聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯與全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)是兩種含氟聚合物。在全球范圍內運用十分廣泛,它們的性質又十分相似。聚四氟乙烯(PTFE)是最常用的含氟聚合物,俗稱“特氟龍”、“塑料王“;PFA又被稱為“可熔融聚四氟乙烯”、“過氟烷基化物”。那么,PTFE與PFA到底有什么區別呢???上海勁孚化工科技(021-57629631)權威發布,糾正其他網上有些到處散播的錯誤知識!
一:PFA與PTFE分子結構對比
PTFE是由單體四氟乙烯聚合而成,1938年杜邦公司首次發現,最廣為人知的PTFE品牌是Teflon®。下圖為PTFE的結構式,藍色小球代表氟原子(F)。
【PTFE:由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物】
PFA加入了全氟烷氧基,相當于PTFE中的一個氟原子被全氟烷氧基所取代。將碳直接連接至氧,然后將氧連接至諸如全氟甲基或全氟乙基的基團。與PTFE相比,PFA具有的高熔融粘度和更低的熔體粘度有利于加工。其他性能與PTFE基本上不分伯仲。與PTFE一樣,PFA的配方最先由杜邦公司發明,最著名的PFA配方是Teflon PFA。從分子結構上說,PFA的碳鏈相對較短,而鏈纏結的程度更高。下圖所示為PFA的結構式(圖分子式的右下角紅色線圈出來是:全氟烷氧基)。
【PFA:為少量全氟丙基全氟乙烯基醚與聚四氟乙烯的共聚物】
二:PFA與PTFE性能區別說明與對比
PFA物理性能、電性能和化學性能與聚四氟乙烯類似!但也有以下區別給大家列舉。
物理表觀性能:PFA原料透明(也叫半透明)顆粒狀,PFA制品也是透明或者半透明、光滑的表面、致密且均勻的橫截面。PTFE原料為純白色不透明粉末狀,非改性純PTFE都是白色不透明。如下圖

它們最大的不同在于PFA是可以熔融加工的,而PTFE不能。這意味著PFA可以用傳統的注塑成型、螺桿擠壓、傳遞成型等成型加工技術加工。PFA易加工性更好:能翻邊,焊接;
PFA材料具有優異的耐應力開裂性,且耐滲透性能力也優于PTFE;但是PFA的穿透性不如PTFE。【網上滿天飛的錯誤知識有些是對"耐滲透性“、“穿透性”概念的不清;PFA制品具有光滑的表面、致密且均勻的橫截面(雖然PTFE分子間隙更完美,但是PFA原材料經過熔融后形成更致密的結構),絕多數情況下都是PFA耐滲透性能力也優于PTFE。您就想想杜邦科慕PFA型號951,沒有PTFE耐滲透比得過這個PFA吧?】。PFA 材料的潔凈度(金屬離子溶出量和雜質顆粒溶出量都非常非常小)優于PTFE,特別高純PFA的潔凈度遠遠優于PTFE,因此PFA在半導體行業應用非常廣泛。
關于PFA與PTFE彎曲壽命(即承受重復折疊的能力)哪個好?無法定論!【任何武斷定論哪個好,都是錯誤。這個是最有爭議的,網上滿天飛的武斷謬論。需要看您具體的產品結構、彎曲半徑、溫度環境、材料選型與用途。贊同PFA彎曲壽命更好的:加入了極其少量全氟烷氧基改性的PTFE大金M-111或者M-112比純PTFE大金M-18更好?PFA致密性韌性都是強于PTFE。贊同PTFE彎曲壽命更好的,可能更多是在分散PTFE上一些應用的表現。具體咨詢我們上海勁孚化工吧。】
PFA在相對較高的溫度下能夠保持較強的機械強度和爆破壓力。但實際使用中PFA的耐溫性不如PTFE。PTFE在吸水性較低和耐候性方面更優越。PFA材料在高溫水環境的作用下可能會起泡,PTFE固體不容易受水分影響,并且PTFE摩擦系數非常低;PFA更容易受干濕交替環境的影響,但是在耐鹽霧腐蝕方面,PFA的性能比PTFE更優秀。
PFA的介電常數與PTFE相同,耗散系數非常相似,然而PFA的介電強度比PTFE的強不少【PFA的介電強度是 PTFE3-4倍,PFA在高頻(超高頻/微波)絕緣上更優于PTFE】。
PFA的彈性韌性比PTFE更優,尤其是在管道運用方面,如前面說所說PFA耐重復折疊的性能強于PTFE(PFA彎曲壽命比PTFE更好)。一般來說,PTFE因是全氟碳化合物構成,耐腐蝕性比PFA要好一點【為什么強調“一般來說”?因為僅僅從材料致密性、分子結合特征、以及PTFE穿透性來說,PFA更好;但是PFA不是全氟,氧O原子不如氟F原子活躍。更活躍的氟原子,氟的高電負性、氟碳結合分子范德華力更強大。所以PTFE耐腐蝕性比PFA要好一點】。但是PTFE的加工成形能力差,并且抗蠕變能力差,有些具體應用上會受到一定局限。
