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氟塑料F4閥門(mén)的材質(zhì)性能
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1.氟塑料F4閥門(mén)的材質(zhì)性能氟塑料的種類(lèi)：
之前介紹整體氟塑料法蘭式球閥在機(jī)電行業(yè)應(yīng)用，現(xiàn)在介紹氟塑料是指分子結(jié)構(gòu)含有氟原子的一類(lèi)高分子合成材料的總稱(chēng)。它是一類(lèi)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(lèi)合成樹(shù)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(shù)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(shù)脂的品種很多，根據(jù)分子中氟原子的個(gè)數(shù)來(lái)分有下列品種：聚氟乙烯（PVF），簡(jiǎn)稱(chēng)F1；聚偏二氟乙烯（PVDF），簡(jiǎn)稱(chēng)F2；聚三氟氯乙烯（PCTFE），簡(jiǎn)稱(chēng)F3；聚四氟乙烯（PTFE），簡(jiǎn)稱(chēng)F4；聚六氟丙烯，簡(jiǎn)稱(chēng)F6。含氟塑料的共聚物有以下品種：可溶性聚四氟乙烯，簡(jiǎn)稱(chēng)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(jiǎn)稱(chēng)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(jiǎn)稱(chēng)；F40是四氟乙烯與乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱(chēng)；F30是三氟氫乙烯與乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱(chēng)；F23（又稱(chēng)3M）是偏二氟乙烯與三氟氯乙烯的共聚物簡(jiǎn)稱(chēng)。F4閥門(mén)氟塑料是各種含氟塑料的總稱(chēng)，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(guò)均聚或共聚反應(yīng)制得。主要的氟塑料品種列下，但按數(shù)量及用途來(lái)說(shuō)以聚四氟乙烯為zui重要。
聚四氟乙烯（PTFE，簡(jiǎn)稱(chēng)F4 ）
聚全氟代乙丙烯（FEP，簡(jiǎn)稱(chēng)F46）
聚三氟氯乙烯（PCTFE，簡(jiǎn)稱(chēng)F3）
聚偏氟乙烯（PVDF，簡(jiǎn)稱(chēng)F2）
聚氟乙烯（PVF，簡(jiǎn)稱(chēng)F1）
偏氟乙烯與三氟氯乙烯共聚物（Kel-F，簡(jiǎn)稱(chēng)F2 3）
偏氟乙烯與四氟乙烯共聚物（фOomph，簡(jiǎn)稱(chēng)F2 4）
偏氟乙烯與六氟丙烯共聚物（vitonA，簡(jiǎn)稱(chēng)F2 6）
三氟氯乙烯與乙烯共聚物（Halar-ECTFE，簡(jiǎn)稱(chēng)F3 0）
四氟乙烯與乙烯共聚物（Tefzel-ETFE，簡(jiǎn)稱(chēng)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(yōu)良的使用特性，耐高溫長(zhǎng)期使用溫度達(dá)200℃；耐低溫在-100℃以下仍柔軟，耐腐蝕能耐王水和切有機(jī)溶劑；
1. 氟塑料F4閥門(mén)的材質(zhì)性能 品名、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量、價(jià)格.
