含氟高分子

高分子化合物

含氟高分子是指全部或部分的碳－氢键为碳－氟键取代的高分子化合物。其最重要成员是聚四氟乙烯，由于它具有耐化学腐蚀性、耐大气老化性、优良的介电性能、独特的低表面能、宽广的使用温度范围等特性，广泛应用于原子能、航天、电子、机械制造、化学等工业。

分类

1981年含氟高分子的全世界产量约3万吨,比常用的聚乙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯等的产量要低得多，而且价格也较昂贵，不过它是耐受苛刻条件和具有特殊优良性能的不可缺少的材料。工业上重要的含氟高分子几乎全部是加聚型高分子。根据单体的不同，可以分为三大类：

四氟乙烯的聚合物和共聚物

聚四氟乙烯是含氟高分子的主要品种。此外，还有几种重要共聚物：

四氟乙烯－六氟丙烯共聚物，英文缩写为FEP。这种全氟型高分子材料的密度为2.14～2.17克/厘米3（挤出级），保持了聚四氟乙烯的各种优良性能, 而且是热塑性高分子,较聚四氟乙烯更易加工成型,但耐高温性能不如聚四氟乙烯。熔融温度为242～305℃,只能在205℃长期使用。它的结构特征是，全氟碳主链含有三氟甲基的支链：四氟乙烯－乙烯共聚物。它是一种热塑性高分子。与聚四氟乙烯比较，其特点是相对密度较小(1.70)，拉伸强度和冲击强度较高,并具有优良的耐辐射性能(108拉德)，但只能在150℃长期使用。它的电性能和耐化学性能与四氟乙烯－六氟丙烯共聚物相近，广泛用于电气电子工业作为绝缘和耐腐蚀材料。结构式为：四氟乙烯与全氟（烷基·乙烯基）醚的共聚物，它是全氟型高分子，结构特征是全氟碳主链含有全氟烷氧基支链。它的长期使用温度和其他各种性能均接近聚四氟乙烯，而且在250℃的力学性能优于聚四氟乙烯,又是热塑性高分子，便于加工成型，但价格较高。

四氟乙烯与亚硝基三氟甲烷共聚物，主链上含有氮氧的杂链高分子,并含有少量提供交联点的第三单体,例如 ω－亚硝基全氟丁酸等，是一种弹性体，具有耐低温（玻璃化温度为－51℃），耐化学腐蚀和在纯氧中不燃等特性；但耐高温性能不如偏氟乙烯型弹性体。只有中间生产。结构式为：四氟乙烯与全氟（甲基·乙烯基）醚的共聚物，含有提供交联点的第三单体。它是在开发中的一种全氟型弹性体。四氟乙烯与全氟烯醚的摩尔比约2:3,玻璃化温度为－12℃，耐高温性能优于偏氟乙烯型弹性体。结构式为：四氟乙烯-丙烯共聚物，它是一种中等性能的氟橡胶，它的特点是加工性能良好。结构式为：四氟乙烯与全氟（含磺酰氟的烷基·乙烯基）醚的共聚物，它是一种功能材料。它的结构特征是全氟碳主链上含有末端为磺酰氟基团的支链，例如：磺酰氟基团可转化为强极性的磺酸基或磺酸盐。这种高分子能耐强氧化剂，耐化学腐蚀，又具有优良的离子交换性能，制成复合膜，可在电解食盐制取高纯碱中用为隔膜材料。最近已投入工业生产。

偏氟乙烯的聚合物和共聚物

聚偏氟乙烯PVDF具有优良的耐辐射性能（108拉德）。由于60年代末期发现了它的压电和热电性能，在声电换能器和热电检测器等方面得到应用（见高聚物压电性、高聚物热电性）。但是偏氟乙烯的聚合物仍以氟橡胶为主。最早工业生产的是偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物。随之发展的，是偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物,这种氟橡胶的性能超过前者，为世界氟橡胶的主要品种，可在200℃长期使用。偏氟乙烯、六氟丙烯与四氟乙烯三元共聚弹性体的耐高温性能又有所提高,可在250℃长期使用。又由于改进了聚合和硫化体系，改善了橡胶的高温抗压缩永久变形的性能。这类橡胶产量约占全部氟橡胶的85%。

三氟氯乙烯的聚合物和共聚物

三氟氯乙烯的聚合物是聚三氟氯乙烯。其较重要的共聚物有两类：一是三氟氯乙烯-乙烯共聚物,它具有氟塑料的一般优良性能，并有相对密度较小（1.68），力学性能好和耐辐射（108拉德）等特点；另一类是三氟氯乙烯-偏氟乙烯共聚物,偏氟乙烯含量在10%（摩尔）以下的用作塑料,可制成薄膜等，偏氟乙烯含量在10%（摩尔）以上的，可溶于酯和酮类溶剂中，用于涂料。

应用

聚氟乙烯PVF具有优异的耐候性,其制品和用于金属表面的涂层，在正常室外条件下经久耐用，寿命可达15～30年。对于缩聚型的含氟高分子虽作过不少研究，但只有含三氟丙基的氟硅橡胶已经工业生产，其结构式如下：其他含氟的高分子，例如耐低温的含氟聚氨酯和耐高温(300℃)的聚全氟亚烷基三嗪等含氟弹性体,则均在开发中，尚未有中间生产。

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