聚四氟乙烯生产

聚四氟乙烯生产

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2023年3月2日发(作者：拼音笔画)

氟元素因其独特的化学性能应用于生活和工业中的各方面。如：涂料、牙膏、油墨、塑

料、油脂等领域。目前世界上综合性的氟化学厂家主要有：杜邦、大金、3M、SOLVARY

等。其中以杜邦和大金的规模最大。我们所熟知的特富龙和氟利昂分别为这两家公司所

发明的。杜邦公司为全球知名的化学品生产商，该公司以质量与技术领先于同行。大金

公司以大金空调最为出名，最早生产氟利昂用于制冷行业，逐渐发展成一家综合性的氟

化学厂家，且在化学领域专注于氟化学。其规模仅次于杜邦，目前在江苏常熟拥有占地

近50万平方米的氟化学工业园。

在工程塑料中作为改性添加剂使用的氟化学品主要为聚四氟乙烯（PTFE）。聚四氟乙烯

在工程塑料领域主要应用于两方面：防滴落剂、耐磨润滑剂。防滴落剂与耐磨润滑剂的

化学成分均为聚四氟乙烯，不同之处在于：防滴落剂的分子量在400万——500万左右，

耐磨润滑剂的分子量在30万左右。大分子量的聚四氟乙烯在受到螺杆的剪切力的作用

下纤维化从而形成网状结构，起到防滴落的作用。小分子量的聚四氟乙烯加入到塑料、

橡胶、涂料等材料中能够明显降低材料表面的摩擦系数，提高材料本身的抗磨损性能。

同时能起到内润滑以及脱模的作用。目前国内有一些生产厂家生产聚四氟乙烯产品，但

是由于设备与技术的局限不能很好的控制聚合物的分子量。从而导致产品分子量分布不

集中，既有大分子量的PTFE，又有小分子量的PTFE。同时能起到一部分防滴落的作用，

又具有一些耐磨的作用,但两方面的效果都不突出.与国际大厂家差距较大。

防滴落剂主要使用在需要阻燃剂别达到V0级的塑料材料中，能防止熔化滴落并提高阻

燃性能，在减少阻燃剂的用量时同样能达到ULV-0的要求，同时降低成本，增强产品

竞争力。其中以PC、PC/ABS用得最多。另外在PBT、ABS、HIPS等材料里面亦有广泛

的应用。PA、PP这两种材料为结晶型的聚合物，与聚四氟乙烯的相容性不好，防滴落

剂在这两种材料中不太好用，控制不好的话容易出现发胀的现象。建议在PA、PP中使

用纯粉型的防滴落剂。作为防滴落剂使用的聚四氟乙烯主要有三种型态：乳液型的、纯

粉型的、包覆型的。

乳液型的防滴落剂是将聚四氟乙烯通过一些分散剂的作用分散在水中形成悬浮的乳液.

由于里面含有约40%的水（其余为PTFE）而PC又容易水解，所以对设备与技术的要

求较高。目前国内改性厂使用乳液的厂家较少，主要是一些日系的厂家再使用。但如果

能够用好乳液型防滴落剂的话，生产成本能有所降低。生产乳液型防滴落剂的生产厂家

主要有杜邦、大金、3M、SOLVARY等为数不多的聚四氟乙烯合成厂家.