序號(hào) | 品 名 | 型 號(hào) 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 單 價(jià) （元） | 金 額 （元） | 閥體材質(zhì)及其它 |
1 | 球閥 | 整體氟塑料球閥Q41F DN50 PN10 法蘭連接 | 臺(tái) | 10 | 整體PVDF氟塑料 |
工業(yè)管道中接觸腐蝕介質(zhì)的各種金屬閥門(mén)往往使用壽命不長(zhǎng)，但將閥門(mén)改為F4襯里后，使用壽命就可大大提高，同時(shí)，由于F4具有粘性和低摩擦系數(shù)的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)使考克類(lèi)閥門(mén)啟動(dòng)容易。一般情況下，球閥以F4襯里，閥桿由金屬桿與塑料復(fù)合而成，密封件多選用F4。這種閥門(mén)的使用溫度可達(dá)-60℃- +160℃，使用壓力可達(dá)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(fù)合， 或以F4玻璃漆布與F4復(fù)合而成。這種隔膜多用于計(jì)量與控制儀器上。
ECTFE氟塑料的應(yīng)用進(jìn)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(zhuǎn)成型襯里工藝要化工防腐蝕領(lǐng)域的成功應(yīng)用，ECTFE氟塑料亦被滿(mǎn)意采用流化床與旋轉(zhuǎn)成型工藝來(lái)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(xiě)ECTFE。美國(guó)的Ausimont公司推出的商品名為"HALAR"的氟塑料，即屬此類(lèi)氟聚合物。
ECTFE對(duì)極大多數(shù)的無(wú)機(jī)、有機(jī)化學(xué)品以及有機(jī)溶劑，有非凡的抗腐蝕能力。直到目前，沒(méi)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(lèi)（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(yōu)良的耐腐蝕性能，極低的滲透率，優(yōu)良的電性能與表面的光滑，可在低溫到149℃的溫度范圍內(nèi)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(dāng)機(jī)械強(qiáng)度的堅(jiān)韌材料。它適宜于制造安全使用的產(chǎn)品， 在不斷與食品原料接觸時(shí)，遵守了德國(guó)的《BGA Deuschland》標(biāo)準(zhǔn)。它回避了在嗅味，品嘗方面的影響問(wèn)題。因此在國(guó)外已被推薦為"清潔"的ECTFE，而被允許使于食品和飲水領(lǐng)域。
ECTFE制成品的表面，類(lèi)似于玻璃，能阻止微生物的增生，提供了明顯的衛(wèi)生優(yōu)勢(shì)。美國(guó)Ausi-mont公司提供了一個(gè)有趣的試驗(yàn)結(jié)果：在放大1000倍條件下，把"HALAR"樹(shù)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(xiàn)光滑，在有凹坑等部位被發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌相當(dāng)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(xì)菌要多得多。
2. 氟塑料的特性：
由于氟塑料分子結(jié)構(gòu)中都有氟碳鍵及其屏蔽效應(yīng)，故具有優(yōu)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(jié)構(gòu)上的差異，使其具有各自的特性，選用時(shí)要充分注意發(fā)揮不同品種氟塑料各自的優(yōu)點(diǎn)。由于氟塑料的品種很多，這里僅介紹產(chǎn)量zui大，使用zui多的聚四氟乙烯（PTFE）以及它的兩個(gè)改性產(chǎn)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(jié)構(gòu)看，C-C主要鏈的周?chē)鷮?duì)稱(chēng)排列著氟原子，形成了一個(gè)氧原子組成的外罩保護(hù)著主鏈。C-F鍵極其牢固，使聚四氟乙烯具有很高的耐化學(xué)腐蝕性能，其耐腐蝕性超過(guò)了現(xiàn)有的所有塑料，故有“塑料王"之稱(chēng)。聚四氟乙烯幾乎耐任何濃度的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑和溶劑的腐蝕，即使在高溫下對(duì)它也不發(fā)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(huì)對(duì)它發(fā)生作用，而且也只有在高溫下才明顯地發(fā)生作用。
聚四氟乙烯的力學(xué)性能見(jiàn)表19-1。
表19-1 聚四氟乙烯（PTFE）的力學(xué)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(fù)單元線性分子結(jié)構(gòu)，是結(jié)晶性聚合物，熔點(diǎn)大約為631℃，密度為2.13～2.19 g／cm3。PTFE具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性，其介電常數(shù)為2.1左右，損耗因數(shù)低，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。機(jī)械性能都很好。
