氟塑料F4閥門的材質性能        

                            上海申弘閥門有限公司

 1.氟塑料F4閥門的材質性能氟塑料的種類：

   之前介紹整體氟塑料法蘭式球閥在機電行業應用，現在介紹氟塑料是指分子結構含有氟原子的一類高分子合成材料的總稱。它是一類含有氟的不飽和單體自聚合以及由氟不飽和單體共聚而成的一類合成樹脂。氟塑料是部分或全部氫被氟取代的鏈烷烴聚合物，它們有聚四氟乙烯（PTFE）、全氟（乙烯丙烯）（FEP）共聚物、聚全氟烷氧基（PFA）樹脂、聚三氟氯乙烯（PCTFF）、乙烯一三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯一四氟乙烯（ETFE）共聚物、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）。
    氟樹脂的品種很多，根據分子中氟原子的個數來分有下列品種：聚氟乙烯（PVF），簡稱F1；聚偏二氟乙烯（PVDF），簡稱F2；聚三氟氯乙烯（PCTFE），簡稱F3；聚四氟乙烯（PTFE），簡稱F4；聚六氟丙烯，簡稱F6。含氟塑料的共聚物有以下品種：可溶性聚四氟乙烯，簡稱PFA，是由聚四氟乙烯與全氟烷基乙烯醚共聚所組成；聚全氟乙丙烯（FEP）簡稱F46，是四氟乙烯與六氟乙烯的共聚物；F42是四氟乙烯與偏二氟乙烯的共聚物簡稱；F40是四氟乙烯與乙烯的共聚物簡稱；F30是三氟氫乙烯與乙烯的共聚物簡稱；F23（又稱3M）是偏二氟乙烯與三氟氯乙烯的共聚物簡稱。F4閥門氟塑料是各種含氟塑料的總稱，由含氟單體如四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟異丁烯、全氟代烷基乙烯基醚及乙烯等單體通過均聚或共聚反應制得。主要的氟塑料品種列下，但按數量及用途來說以聚四氟乙烯為zui重要。
聚四氟乙烯（PTFE，簡稱F4 ）
聚全氟代乙丙烯（FEP，簡稱F46）
聚三氟氯乙烯（PCTFE，簡稱F3）
聚偏氟乙烯（PVDF，簡稱F2）
聚氟乙烯（PVF，簡稱F1）
偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚物（Kel-F，簡稱F2 3）
偏氟乙烯與四氟乙烯共聚物（фOomph，簡稱F2 4）
偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物（vitonA，簡稱F2 6）
三氟氯乙烯與乙烯共聚物（Halar-ECTFE，簡稱F3 0）
四氟乙烯與乙烯共聚物（Tefzel-ETFE，簡稱F4 0）
偏氟乙烯與六氟異丁烯共聚物（CM-1）
四氟乙烯與全氟代烷基乙烯基醚共聚物一可熔性聚四氟乙烯（PFA）
以F4為代表的氟塑料具有一系列優良的使用特性，耐高溫長期使用溫度達200℃；耐低溫在-100℃以下仍柔軟，耐腐蝕能耐王水和切有機溶劑；

1. 氟塑料F4閥門的材質性能 品名、型號規格、數量、價格.      