包覆型的防滴落剂主要是为了使PTFE能更好的分散在原料树脂中而在PTFE的外层包

覆了一层SAN或者PMMA、PS等,使防滴落剂能很好的分散在PC、ABS、HIPS等中.但

包覆型的防滴落剂在PA、PP中难以使用，因为外层的包覆与这两种材料相容性太差。

目前市面上生产包覆型防滴落剂的厂家主要有：GE、三菱、熵能、韩国PIC等。GE公

司是一家受人尊敬的公司，位于世界500强企业前列。GE公司塑料助剂部门拥有很多

优良的产品，但遗憾的是有些产品并不对外销售。就像我们所知的防滴落剂B449一样，

市面上很难买到。猜测其原因估计是因为GE公司自己在做PC,GE为了保证自己的PC

具有较强的竞争力而不对外出售这些好的添加剂的缘故（GE公司近年将其整个塑料助

剂部门出售给了康普顿公司－－即现在的科聚亚）。GE公司最早发明了PTFE包覆技术，

且最早申请了全球专利（其专利据说包括了几乎全部的工程塑料包覆PTFE品种），在

全球任何一个国家均有效。这也许就是为什么杜邦与3M没有包覆型防滴落剂的原因了。

但为什么三菱、熵能、PIC又在销售包覆型的防滴落剂呢？据业内人士透漏消息称三菱

公司每销售一公斤包覆型防滴落剂需向GE公司支付四美元的专利费。难怪三菱公司的

防滴落剂产品一直以来都卖的那么贵。GE是一家以技术与专利见长的公司，特别注重

知识产权。观其做事风格，既然没放过三菱，那起诉熵能跟PIC也是迟早的事了。以上

四家公司仅熵能公司为国内企业，该公司以前在华南地区代理3M公司的纯粉型防滴落

剂，后来从GE那里学会了做包覆型的防滴落剂后从而与3M公司分道扬镳。熵能公司

还拿了不少国家的科研经费，拿了一些科技进步奖.最近据说又研制出了一个很好的阻

燃剂，颇像3M公司阻燃剂2025的改头换面。业内有几个使用过熵能公司产品的朋友

想去熵能公司厂房参观一下，看看设备。但熵能公司对外宣传的地址仅为广州南沙经济

开发区，偌大一个南沙，上何处找去？PIC公司为一家韩国公司，在韩国与新加坡设有

工厂。与熵能公司既是竞争对手又同病相怜,惺惺相惜（因为专利问题）。

纯粉型的防滴落剂为纯的聚四氟乙烯粉末，目前市面上使用的较多的型号有大金公司的

FA-500，另外杜邦公司与3M公司均有相关类型的产品。纯粉型的防滴落剂使用好的前

提是如何很好的解决分散方面的问题。现今大多生产纯粉型防滴落剂的厂家都会对产品

的表面进行烧结处理，大大增加了产品的流动性与分散性。使产品在预混合时能能很好

的分散且不易提前纤维化。较之早期的未进行烧结处理的纯粉型防滴落剂相比分散性能

提高很多。使用纯粉型防滴落剂在分散方面需要注意如下几点：（1）将预混合过程分

两步进行，先将防滴落添加剂和粉状或颗粒状树脂原料混合，防滴落剂含量控制在

3-10%。时间90s左右，速度低于900转/分。（2）将预混合好的混合树脂与纯树脂原

料混合，稀释成最终需要的含量，如：0.3%（时间：120s左右,速度低于450转/分）。

（3）在工况允许的范围内尽量降低螺杆挤出机内的加工温度。（4）在工况允许的范围

内尽量加大螺杆的剪切力。（5）严格控制系统内水份含量（约0.05%-0.5%）。纯粉

型的防滴落剂与包覆型的防滴落剂相比更具有竞争优势。首先体现在降低成本上，纯粉

型防滴落剂PTFE含量为100%，达到相同的效果添加量会更低。其次纯粉型防滴落剂

添加到塑料材料中不会带进杂质，包覆型的防滴落剂外层的包覆相对于最终产品来说实

际上就是杂质，对材料的物理性能多少会有些影响的。另外纯粉型的防滴落剂由于不会

引入杂质，所以可以有较大的添加量（包覆型防滴落剂的最大添加量只能有0.5%），

从而在1/32英寸甚至1/64英寸的样本中更能体现它的作用。

耐磨润滑剂是一种低分子量的PTFE白色粉末，具有润滑和防磨损的性能。基于不同的

粒径及不同的分子量可以被用作表面涂层或者改善其它材料性能的混料添加剂。另外，

有机分散级的产品还可以用作脱模剂。耐磨润滑剂应用范围及其广泛，以不粘涂料用量

最大。杜邦公司最早生产该类产品，用在不粘锅涂料中。特富龙即为杜邦公司该类产品

的商标。大金公司与3M公司在该领域同样很有竞争力。耐磨润滑剂比较多见的是两种

粒径的型号:12微米和5微米.前者如杜邦的MP1300与大金的LF-100.后者如大金的L-5

与3M的PA5955.相对来说,5微米粒径的PTFE微粉成本要高于12微米粒径的PTFE微

粉,比较多用于涂料与油墨中.12微米粒径的PTFE产品具有更好的光泽度,通常用在塑料

中.

耐磨剂通常用在需要高耐磨的塑料材料中,通常在PA,POM,PPO,PPS等材料中用的较多.

主要用来生产塑料齿轮,轴承等产品.PPO与PPS由于加工温度较高而PTFE的熔点约在

327摄氏度,需要用一些特殊型号的耐磨剂才行.听说大金公司有一个L-21型号的产品可

以达到要求,其熔融黏度只有普通PTFE的1%.另外其他的一些无机材料添加到塑料材料

中同样能提高耐磨性,如二硫化钼与石墨.但效果没有PTFE好,且只能生产黑色的产品,

对颜色有污染.