PTFE抗沖擊強(qiáng)度高，但拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗蠕變性比其它工程塑料差。有時(shí)加入玻璃纖維、青銅、碳和石墨來(lái)改善其特殊的機(jī)械性能。它的摩擦系數(shù)幾乎比任何其它材料都低，具有很高的氧指數(shù)。
PTFE可制成粒料、凝結(jié)的細(xì)粉（0.2微米）和水分散液。粒狀樹(shù)脂用于壓塑和柱塞擠塑；細(xì)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(shù)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?zé)Y(jié)；細(xì)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(fā)性的加工助劑，zui后燒結(jié)。
（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?chē)袠O牢固的氟碳鍵存在及其屏蔽效應(yīng)，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(xué)介質(zhì)（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(fā)生作用。它對(duì)稀或濃的無(wú)機(jī)酸、堿、醇、酮、芳烴、氯代烴、油脂等均有優(yōu)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(zhǎng)期使用溫度比F4降低了50℃。
FEP的突出優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行加工。FEP在熔融狀態(tài)能和金屬黏結(jié)。
FEP的力學(xué)性能見(jiàn)表19-2。
FEP結(jié)晶熔化點(diǎn)為580 ℉，它是一種軟性塑料，其拉伸強(qiáng)度、耐磨性、抗蠕變性低于許多工程塑料。它是化學(xué)惰性的，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較低的介電常數(shù)（2.1）。該材料不引燃，可阻止火焰的擴(kuò)散。它具有優(yōu)良的耐候性，摩擦系數(shù)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(chǎn)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(xué)設(shè)備的內(nèi)村、滾筒的面層及各種電線和電纜，如飛機(jī)掛鉤線、增壓電纜、報(bào)警電纜、扁形電纜和油井測(cè)井電纜。FEP膜已見(jiàn)用作太陽(yáng)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(shù)脂相對(duì)來(lái)說(shuō)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(xué)性能與F4相似，285℃經(jīng)2000h后的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率不下降，彎曲壽命是F4的2～3倍。PFA比F4的力學(xué)性能要好得多，如在250℃下，PFA的拉伸強(qiáng)度為13.7MPa，而F4在該溫度下其拉伸強(qiáng)度只有4.9MPa。PFA結(jié)晶熔點(diǎn)比F4低20℃，使用溫度與F4相同（250℃），且高溫強(qiáng)度比F4大2倍。PFA的熔點(diǎn)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(shí)，機(jī)械性能略?xún)?yōu)于FEP，且可在高達(dá)500 ℉ 下的溫度下使用，它的耐化學(xué)性能與PTEF相當(dāng)。PFA的產(chǎn)品形式有用于模塑和擠塑的粒狀產(chǎn)品，用于旋轉(zhuǎn)模塑和涂料的粉狀產(chǎn)品。
PFA具有F4的所有優(yōu)良性能，又無(wú)F4那樣加工困難的缺點(diǎn)，它具有良好的熱流動(dòng)性，可采用率的注塑機(jī)注塑加工成型，有可溶性聚四氟乙烯之稱(chēng)。
（4）聚三氟氯乙烯（PCTFE）
PCTFE是三氟氯乙烯自由基引發(fā)聚合的帶有主要是重復(fù)一CF（cl）—CF單元線性主鏈的產(chǎn)物。
PCTFE是結(jié)晶性的高分子，熔點(diǎn)為425 ℉，密度為2.13 g/cm3。
PCTFE在室溫下對(duì)大多數(shù)活潑的化學(xué)品呈惰性，而在212℃以上可被少數(shù)幾種溶劑溶解，也可被一些溶劑溶脹，尤其是氯化過(guò)的溶劑。PCTFE具有優(yōu)異的阻隔氣體的能力，其膜產(chǎn)品的水蒸汽透過(guò)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(shù)（2.3）和損耗因數(shù)稍高，尤其是在高頻時(shí)。PCTFE可制作厚的（1／8英寸）光學(xué)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(shì)導(dǎo)致加工品的性能變壞，故加工困難。
PCTFE樹(shù)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(shù)脂是乙烯和三氟氯乙烯1:1的交替共聚物，熔點(diǎn)為464 ℉ ,密度為1.68 g/cm3。
