聚四氟乙烯（PTFE）制作工艺汇总
1.概述
聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或[PTFE,F4]），被美誉为/俗称“塑料王”，中文商品名“铁氟龙”、“特氟隆”、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异（能在+250℃至-180℃的温度下长期工作）。聚四氟乙烯它本身对人没有毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。 它的产生解决了我国化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片。聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。 用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐图层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。此外，也可以用于抽丝，聚四氟乙烯纤维——氟纶（国外商品名为特氟纶）。
目前，各类聚四氟乙烯制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。
PTFE主要有模压、液压、推压、挤压、喷涂、粘结、焊接及缠绕等最常见的成型技术。前五种是用PTFE树脂直接加工成制品，后三种是用PTFE塑料板或薄带加工成各种制品。除此外还有滚压法、热成型法等成型方法。现简单介绍一下各种成型方法。
2.1模压法
聚酯线绳
模压成型大多采用悬浮树脂，当制造厚度小于1.5mm薄板时，则要用分散树脂。其工艺过程：树脂-过筛（悬浮树脂经捣碎、松动，并经20目筛孔过筛）-压机（装入模具的PTFE粉在20-235Mpa压力下，经压机压实成型）-烧结（在370℃-380℃温度下烧结炉中烧结）-模压成品（在模具内或自由状态下冷却定型后成为所需要的板、棒、管、垫圈及填料制品等）。2.2液压法
液压法又称等压法或橡皮袋法，是制作PTFE产品的一种特殊方法，是对橡皮袋施加液压使橡皮袋将PTFE树脂向模具扩张，使其压实后经烧结成制品，基操作过程为
二硝基甲苯
：把橡皮袋置于外模内-接上水泵，充入自来水使橡皮袋胀成圆筒形-树脂均匀地加入袋与外模之间-闭模-继续充水逐步增加水压，达12-13Mpa时保压30min后放水-减压，拆模，烧结，冷却即为外表光洁的预制品。
2.3推压法
推压又称糊状挤出成型，把20-30目过筛的分散树脂与有机液体（甲苯、石油醚、溶剂油等）配制成1：5的糊状混合物，预压成厚壁圆筒状坯料，放进推压机料筒内，加热，用柱塞推压成型，经干燥后在360-380℃温度下烧结，冷却后得到强韧的推压管、棒等制品。
纳米金粉
2.4挤压法
合成氨工艺挤压成型可分螺杆挤压和柱塞挤压两种，把粉碎过筛后的预烧结树脂加到料筒中，通过螺杆的转动或柱塞的往复推动，把原料边压实输送到挤出机中，在360-400℃温度下连续挤出、烧结、冷却而成各种管、棒制品。
2.5喷涂法
喷涂法有PTFE乳液喷涂后烧结成膜和PTFE树脂粉末等离子直接喷涂成膜两种工艺。
2.6粘接法
粘接法是利用处理液破坏PTFE表面的C—F链，让F原子分离出来，留下碳原子使表面可用粘接剂与基材粘接。
2.7焊接法
焊接法有两种，一种是用PFA焊条进行热风焊接；一种是利用一定的温度和压力将两块PTFE板热熔接在一起。
2.8缠绕法
缠绕法是我国多年发展的具有自己特的一种新型的腐蚀防护技术，其特点是可以加工各种复杂的构件，在我国目前耐腐蚀衬里工艺中占重要地位。此法实际上与热压焊接法一样，都是依靠控制温度和压力两个条件而使PTFE熔接在一起，但不同的是焊接法成型是单层局部熔结，缠绕法成型则为多层整体熔结，后者的质量要求优于前者。
2.9滚压法
滚压成型可分为单向滚压和多向滚压两种工艺，经过滚压处理，PTFE膜片由原来的不透明白，变成半透明水晶。
单向滚压是将重新加热到透明状的膜片，迅速地通过压延机的两个相同旋转着的辊进行加工的。压延倍率控制在1.5-2.5范围内，一般辊筒转速20转/分。
多向滚压是将经过烧结淬火处理的膜片，放在压延机上，进行多方向的压延，逐渐减小膜厚的成型加工方法。其中压延比为2-2.5范围。滚筒的温度应控制在150-200℃，蒸汽加热时，蒸汽压力在0.5-0.9MPa。压延比是一个重要参数，过大和过小对制品均不好。有时要反复进行多次滚压，才能压好一片产品。
