聚四氟乙烯微粉在工程塑料中的應(yīng)用與展望
- 發(fā)布時(shí)間：2019-06-03 06-03 08:55 作者：康阜新材料
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近年來(lái)，全球工程塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，2014 年，全球工程塑料市值約為 670 億美元，預(yù)計(jì)到 2020 年可增長(zhǎng)到 1 137 億美元，屆時(shí)，全球?qū)こ趟芰系哪晷枨罅繉⑦_(dá)到 2 910 萬(wàn)噸，亞洲、南美及中東等發(fā)展中地區(qū)將成為工程塑料增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力[25]。近 10 年來(lái)，中國(guó)工程塑料產(chǎn)值年均增長(zhǎng)超過(guò)20%，目前，我國(guó)工程塑料年生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到 60 萬(wàn)噸，改性工程塑料年產(chǎn)量超過(guò) 200 萬(wàn)噸，某些產(chǎn)品加工技術(shù)已步入國(guó)際先進(jìn)行列。
聚四氟乙烯是具有優(yōu)異綜合性能的含氟材料，由聚四氟乙烯改性的工程塑料主要應(yīng)用于較高端的使用場(chǎng)合，隨著社會(huì)需求的不斷提高，這部分產(chǎn)品的市場(chǎng)潛力巨大。
聚四氟乙烯（PTFE）是二十世紀(jì)三十年代由 Plunkett 博士發(fā)明的一種含氟高分子材料，由于具備一系列優(yōu)異的綜合性能，聚四氟乙烯有“塑料王”美稱。聚四氟乙烯優(yōu)異的性能來(lái)源于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，聚四氟乙烯分子的結(jié)構(gòu)式為[CF2CF2]n，與碳原子相連的氫全部被氟原子取代，在氟原子的保護(hù)下，聚四氟乙烯擁有優(yōu)異的耐溫、耐腐蝕、耐老化、絕緣、阻燃、防粘、自潤(rùn)滑等方面的性能，目前已廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。
利用聚四氟乙烯的優(yōu)異性能對(duì)工程塑料實(shí)施共混改性，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步提高工程塑料的性能，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。聚四氟乙烯共混改性劑對(duì)工程塑料的改性主要集中在減磨潤(rùn)滑和抗滴落阻燃兩個(gè)方面。
1.減磨潤(rùn)滑劑
大多數(shù)工程塑料的表面摩擦系數(shù)較高，在滑動(dòng)摩擦場(chǎng)合中需使用外用潤(rùn)滑劑，這就限制了工程塑料在不允許使用外用潤(rùn)滑劑的場(chǎng)合的應(yīng)用。聚四氟乙烯的表面能極低，具有非常優(yōu)異的自潤(rùn)滑性能，將聚四氟乙烯與工程塑料共混，可制備出表面摩擦系數(shù)較低的無(wú)油潤(rùn)滑復(fù)合材料。
用于工程塑料改性的聚四氟乙烯減磨潤(rùn)滑劑是分子量在 3萬(wàn)~20萬(wàn)且平均粒徑低于 30微米的聚四氟乙烯超細(xì)粉末，又稱聚四氟乙烯微粉。聚四氟乙烯微粉的使用溫度范圍、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性、自潤(rùn)滑性、不粘性等性能與高分子量聚四氟乙烯樹(shù)脂完全相同。在保持原有性能的同時(shí)，聚四氟乙烯微粉還具有分散性好、易于與其他材料混合均勻等優(yōu)點(diǎn)，是性能優(yōu)良的改性劑。
2.抗滴落劑
隨著工程塑料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，其制品對(duì)聚四氟乙烯抗滴落劑分三大類：純粉型、乳液型和核殼型。
（1）純粉型
純粉型抗滴落劑是純的聚四氟乙烯顆粒，通過(guò)對(duì)顆粒表面進(jìn)行燒結(jié)處理，提高聚四氟乙烯的分散性和流動(dòng)性，當(dāng)抗滴落劑與塑料進(jìn)行預(yù)混合時(shí)，可表現(xiàn)出較好的分散性能并避免提前纖維化。
純粉型抗滴落劑的優(yōu)點(diǎn)是聚四氟乙烯含量為100%，不引入其他雜質(zhì)，可以有比較大的添加量。
（2）乳液型
乳液型抗滴落劑是在分散劑的作用下，將聚四氟乙烯分散于水中，制成聚四氟乙烯分散乳液。由于乳液中含有大量的水，因此使用時(shí)對(duì)設(shè)備和技術(shù)的要求較高，受此影響，我國(guó)國(guó)內(nèi)工程塑料改姓廠家使用乳液型抗滴落劑的較少。
（3）核殼型
核殼型抗滴落劑是在聚四氟乙烯粒子外部包覆一層聚合物，使之在與塑料樹(shù)脂混合過(guò)程中具有更好的分散性。外部包覆的殼層聚合物一般為聚丙烯腈、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。
與純粉型和乳液型抗滴落劑相比，核殼型抗滴落劑具有分散性好、易使用、常溫下不結(jié)團(tuán)、容易儲(chǔ)存、制品表面無(wú)晶點(diǎn)、表面光潔度高等優(yōu)點(diǎn)。但是，其外層包覆的聚合物對(duì)于最終制品來(lái)說(shuō)屬于雜質(zhì)，這會(huì)對(duì)制品性能造成一定的影響。
現(xiàn)階段，無(wú)論是聚四氟乙烯微粉還是抗滴落劑，盡管我國(guó)的企業(yè)和產(chǎn)品正在逐步增加，但相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)依然掌握在如杜邦、大金、3M 等跨國(guó)公司手中。近年來(lái)各地方企業(yè)在化工添加劑領(lǐng)域夾縫生存但成長(zhǎng)速度極為迅猛，像是沈陽(yáng)天宇翔、浙江巨化、山東東岳等企業(yè)依靠自主研發(fā)在各類型添加助劑領(lǐng)域獲得了大眾的認(rèn)可，對(duì)于目前的情況國(guó)家相關(guān)部門(mén)應(yīng)制定相關(guān)政策優(yōu)化市場(chǎng)分配給地方中小企業(yè)開(kāi)辟新空間，中小企業(yè)也應(yīng)加大研發(fā)投入，提升產(chǎn)品技術(shù)水平，逐步提高市場(chǎng)份額，早日使我國(guó)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品滿足各行業(yè)的發(fā)展需求。
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