此材料從低溫到 330℃的性能良好，其強(qiáng)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(shù)腐蝕性化學(xué)品和有機(jī)溶劑。它的介電常數(shù)（2.6）低，在很寬的溫度和頻率范圍內(nèi)性能穩(wěn)定。ECTFE不著火，可防止火焰擴(kuò)散，當(dāng)暴露在火焰中時(shí)，將分解成硬質(zhì)的碳。
ECTFE可制成用于模塑和擠塑的粒料及用于旋轉(zhuǎn)模塑、流化床涂飾、靜電涂飾的粉狀產(chǎn)品。 還可用作耐化學(xué)品和強(qiáng)度要求高的槽罐的內(nèi)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(chēng)F40。ETFE熔點(diǎn)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(jī)械性能好的堅(jiān)韌的材料。耐化學(xué)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(qiáng)度可達(dá)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(xiàn)突出,改變了一直使人們認(rèn)為氟塑料和金屬?gòu)?fù)合不一致的可能,這一點(diǎn)對(duì)于工業(yè)防腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用意義重大,使氟塑料和鋼的緊襯工藝真正得以實(shí)現(xiàn)。該聚合物暴露在火焰中會(huì)熔化和分解。ETFE可制成用于擠塑和模塑的粒料，及用于旋轉(zhuǎn)模塑、流化床和靜電涂飾的粉末,但價(jià)格昂貴。注塑產(chǎn)品有泵、閥和其它化工設(shè)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(jié)晶性材料，熔點(diǎn)為338F，密度為 1.78 g／cm3。其強(qiáng)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(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕,脂肪烴和芳香烴及醇、醛等有機(jī)溶劑對(duì)它也無(wú)影響。但發(fā)煙硫酸,強(qiáng)堿等能使某溶脹,二甲基乙酸胺等強(qiáng)極性有機(jī)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(shù)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(shù)脂）。它可用于擠塑、注射模塑、傳遞模塑，也可通過(guò)干粉或分散體噴涂技術(shù)用作涂料。
3.閥門(mén)襯里用氟塑料
襯里材料必須符合相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其密度宜選用≧2.16 g/cm3的氟塑料，且不允許有雜質(zhì)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(xiàn)，將給閥門(mén)襯里增添更多的品種。上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥,電動(dòng)球閥,氣動(dòng)球閥用于食品醫(yī)藥、衛(wèi)生級(jí)閥門(mén)材料，還要求無(wú)毒無(wú)菌、無(wú)雜質(zhì)及清潔衛(wèi)生的材料。
（1）聚四氟乙烯突出的加工性能特點(diǎn)是成型加工困難，在熔融狀態(tài)無(wú)流動(dòng)性，在熔融溫度以上也不能從“高彈態(tài)"轉(zhuǎn)變到“黏流態(tài)"，加熱到它的分解溫度（415℃）也不能流動(dòng)。
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(lái)制造形狀復(fù)雜的制件，只能將聚四氟乙烯粉料預(yù)壓成所需形狀，然后再燒結(jié)成型。其涂層多微孔，不能單獨(dú)用作防腐涂層。
F4可以進(jìn)行黏結(jié)，但需進(jìn)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(fēng)焊接。
（2）聚全氟乙丙烯塑料（FEP）,又簡(jiǎn)稱(chēng)為F46,FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。F46的突出優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行加工。F46在熔融狀態(tài)能和金屬黏結(jié)。
（3）可溶性聚四氟乙烯塑料（PFA）
PFA樹(shù)脂相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較新的可熔融加工的氟塑料。
PFA具有F4的所有優(yōu)良性能，又無(wú)F4那樣加工困難的缺點(diǎn)，它具有良好的熱流動(dòng)性，便于加工成型，有可溶性聚四氟乙烯之稱(chēng)。
PFA兼有F4與46的優(yōu)點(diǎn)，它即有F4優(yōu)異的耐化學(xué)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(jī)注塑成型,且比F46更為方便。PFA在工業(yè)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(yù)壓-燒結(jié)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(jià)格太高,限制了它的使用。與本文相關(guān)的論文有：整體PVDF氟塑料球閥在順泰機(jī)電應(yīng)用