2.10热成型法
热成型是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的一种方法。制造时，先将裁成一定尺寸和固定形样的片材夹在框架上并将它加热到热弹态，而后凭借施加的压力使其贴近模具的型面，因而取得与型面相仿的形样。成型后的片材冷却后，即可从模具中取出，经过适当的修整，即成为制品。施加的压力
主要是靠片材两面的气压差，但也可借助于机械压力或液压力。热成型的基本方法有差压成型、覆盖成型、柱塞助压成型、回吸成型、对模成型、双片热成型六种。
3.聚四氟乙烯主要成型制品及生产工艺
3.1聚四氟乙烯板材
按国家专业标准ZBG33002-85分类，PTFE可分为三类：SFB-1主要用于电气绝缘，SFB-2用于腐蚀介质的衬垫、密衬件及润滑材料，SFB-3用于腐蚀介质中的隔膜和视镜。根据其成型工艺不同可分模压板及旋切板两种。模压法比旋切成型设备简单，生产周期短，但对大型板材，压机模具体积较大，生产场地空间要求大，所以要进行大面积的防尘工作，另外预成型板材极端易碎，在进入烧结炉前应轻拿轻放。
大型模压板材成型工艺流程：原料检验→捣碎过筛→计量→模压→半成品检验→烧结→冷却→成品检验→包装。
工艺参数:
原料处理：捣碎过10-20目筛，并将其置于23℃-25℃环境中24h-48h进行温度调整。模压：压力17.5-35MPa，保压时间1-10min。烧结：烧结温度360℃-380℃，升温速度30℃/h,330℃保温2h,370℃保温3h。冷却：降温速度20℃/h，在PTFE熔点附近330℃左右缓慢冷却。
主要设备:
YJ79-3500 工程塑料液压机
DL-88A 大型烧结炉
主要技术指标，见表1。
3.2聚四氟乙烯管材
PTFE管材其成型工艺有推压法、挤压法、液压法、焊接法、缠绕法等，其中以推压法为主。一般采用分散PTFE树脂，粒径500μm，表观密度为0.45g/ml-0.55g/ml。小直径管选用压缩比较大的树脂，大中径管选用压缩比较小的树脂。助挤剂通常选用200号与260号溶剂油。PTFE管材进行二次加工可制得PTFE热收缩管、PTFE螺旋管、PTFE钢丝增强液压管等。
3.2.1聚四氟乙烯普通管
聚四氟乙烯普通管是由聚四氟乙烯分散树脂在常温下以有机溶剂为助挤剂推压制得，再经干燥、烧结制成。按管径大小可分普通型管和微型管二种。普通管内径>4mm，微型管内径≤4mm。生产PTFE管的典型配方:
分散PTFE树脂100(重量份)
助挤剂18-24
生产工艺流程:
PTFE、助挤剂→混和→推压→干燥→烧结→冷却→制品。
生产工艺参数:
混合：温度≤19℃，时间10min-20min，混合完毕在25℃-30℃停放24h以上。
制坯：压缩速率约为50mm/min，压力0-3MPa。
推压：料腔温度为30℃-50℃，口模温度为50℃-60℃，推压速率随管径的增大而变小，随壁厚的变小而加快。
干燥：在210℃以下,2h-3h。
小型地源热泵
烧结：间歇烧结，升温速率60℃/h,375℃±5℃保温4h。连续烧结，干燥区100℃-250℃，预热区250℃-330℃，烧结区380℃-420℃，冷却区小于300℃。
主要设备：混合机、预成型机、立式推压机、干燥及烧结炉。
主要技术指标:ZBG-33001-85，见表2。
3.2.2聚四氟乙烯热收缩管
PTFE热收缩管具有受热收缩的特性，因此
能紧密地包覆在其它工件的外表，使该工件具备耐腐蚀、电绝缘及防粘性。广泛用于电气、化工、机械、印刷等工业。据报道PTFE热收缩管最大收缩率大于75%。
采用分散PTFE树脂加工制成，其原理是PTFE在加工中受到应力后产生强迫高弹形变，这种形变具有可逆性，低温使之冻结，若重新加热冻结的强迫高弹形变就会逐渐消失并回复到原状态。
生产PTFE热收缩管典型配方:
分散PTFE树脂100(重量份)
助挤剂20-22
生产工艺流程:
PTFE树脂、助挤剂→混合→存放→预成型→推压→干燥→烧结→冷却→热处理→吹胀→冷却→产品。
生产工艺参数:
前部分和普通PTFE管相同。
热处理：将干燥烧结好的管子再次在高温下进一步充分烧结后骤冷的过程，温度390℃±2℃，冷却液-5℃。
吹胀：在310℃左右，充入0.98MPa以下压缩气体，吹胀率为200%-400%。
主要设备：吹胀机，其它和普通PTFE管相同。
主要技术指标，见表3。
3.2.3聚四氟乙烯钢丝增强液压管
普通PTFE管承受40kg/C㎡左右的压力就要破裂，当将其与钢丝复合后耐压性大大提高，国外的最大工作压力达到700kg/C㎡。研究表明软管的耐压强度和耐脉冲强度不但与钢丝强度有关，而且还与编织角度大小有关。单层编织时编织角为54°44″时，在内压下钢丝没有伸长，软管的长度、直径都不变化，耐压性最好。
