能特别突出，在液氮、液氧和液化天然气中不发生脆裂、不蠕变，在一定条件下能在接近绝对零度下使用。

4. 耐腐蚀性

PCTFE的化学稳定性比PTFE稍差，但仍优于其它工程塑料，在常温下对几乎所有的有机溶剂均稳定，但在高温下，在四氯化碳、苯、甲苯等有机溶剂中溶解或溶胀。

PCTFE能耐几乎所有的化学物质和氧化剂。PCTFE可在酸、碱或者氧化剂中长时间浸渍而不发生任何变化，仅在高温下能被熔融碱金属、三氟化氯等腐蚀。

5. 渗透性

在所有塑料中，PCTFE的水蒸气渗透率是最低的，不渗透任何气体，是一种良好的屏障聚合物。

6. 电气性能

在电气性能方面，PCTFE的介电常数与介电损耗因子在很宽的频率范围内都比较小，绝缘电阻与介电击穿电压等电气性能优良，并且几乎不受温度或湿度的影响，是一种远比传统材料更能承受苛刻条件的高频绝缘材料。

7. 光学性能

PCTFE具有优良的光学性能，3mm厚的PCTFE塑料片是光学透明的，2μm厚的薄膜能透过95%的1-4μm红外光，它的紫外光吸收率也很低。

8. 耐气候性

PCTFE还有良好的耐气候性，它暴露在户外阳光下一年对性能仍无任何影响。

9.阻燃性

PCTFE阻燃性优异，具有自熄性，其氧指数高达95%，和PTFE相同。

PCTFE属于热塑性塑料，可以熔融加工，但是其熔融黏度高，需要较高的加工温度和压力才会有足够的加工流动性。此外，由于加工温度（250～320℃）与分解温度（300℃左右）非常接近，所以PCTFE加工温度范围极为狭窄。

PCTFE具体成型加工方法有模压、注塑、挤塑和涂覆等，可制成薄膜、管材、棒材、板材等。

1.模压成型

模压成型时因温度偏高会引起树脂分解，放出具有腐蚀性的酸性气体，所以模具应采用耐腐蚀合金材料或使用优质镍铬合金，或用工具钢再镀以硬铬。其工艺条件是：模压温度为220～240℃（比一般树脂失强温度低10～30℃）；热压压力为1～4. 9MPa；冷压压力为9.8～29. 4MPa；加热时间根据制品厚度而定，厚度为5mm时加热时间为15min，lOmm时为35min，15mm时则为50min。

2.挤塑成型

挤塑成型时螺杆长径比(L/D)≥20，压缩比为(2： 1)～(3： 1)，螺杆转速为15～20r／min。 生产管材时其加工温度为筒后250℃、筒前290℃、模后320℃、模前340～350℃。 生产薄型管时应急冷，而厚壁制件应缓冷，以免产生气泡。

3.注射成型

注射成型时模温为130～150℃，压力为147～196MPa。

PCTFE在机械、电子电器、化学工业、医疗器械、军事、核能等领域均有着广泛的应用。

1.机械

PCTFE具有优良的耐冷流性、较高的抗压强度，可用作机械设备的结构材料；利用它优良的阻气性，可用作高真空系统的密封材料，以及液化气槽车配管和阀门的密封材料；利用它的透明性，可用于制造透明配管及水准仪；利用它优良的耐冷流性、耐蠕变性、耐磨性、尺寸稳定性和机械切削性，可用于制造尺寸精度高的机械零部件，如阀门座、自锁螺旋、自润滑齿轮及轴承、“O”形圈、滑轮和制动器等。

2.电子电器

PCTFE可用于制造各种电子电器设备的零部件，如底座、插座、线圈轴、接插件、断路器、开关、印刷电路板等，还广泛用于制造电线被覆材料及电缆护套等。

PCTFE的耐水性与PTFE相同，在60℃水中浸900h质量不变，即在水中或高湿度环境下制品尺寸稳定。 PCTFE膜的水蒸气透过率是 塑料中较低的，因此它可用作精密电子元件的防湿包装材料，但PCTFF膜的热封 性能较差，需经电晕放电处理后用热熔胶黏剂层压。

3.化工

在化工领域，PCTFE主要用作 化工设备上的耐腐蚀零部件如管道、阀门、阀座、高压密封填料、齿轮、轴承、隔膜、垫圈，反应锅、贮槽、通风机、离心机等衬里和涂层等。

4.其它

除上述应用外，PCTFE还可用于制造兵器用引信风帽，导弹用红外光学窗，核能船舶和核能潜艇中的关键密封材料，火箭液体燃料的密封垫圈等；在医疗器械领域，PCTFE可用于制造注射器、滤血器以及紫外线杀菌的医疗器材等。另外，PCTFE亦可用作精密零件的包装材料和标示板的保护膜等； PCTFE的力学稳定性及优良的光学性能，使得它可用于制造带丝扣 的管、管件及锈明视镜、兴学仪器等。