1．2．2聚四氟乙烯

1)聚四氟乙烯的结构聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)树脂是普兰凯特

(Plankett)博士于1938年发明并由Dupont公司于1950年正式投入工业化生产的。PTFE

为网氟乙烯中一体的高结翕聚合物。是一种白色有蜡状感的热塑性塑料。其分子式、分

子构型分别如图1．1和图1．2所示。从图1．1可看出，在PTFF中氟原子取代了聚乙烯

中的氢原予，由于氟原子的半径(0．064nm)大于氢原子的半(O．028nm)，使得碳一碳

链由聚乙烯的平面的、充分仲展的曲折构象渐渐扭转到PTFF的螺旋构象。从图1．2可

见，这种螺旋构象正好包围在PTFE

易受化学侵袭的碳链骨架外，形成了一个紧密的完全“氟代”的保护层，使PTFE主链不受

外界任何试剂的侵袭．使PTFE具有其它材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的

内聚能密度。

同时，C～F键极牢固，其键能达460，2kJ／mol，比C--H键(410kJ／m01)和C--C键(372kJ

／m01)高，使PTFE具有较好的热稳定性和化学惰性。另外氟原子的电负性极大加之四

氟乙烯中本身具有完美的对称性而使PTFE分子间的吸引力和表面能较低，从而使PTFE

具有极低的表而摩擦系数和低温时较好的延展性；同时也使PTFE的耐蠕变能力较差，容

易出现冷流现象。PTFE的无分支对称主链结构也使其具有高度的结晶性历以加工比较困

难。

2)聚四氟乙烯的物理化学性质PTFF分子独特的螺旋构象决定了它有如下的优异

性质：

a、化学稳定性在PTFE分子中，易受化学侵袭的碳链骨架被一层键合力很强的氟原子严

密的包围起来。使聚合物的主链几乎不受任何试剂的侵袭，所以PTFE具有突出的化学稳

定性，许多强腐蚀性、强氧化性的化学物质对它都几乎不起作用。

b、热稳定性PTFE的热稳定性在所有塑料中可算是极其良好的，这是因为在PTFE大分子

中，c—F键能大，C—c键四周围着氟原子，不易受其它原子，如氧的侵袭。虽然它在200℃

时就开始有痕迹量的分解产物出现，但从200℃到熔点以上的温度，它的分解非常之慢，

非常之少，几乎可以忽略不计。只有在400℃以上才发生显著的分解，并且平均分子量

也有所降低，即C—C键开始发生较显著的断裂。经过400℃以上加热的PTFE，其结晶度

增加，密度增大。扯断强度下降。在400℃以上的高温，熟的作用之能使C--C键断裂，

所以分解产物主要是四氟乙烯、全氟丙烯和八氟环丁烷。只有在650℃以上，分解产物

中才有少量剧毒的全氟异丁烯产生。

c、表面不粘性固体与液体的接触角越大，液体的黏附功就越小，液体就越容易从固体

表面脱离，润湿性越差，PTFE大分子间的相互引力小，它的表面对其他分子的吸引力也

很小，它的临界表面张力为：1．85x10„2N，m1，是各种材料中最大的，因此PTFE难以

被普通液体润湿，与其他物质的黏附性很低。

d、低摩擦性PTFE具有螺旋形结构，C—c主链完全被由氟原子所组成的外壳所包围，组

成了一个完整的圆柱体，分子比较僵硬，这种圆柱形的结构使得PTFE分子问的吸引力变

得很微弱，再加上分子形状是螺旋形的，使得PTFE分子之『日J很容易滑动，所以，PTFE

是所有聚合物中摩擦系数最低的。它的摩擦性能还有这样三个特点：在327℃的熔点以

下到超低温的宽广范围内摩擦系数几乎保持不变，只有当制品的表面温度高于熔点时，

摩擦系数才显著增大；在高的滑动速度和高的负荷作用下，它的动摩擦系数可低于

O．01；它的静摩擦系数小于动摩擦系数，这就使PTFE零件从静态进入动态时的启动运

行非常平稳。PTFE对金属的摩擦系数低至0．07～O．14的范围，而自摩擦系数更低，

接近于冰的自摩擦系数。因此，PTFE是一种非常好的润滑材料。