当用作航空工业液压系统的软管时，为了防止内管因液压油流动过程中而产生的静电击穿，须在PTFE内管的制造时加入微量导电碳黑。然而研究发现加入碳黑并未能完全阻止静电通过管壁放电，且增加空隙。六十年代Attas公司制造了复合形式的管体，即管子内层是一定比例的导电碳黑与PTFE的均匀混合物，管子外层是纯PTFE。这种形式的管体内层具有轴向导电性能，因此既能除静电，又能防渗。
其工艺:
内层树脂(含导电碳黑)、外层树脂→压坯→推挤→干燥→冷却→检验→编织→装接头→检验。
PTFE钢丝复合软管主要用于飞机上的液压系统、冷气系统、燃油系统、滑油系统。在民用工业中，适用于橡胶、塑料、制药、服装、造船、汽车、机床、电机、柴油机、造纸等行业作液压、汽压、蒸汽输送等的软连接件。
主要技术指标，见表4。
3.2.4聚四氟乙烯螺旋管
PTFE螺旋管又称PTFE挠性软管，它除具有聚四氟乙烯全部优良性能外，还具有可挠曲的特性。目前品种有纯PTFE螺旋管及管外有化学纤维、不锈钢丝和涂塑玻璃纤维编织增强两类。
它是由PTFE整体经二次加工而成，其工艺是将PTFE薄壁管以一定速度连续通过一个温度为270℃-280℃组合模具连续向前旋转运动而制得。
主要用于耐强腐蚀和耐高温设备的软性连接错位连接、蛇形管路、泵发动机等震荡部件的进出
口管。用于飞机发动机的屏蔽电缆和保护电缆套管等。
主要技术指标，见表5。
3.3聚四氟乙烯薄膜
PTFE薄膜是由模压烧结圆柱形坯料，经机床切削成膜后再压延而成。根据处理方法的不同可分为定向膜，半定向膜和不定向膜三种，目前PTFE薄膜产品有多孔膜、微滤膜、彩膜等。
3.3.1聚四氟乙烯彩薄膜
PTFE彩薄膜适用于以泽区分标志的电器仪表或导线绝缘上，是一种新型的综合性能优良的C级绝缘材料，是无线电工业、航空工业以及尖端科学技术中不可缺少的重要材料之一。PTFE薄膜一般采用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂，要求颗粒直径在150μm以下。颜料必须具备耐热性好(>400℃)，颗粒细，着力强，对化学试剂稳定等要求。
其生产工艺流程:
PTFE树脂、颜料→混合→模压成型→烧结→冷却→车削不定向膜→压延半定向膜
主要工艺参数:
混合：目前生产彩PTFE薄膜混合方式主要有两种；干法混合和湿法混合。研究表明湿法混合比干法混合混料均匀但工序多，成本高，需加溶剂，为了保证制品的均匀性一般采用湿法混合。工艺过程是将PTFE树脂、颜料加溶剂→混合→干燥→除溶剂→彩料。
模压预成型：合理选择预成型单位压力是生产PTFE彩薄膜重要的工艺条件。主要根据树脂的细度、压缩比、颜料种类细度等条件来选择，一般在20-40MPa。
烧结冷却：由于彩薄膜含有颜料，导热系数、热胀系数与PTFE不一致。因此在烧结过程中升降温度比普通PTFE薄膜要慢，烧结温度比普通薄膜低，升降温度为20-30℃/h，烧结温度为375℃。而普通薄膜升温速度在327℃前50-60℃/h，在327℃后30-40℃/h，烧结温度380℃，降温速度20-50℃/h。
车削不定向膜：刀尖角以40-45°为宜，速度比普通PTFE慢。
压延半定向膜：压延温度随薄膜厚度而异，一般5μm厚,110℃±5℃;30μm厚,130℃±10℃。压延倍数为2.5-3.0。
主要设备:
(1)混合搅拌机；
(2)液压机 35-40MPa；
(3)烧结炉 DL151；
(4)精密数控车床 C620；
(5)压延机 辊筒Φ100×120。
主要技术指标，外观颜应鲜艳均匀，见表6。
3.3.2聚四氟乙烯多孔膜
PTFE多孔膜为新型的空气过滤材料。用该材料的空气过滤器适合于吸收半导体工业所用的净化室中空气或其它气体中的悬浮微粒且空气及其它气体压力损耗较小。
1976年,R.W.Gore首先披露了商品名称为Groce—TexR的PTFE多孔膜的制造过程。将粉末状聚四氟乙烯和润滑剂混合成糊，挤压成片，在排出润滑剂升高温度后(低于结晶熔点)，进行单轴或双轴拉伸，
拉伸后的长度为原长度的50余倍该膜的标称孔径为0.02μm-10μm，厚25μm-76μm。1977年来，日本研究者先后发表了许多专利，如日本专利公开公报16619/1988。日本专利公开16019/1988。日本专利公开17216/1981
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