 工業管道中接觸腐蝕介質的各種金屬閥門往往使用壽命不長，但將閥門改為F4襯里后，使用壽命就可大大提高，同時，由于F4具有粘性和低摩擦系數的特點，在實際應用時會使考克類閥門啟動容易。一般情況下，球閥以F4襯里，閥桿由金屬桿與塑料復合而成，密封件多選用F4。這種閥門的使用溫度可達-60℃- +160℃，使用壓力可達10公斤/厘米2、20公斤/厘米2。
在隔膜閥中，隔膜材料可用F4制作，也可用橡膠與F4復合， 或以F4玻璃漆布與F4復合而成。這種隔膜多用于計量與控制儀器上。
ECTFE氟塑料的應用進展
乙烯三氟氯乙烯塑料的主要性能，隨著LLDPE（線性低密度聚乙烯）的旋轉成型襯里工藝要化工防腐蝕領域的成功應用，ECTFE氟塑料亦被滿意采用流化床與旋轉成型工藝來制造耐蝕襯里。
一種命名為乙烯三氟氯乙烯的氟聚合物，這種共聚物的英文縮寫ECTFE。美國的Ausimont公司推出的商品名為"HALAR"的氟塑料，即屬此類氟聚合物。
ECTFE對極大多數的無機、有機化學品以及有機溶劑，有非凡的抗腐蝕能力。直到目前，沒有一種溶劑能在120℃以下侵蝕ECTFE，或引起裂縫。只有與氯化溶融堿或熱的胺類（例如苯胺、二甲胺）。與其它熱塑性塑料相比，ECTFE在高溫下的耐氯和氯衍生物的性能，特別突出。
ECTFE具有優良的耐腐蝕性能，極低的滲透率，優良的電性能與表面的光滑，可在低溫到149℃的溫度范圍內安全使用。它不但具備突出的抗沖擊性能，而且是一種具備相當機械強度的堅韌材料。它適宜于制造安全使用的產品， 在不斷與食品原料接觸時，遵守了德國的《BGA Deuschland》標準。它回避了在嗅味，品嘗方面的影響問題。因此在國外已被推薦為"清潔"的ECTFE，而被允許使于食品和飲水領域。
ECTFE制成品的表面，類似于玻璃，能阻止微生物的增生，提供了明顯的衛生優勢。美國Ausi-mont公司提供了一個有趣的試驗結果：在放大1000倍條件下，把"HALAR"樹脂襯里表面，與PP（聚丙烯）PVDF（聚偏二氟乙烯）以及PVC（聚氯乙烯）塑料相比；前者的表面仍呈現光滑，在有凹坑等部位被發現的細菌相當少，而其余3種塑料表面則顯示了粒狀和凹凸不平的表面，而且細菌要多得多。

    2. 氟塑料的特性：

    由于氟塑料分子結構中都有氟碳鍵及其屏蔽效應，故具有優良的耐腐蝕性、耐高（低）溫性、非黏附性、電絕緣性等，又由于它們彼此間的結構上的差異，使其具有各自的特性，選用時要充分注意發揮不同品種氟塑料各自的優點。由于氟塑料的品種很多，這里僅介紹產量zui大，使用zui多的聚四氟乙烯（PTFE）以及它的兩個改性產品：聚全氟乙丙烯（FEP）和可熔性聚四氟乙烯（PFA）。
    （1）聚四氟乙烯（PTFE）
    從聚四氟乙烯分子結構看，C-C主要鏈的周圍對稱排列著氟原子，形成了一個氧原子組成的外罩保護著主鏈。C-F鍵極其牢固，使聚四氟乙烯具有很高的耐化學腐蝕性能，其耐腐蝕性超過了現有的所有塑料，故有“塑料王"之稱。聚四氟乙烯幾乎耐任何濃度的強酸、強堿、強氧化劑和溶劑的腐蝕，即使在高溫下對它也不發生作用。只有熔融的堿金屬或他們的氨溶液、氟化氯及元素氟會對它發生作用，而且也只有在高溫下才明顯地發生作用。
    聚四氟乙烯的力學性能見表19-1。

表19-1  聚四氟乙烯（PTFE）的力學性能

    聚四氟乙烯（PTFE）的商品名“鐵氟龍"、“泰氟龍"、"F4"等, 是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一種全氟聚合物，它具有一C馬一CFZ一重復單元線性分子結構，是結晶性聚合物，熔點大約為631℃，密度為2.13～2.19 g／cm3。PTFE具有優異的耐化學品性，其介電常數為2.1左右，損耗因數低，在很寬的溫度和頻率范圍內是穩定的。機械性能都很好。
    PTFE抗沖擊強度高，但拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性比其它工程塑料差。有時加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來改善其特殊的機械性能。它的摩擦系數幾乎比任何其它材料都低，具有很高的氧指數。
    PTFE可制成粒料、凝結的細粉（0.2微米）和水分散液。粒狀樹脂用于壓塑和柱塞擠塑；細粉可以糊狀擠塑成薄壁材料；分散液可用作涂料和浸漬多孔材料。
    PTFE具有非常高的熔體粘度，這妨礙了慣用的熔融擠塑或模塑技術的采用。粒狀PTFE的模塑和擠塑方法與粉狀金屬和陶瓷用的方法相似——先壓縮再高溫燒結；細粉需與加工輔料混合（如石腦油）形成糊狀，然后在高壓下擠成薄壁材料，再加熱除掉揮發性的加工助劑，zui后燒結。
    （2）聚全氟乙丙烯塑料（FEP）
    FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。 
    聚全氟乙烯由于C-C鍵周圍有極牢固的氟碳鍵存在及其屏蔽效應，因而使它的耐腐蝕性能*。與聚四氟乙烯相似（在150℃下），它幾乎能抵抗所有化學介質（包括濃硝酸及王水）的腐蝕。只有高溫下的氟、堿金屬及二氟化氯、三氟化氯等能與它發生作用。它對稀或濃的無機酸、堿、醇、酮、芳烴、氯代烴、油脂等均有優良的耐腐蝕性。由于具有支鏈，故使它的耐溫略有降低，zui高使用溫度約200℃，長期使用溫度比F4降低了50℃。
    FEP的突出優點是具有較好的成型加工性能，可以用熱塑性塑料通用的成型加工方法如模壓、擠出、注射等進行加工。FEP在熔融狀態能和金屬黏結。
    FEP的力學性能見表19-2。
    FEP結晶熔化點為580 ℉，它是一種軟性塑料，其拉伸強度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學惰性的，在很寬的溫度和頻率范圍內具有較低的介電常數（2.1）。該材料不引燃，可阻止火焰的擴散。它具有優良的耐候性，摩擦系數較低，從低溫到392 ℉ 均可使用。該材料可制成用于擠塑和模塑的粒狀產品，用作流化床和靜電涂飾的粉末，也可制成水分散液。其主要的用途是用于制作管和化學設備的內村、滾筒的面層及各種電線和電纜，如飛機掛鉤線、增壓電纜、報警電纜、扁形電纜和油井測井電纜。FEP膜已見用作太陽能收集器的薄涂層。

