聚全氟乙丙烯(FEP)结构特点和性能介绍

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所属分类:塑料文章

我司热塑性硫化橡胶TPV可应用在磷酸铁锂新能源汽车动力电池作为外层密封圈材料, 期间为客服技术服务的时候,发觉客户采用了FEP作为电池内层的密封圈材料,该材料更耐高温。现在来了解一下FEP:

英文名:FEP (Fluorinated ethylene propylene)

FEP 是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的,六氟丙烯的含量约15%左右,是聚四氟乙烯的改性材料。全称:氟化乙烯丙烯共聚物(全氟乙烯丙烯共聚物),简称聚全氟乙丙烯,又缩写成 F46。

FEP 结晶熔化点为 580°F,密度为 2.15g/CC(克/立方厘米),它是一种软性塑料,其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。它是化学惰性的,在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数,约2.1。该材料不引燃,可阻止火焰的扩散。它具有优良的耐候性,摩擦系数较低,从低温到 392°F 均可使用。该材料可制成用于挤塑和模塑的粒状产品,用作流化床和静电涂饰的粉末,也可制成水分散液。半成品有膜、板。棒和单纤维。

美国市场经销的 FEP 有 DUIPont 公司的 Teflon 牌、Daikin 公司的 Neoflo 牌、Hoechst Celanese 公司的 IHoustaflow 牌。其主要的用途是用于制作管和化学设备的内村、滚筒的面层及各种电线和电缆,如飞机挂钩线、增压电缆、报警电缆、扁形电缆和油井测井电缆。FEP 膜已见用作太阳能收集器的薄涂层。

F46 树脂既具有与聚四氟乙烯相似的特性,又具有热塑性塑料的良好加工性能。因而它弥补了聚四氟乙烯加工困难的不足,使其成为代替聚四氟乙烯的材料,在电线电缆生产中广泛应用于高温高频下使用的电子设备传输电线、电子计算机内部的连接线、航空宇宙用电线及其特种用途安装线、油泵电缆和潜油电机绕组线的绝缘层。

根据加工需要,F46可分为粒料、分散液和漆料三种。其中,粒料按其熔融指数的不同, 可供模压、挤出和注射成型用;分散液供浸渍烧结用;漆料供喷涂等用。

1. 聚全氟乙丙烯的结构特点 

F46树脂和聚四氟乙烯一样,也是完全氟化的结构,不同的是 F46 主链的部分氟原子被三氟甲基(-CF3)所取代,如下图所示:

聚全氟乙丙烯(FEP)结构特点和性能介绍

PTFE 结构

聚全氟乙丙烯(FEP)结构特点和性能介绍

FEP 结构

由此可见,F46树脂和聚四氟乙烯虽都由碳氟元素组成,碳链周围完全被氟原子包围着, 但F46其大分子的主链上有分支和侧链。这种结构上的差别对于材料在长期应力下的温度范围上限来看,无很大影响,F46的上限温度为 200℃,而聚四氟乙烯的最高使用温度是 260℃。但是,这种结构上的差别,却使F46 树脂具有相当确定的熔点,并可用一般的热塑性加工方法成型加工,使加工工艺大为简化。这是聚四氟乙烯所不具备的。这便是用六氟丙烯改性聚四氟乙烯的主要目的。

2.  聚全氟乙丙烯的性能 

F46 中六氟丙烯的含量对共聚体的性能是有一定的影响。目前生产的F46树脂的六氟丙烯的含量,通常在 14%~15%(质量分数)左右。

2.1. 物理性能 

F46树脂的分子量测定,目前尚无可行的方法。但它在 380℃时的熔融粘度要比聚四氟乙烯低,为 103~104Pa.s。可见F46的分子量比聚四氟乙烯低得多。

F46的熔点随共聚体的组分不同而有一定的差异,共聚体中六氟丙烯的含量的增加时,熔点变低。按差热分析法所测得的结果,国产F46树脂的熔点大多在 250~270℃之间,比聚四氟乙烯低。

F46树脂是一种结晶性高聚物,结晶度比聚四氟乙烯低一些,当F46熔体缓慢冷却到晶体熔点以下温度时,大分子重行结晶,结晶度在 50%~60%之间;当熔体以淬火方式迅速冷却时, 结晶度较小,在 40%~50%之间。F46的晶体结构形态,均为球晶结构,并随树脂和加工成型温度及热处理方式的不同而有一定的差异。

2.2. 电绝缘性能 

F46的电绝缘性能和聚四氟乙烯十分相近。它的介电系数从深冷到最高工作温度,从 50Hz 到 1010Hz 超高频的广阔范围内几乎不变,并且很低,仅 2.1 左右。介质损耗角正切随频率的变化则有些变化,但随温度变化不大。

F46树脂的体积电阻率很高,一般大于1015Ω.m,且随温度变化甚微,也不受水和潮气的影响。耐电弧大于165s。

F46的击穿场随厚度的减少而提高,当厚度大于1mm 时,击穿场强在 30KV/mm 以上, 但不随温度的变化而变化。

2.3. 热性能 

F46树脂的耐热性能 仅次于聚四氟乙烯,能在-85~+200℃的温度范围内连续使用。即使在-200℃和+260℃的极限情况下,其性能也不恶化,可以短时间使用。

F46树脂的热分解温度高于熔点温度,在 400℃以上才发生显著的热分解,分解产物主要是四氟乙烯和六氟丙烯。由于F46大分子通常带有的等端基在熔点以上温度时也会分解,因此300℃以上进行加工时也必须注意适当的通风。F46 在熔点温度以下是相当稳定的,但在 200℃ 高温下机械强度损失较大。可用熔融指数的增加来分析熔体粘度的减少及共聚物发生热分解的情况。

F46在-250℃时仍不完全硬脆,还保持有很小的伸长率和一定的曲挠性,比聚四氟乙烯甚至更好些,是其他所有各类塑料所不及的。

2.4. 耐化学稳定性 

F46的耐化学稳定性与聚四氟化乙烯相似,具有优异的耐化学稳定性。除与高温下的氟元素、熔融的碱金属和三氟化氯等发生反应外,与其他化学药品接触时均不被腐蚀。

2.5. 力学性能 

F46 与聚四氟乙烯相比,硬度及抗拉强度略有提高,摩擦系数也比聚四氟乙烯略大。常温下,F46 具有较好的耐蠕变性能;但当温度高于 100℃时,耐蠕变性能反而不及聚四氟乙烯。

2.6. 其他性能 

F46树脂在大气中抗氧化性能非常好,耐大气稳定性高。F46的耐辐照性要比聚四氟乙烯好,略逊于聚乙烯。在空气中和室温下,F46开始出现性能变化的最小吸收剂量为 105-106rad(即 103-104Gy),故可作耐辐照材料使用。

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