发布时间：2022-11-17 16:40:07
聚四氟乙烯（PTFE）俗称“塑料王”，具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐候性等优点，是一种综合性能优良的工程塑料，目前已被广泛应用于航空航天、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺等工业部门。
PTFE的蠕变性又称冷流性，可利用PTFE的蠕变性制成PTFE垫圈、生料带、弹性带等产品作密封制品，应用于化工防腐蚀领域，***，但PTFE的蠕变性限制了它的应用面。
下面就跟小编一起以理论形式，以高分子物理学来分享PTFE的蠕变知识吧！
首先我们先要了解聚四氟乙烯的结构特点
PTFE分子的主链由C - C键构成，所有的侧键都为氟原子取代，由此带来PTFE如下的结构特点：
1. 由于氟原子的体积比氢原子大，C – F键键长又短，相邻大分子的氟原子的负电荷又相互派车，分子链中的非键合原子间的范德华力有较大的排斥力，使分子链只能以拉长的螺旋形排列，这样较大的氟原子紧密地堆砌在碳-碳骨架周围。该螺旋构象正好使PTFE中易受化学侵袭的碳链骨架外形成了一个紧密的“氟代”保护层，从而保护碳原子主链不受到外界试剂的侵袭。
2. 氟原子和骨架碳原子的链接和紧密堆砌，使分子链具有很大的刚性，分子链的高度规整又使PTFE高度结晶，使其具有高耐热性和高熔点。
3. 与每个碳原子连接的两个氟原子完全对称，使PTFE成为完全的非极性聚合物，赋予PTFE材料及其优异的介电和电绝缘性能。
4. 氟原子对骨架碳原子有屏蔽作用，加之C – F具有较高的键能，使材料具有高度热稳定性。
5. 结合上述特点4，加之PTFE的非极性和结晶度高，使材料具有极优异的耐化学试剂性和耐溶剂性。
6. 分子链的高刚性及分子量极高，使PTFE的熔融粘度极高，很难流动。
7. PTFE的大分子主链上没有支链，整体内不能形成交联，故其分子轮廓光滑，使其既显低摩擦特性，又易在滑动过程中转移到对偶面上形成薄的转移膜。
8. 分子链完全的非极性，使PTFE分子链间吸引力很小，分子链又是无支链的高刚性链，缠结很小，使PTFE材料宏观上力学性能不佳，并容易出现冷流现象。
PTFE在负荷长期作用下，蠕变较大，易发生冷流现象。
聚四氟乙烯分子比较僵硬，又由于呈螺旋型结构以致于分子之间容易滑移，并且聚四氟乙烯的结晶区是塑性的而不是刚性的，在受压缩时容易滑动同时塑性形变不能回复，而且在整个受力过程中，比其它运动引起的形变，塑性形变为主要形变，因而聚四氟乙烯易发生蠕变。
PTFE的蠕变受温度、时间、负荷等因素的影响，从内因来说又和结晶度、分子量有关。PTFE的刚性所对应的结晶度为75%~80%，高于这个结晶度则耐蠕变性随着结晶度的进一步增加而减小。
PTFE从熔融状态急冷时，由于分子链来不及规整排列，从而结晶度降低。在冷却速度为20~70℃/h的范围内，结晶度变化不大；冷却速度为20℃/h以下，结晶度增大。此外，在相同的冷却条件下，结晶度随分子量的升高而降低。
绝大部分的蠕变是在加荷后24h以内发生，随后变形量锐减，去掉载荷，呈塑性形变，只要形变不超过屈服点，一般都能恢复总变形量的50%左右。
可以通过改变烧结过程中的冷却工艺来控制结晶度，从而提高PTFE的耐蠕变性能。但是该法耗时，对能源的浪费很大，且提高幅度有限。因此，在实际生产中主要采用填充改性、PTFE树脂的改性和共混改性等方法。
1．填充改性：填充改性是一种简单***方法，在PTFE中加入填充剂，既可保持其优点，又可利用符合效应，改善和克服纯PTFE的缺陷，提高其综合性能，但这样所带来的抗蠕变性能的提高是以牺牲其他力学性能为代价的，并没有在本质上提高PTFE的抗蠕变性能。
2．聚四氟乙烯树脂的改性：对PTFE树脂进行改性，改变其分子结构，制备适宜结晶度和分子量的改性树脂，可以从根本上解决其耐蠕变性能差的问题。主要包括化学改性、辐射改性和等离子改性等。
3．共混改性：与其它有机聚合物共混，可提高其他聚合物的加工性能及使用性能，如耐热性、耐化学性，特别是摩擦、磨耗性能可大幅度提高。在共混改性中，通常PTFE仅作为添加剂使用，共混材料的加工通常采用主体材料的加工方法加工。
4．除了以上改性方法外，在线性PTFE链上引入少量非氟基团，进行嵌段接枝以破坏其对称性，从而得到可采用热塑性塑料加工方法加工的改性PTFE，加工性能大为改善。
作为一种特种工程材料，聚四氟乙烯发挥着越来越重要的作用。各种改性方法使聚四氟乙烯的性能不断得到改善，应用范围越来越广泛。需要新型高效的PTFE改性材料品种的开发，使其商品化、系列化和高性能化，充分发挥“塑料王”的作用，以此促进PTFE产业的稳定快速发展。