    （3）可溶性聚四氟乙烯塑料（PFA）
    PFA是聚四氟乙烯改性物,PFA樹脂相對來說是比較新的可熔融加工的氟塑料。
    PFA在室溫和250℃以下的力學性能與F4相似，285℃經2000h后的拉伸強度和伸長率不下降，彎曲壽命是F4的2～3倍。PFA比F4的力學性能要好得多，如在250℃下，PFA的拉伸強度為13.7MPa，而F4在該溫度下其拉伸強度只有4.9MPa。PFA結晶熔點比F4低20℃，使用溫度與F4相同（250℃），且高溫強度比F4大2倍。PFA的熔點大約為304℃，密度為2.13~2.16 g／cm3。
    PFA與PTFE和FEP相似，但在302℃以上時，機械性能略優于FEP，且可在高達500 ℉ 下的溫度下使用，它的耐化學性能與PTEF相當。PFA的產品形式有用于模塑和擠塑的粒狀產品，用于旋轉模塑和涂料的粉狀產品。
    PFA具有F4的所有優良性能，又無F4那樣加工困難的缺點，它具有良好的熱流動性，可采用率的注塑機注塑加工成型，有可溶性聚四氟乙烯之稱。

    （4）聚三氟氯乙烯（PCTFE）
    PCTFE是三氟氯乙烯自由基引發聚合的帶有主要是重復一CF（cl）—CF單元線性主鏈的產物。
    PCTFE是結晶性的高分子，熔點為425 ℉，密度為2.13 g/cm3。
    PCTFE在室溫下對大多數活潑的化學品呈惰性，而在212℃以上可被少數幾種溶劑溶解，也可被一些溶劑溶脹，尤其是氯化過的溶劑。PCTFE具有優異的阻隔氣體的能力，其膜產品的水蒸汽透過性在所有透明塑料膜中是zui低的。其電性能與其它全氟聚合物相似，但介電常數（2.3）和損耗因數稍高，尤其是在高頻時。PCTFE可制作厚的（1／8英寸）光學透明制件。 
    PCTFE雖可用熔融加工，但由于熔體粘度高，有降解趨勢導致加工品的性能變壞，故加工困難。
    PCTFE樹脂可制成用于模塑和擠塑的粒料。
    （5）乙烯三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）
    ECTFE樹脂是乙烯和三氟氯乙烯1:1的交替共聚物，熔點為464 ℉ ,密度為1.68 g/cm3。
    此材料從低溫到 330℃的性能良好，其強度、耐磨性、抗蠕變性大大高于PTEE、FEP和PFA。它在室溫和高溫下耐大多數腐蝕性化學品和有機溶劑。它的介電常數（2.6）低，在很寬的溫度和頻率范圍內性能穩定。ECTFE不著火，可防止火焰擴散，當暴露在火焰中時，將分解成硬質的碳。
    ECTFE可制成用于模塑和擠塑的粒料及用于旋轉模塑、流化床涂飾、靜電涂飾的粉狀產品。 還可用作耐化學品和強度要求高的槽罐的內襯。 
    （6）乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE）
    ETFE是乙烯和四氟乙烯1:1交替共聚物,俗稱F40。ETFE熔點為518F，密度為1.70 g／cm3。ETFE是一種從低溫到356℉具有高抗沖性和機械性能好的堅韌的材料。耐化學品性能、電性能和耐候性與 ECTFE相似，與全氟聚合物相近,抗拉強度可達到50PMA,接近聚四氟乙烯的兩倍,更重要的是加工性能的提高,它和金屬表面的附著力表現突出,改變了一直使人們認為氟塑料和金屬復合不一致的可能,這一點對于工業防腐蝕領域的應用意義重大,使氟塑料和鋼的緊襯工藝真正得以實現。該聚合物暴露在火焰中會熔化和分解。ETFE可制成用于擠塑和模塑的粒料，及用于旋轉模塑、流化床和靜電涂飾的粉末,但價格昂貴。注塑產品有泵、閥和其它化工設備的部件。