PTFE因為擁有非常優越的物理和化學性能,而受到工業領域的追捧。但是其加工方式的局限性也限制了它的應用。PFA其實是PTFE的改良版本,其性能類似于PTFE的材料,卻擁有非常優秀的加工性能,讓工程師們的難題迎刃而解。
在此,給不愛看文字的同學畫個重點,PTFE和PFA的性能大對比如下表所示:
三:PFA與PTFE應用領域
PTFE可采用壓縮或糊狀擠出加工成型;也可制成水分散液,用于涂層、浸漬或制成纖維。PFA可以熔融加工,用傳統的注塑成型、螺桿擠壓、傳遞成型等。PTFE和PFA氟塑料在原子能、國防、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建筑、紡織、金屬表面處理、制藥、醫療、紡織、食品、冶金冶煉等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料,絕緣材料,防粘涂層等,使之成為不可取代的產品。
一般情況下:PTFE與PFA用途幾乎都是類似。所以下文列舉的"PTFE氟塑料用途",幾乎也是PFA用途。但是由于市場上PFA的原料價格遠高于PTFE,以及PTFE與PFA性能小差別,導致選擇偏向性略有不同。
PTFE氟塑料用途:
1、通用材料:各種棒、管、板膜、帶、繩、盤根、墊片。
2、防腐類:
①.管道及配件:純聚四氟乙烯管;聚四氟乙烯內襯管;外纏玻鋼鋼管;鋼復合法蘭;
②.化工容器內襯:PTFE內襯釜;聚四氟乙烯內襯槽;聚四氟乙烯內襯塔;
③.熱交換器;
④.波紋伸縮管;
⑤.閥門及泵的主要部件;
⑥.鋼絲增強滿壓軟管;
⑦.過濾材料:聚四氟乙烯膜經過縱橫雙向拉伸內大量氣孔,是一種新材料,將它與其他織物復合,即可制成煙塵固相防腐過濾袋或良好的防水透氣、防風得暖的雨具運動服、防寒服、特種防護服和輕便帳篷,制藥用空氣壓縮空氣、各種溶劑的無菌過濾及電子工業中高純氣體的過濾。(PFA因為分子結構、表面光滑致密性以及熔融粘度等,PFA無法做過濾膜空氣膜材料。此用途無法使用PFA)
3、密封類:
①.靜密封:夾層墊片;坐料帶;彈性密封帶;
②.動密封(編制盤根、環形密封件):V型密封體——用于軸、活塞桿、閥門;渦輪泵內密封件;聚四氟乙烯與橡膠的復合密封環;帶波紋管可伸縮的機械密封。
4、承荷類
①.填充聚四氟乙烯軸承,用于食品化工造紙、紡織機械;
②.多孔銅浸漬氟塑料金屬軸承,可在高溫高壓干摩擦、真空條件下正常使用;③.聚四氟乙烯纖維軸承的聚四氟乙烯纖維與玻纖或其他纖維混紡的復合織物制成的軸承內襯,用于低速高負荷;④.填充PTFE活塞環,導向環,機床導軌和橋梁滑塊;(PFA因為耐摩擦系數比PTFE高,硬度剛性比PTFE低。因此該實際用途有部分也不使用PFA)
5、絕緣類:
①.電線電纜的C級絕緣材料;
②.雙水內冷汽輪發電機定子和轉子引水管和熱電偶的護套;
③.高頻、超高頻通訊設備和雷達的微波絕緣材料;
④.印刷線路基板及馬達、變壓器(含氣體變壓器)絕緣材料;
⑤.空調、電子爐、各種加熱器及六氟化硫斷路器的絕緣材料;
6、防粘類:
①.漿紗機熱輥上的PTFE玻璃布包覆層——可免除化學漿料形成的粘輥現象,大大提高生產速率和坯布質量;
②.食品工業的微波干燥輸送帶——較之其他材料的輸送帶有不吸收微波能量,不粘物因之有節電、清潔優點;
③.聚乙烯袋裝封口的熱合套防粘材料;
④.防粘涂層——用于廚房用鍋、烘面包的烤模、冷凍食品儲存托盤、電熨斗托底、復印機夾輥;
7、耐溫類:
①.微波爐的驅動傳動裝置,如微波爐的連軸器、滾輪;
②.各種制冷機、空調、制氧機、壓縮機的耐溫配件;
8、其他類:
①.人體代用動脈、靜脈血管、心臟膜、隆胸豐鼻;(牽涉到膨體PTFE時,PFA也無法應用在此用途上)
②.內窺鏡、鉗導管、氣管、醫用尿路導管、手術用血管旁路;
③.其他管、瓶、濾布等醫療器材。
PFA氟塑料更優秀、更常用的主要用途:
1、適于制作耐腐蝕件,減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫療器械零件。
2、高溫電線、電纜絕緣層,尤其是在高頻無線電領域,防腐設備、密封材料、泵閥襯套,和化學容器。
3、半導體制造裝置,熱交換器,蒸汽配管,腐蝕性介質輸送管,電線電纜護套,槽絕緣管,全包氟塑O型密封圈用管。