    （7）聚偏氟乙烯（PVDF）
    PVDF是偏二氟乙烯高分子量的白色粉末狀聚合物，它屬于結晶性材料，熔點為338F，密度為 1.78 g／cm3。其強度、耐磨性和抗蠕變性比 PTFE、FEP和 PFA高得多；具有良好的抗紫外線性和耐大氣老化性,在室溫下不被酸、堿等強氧化劑和鹵素所腐蝕,脂肪烴和芳香烴及醇、醛等有機溶劑對它也無影響。但發煙硫酸,強堿等能使某溶脹,二甲基乙酸胺等強極性有機溶劑能使其溶解成膠體狀溶液。聚偏氟乙烯具有良好的耐候性,在空氣中不燃燒,有較大的極性,介電常數高,介電損耗角正切值也大,體積電阻高為1014Ωcm,在148～302℉溫度范圍具有的性能良好。PVDF可制成粉狀、粒料和分散體系（鄰苯二甲酸二甲酯和二異丁基甲酮中含44％的樹脂）。它可用于擠塑、注射模塑、傳遞模塑，也可通過干粉或分散體噴涂技術用作涂料。

    3.閥門襯里用氟塑料

    襯里材料必須符合相關材料標準規定，其密度宜選用≧2.16 g/cm3的氟塑料，且不允許有雜質存在。目前常用的氟塑料有FEP（F46）、PFA、PTFE（F4）和F2等。隨著新型塑料工程材料的不斷出現，將給閥門襯里增添更多的品種。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥用于食品醫藥、衛生級閥門材料，還要求無毒無菌、無雜質及清潔衛生的材料。
    （1）聚四氟乙烯突出的加工性能特點是成型加工困難，在熔融狀態無流動性，在熔融溫度以上也不能從“高彈態"轉變到“黏流態"，加熱到它的分解溫度（415℃）也不能流動。
因此聚四氟乙烯很難用模壓、注射等一般熱塑性塑料的加工方法來制造形狀復雜的制件，只能將聚四氟乙烯粉料預壓成所需形狀，然后再燒結成型。其涂層多微孔，不能單獨用作防腐涂層。
    F4可以進行黏結，但需進行表面特殊處理。將F4與F4制件接合的方法是焊接，一般F4的焊接方法分為熱壓焊接和熱風焊接。
    （2）聚全氟乙丙烯塑料（FEP）,又簡稱為F46,FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。F46的突出優點是具有較好的成型加工性能，可以用熱塑性塑料通用的成型加工方法如模壓、擠出、注射等進行加工。F46在熔融狀態能和金屬黏結。
    （3）可溶性聚四氟乙烯塑料（PFA）
    PFA樹脂相對來說是比較新的可熔融加工的氟塑料。
    PFA具有F4的所有優良性能，又無F4那樣加工困難的缺點，它具有良好的熱流動性，便于加工成型，有可溶性聚四氟乙烯之稱。
    PFA兼有F4與46的優點，它即有F4優異的耐化學腐蝕性和耐高溫性能。又可像F46一樣可用一般熱塑性塑料加工方法成型加工，還可采用注塑機注塑成型,且比F46更為方便。PFA在工業上可用作防腐蝕襯里及防腐涂層。
    綜上所述,目前用得zui多的氟塑料是聚全氟乙丙烯塑料（F46）與聚四氟乙烯塑料（F4）。前者采用模壓襯里,后者采用粉末預壓-燒結成型方法襯里. 可溶性聚四氟乙烯塑料（PFA）,可采用率注塑的方法襯里,襯里的工藝性與防腐蝕性能都比較好,但由于材料價格太高,限制了它的使用。與本文相關的論文有：整體PVDF氟塑料球閥在順泰機電應用