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        膨體聚四氟乙烯(ePTFE)— 特種氟材料

           日期:2023-05-08 22:12     瀏覽:1254    評論:0    
        核心提示:聚四氟乙烯(PTFE)是目前工業生產中應用最廣泛的工程塑料之一,被稱為塑料之王,具有優異的化學穩定性和極低的摩擦系數。誕生于二戰時期的PTFE,最初是用于生產特殊軍用品,戰后才解密并用于民用工業。解密后很長一段時間,PTFE的價格依然非常昂貴。為了保留PTFE的優異品質且減少原料用量,美國戈爾公司嘗試將PTFE拉伸,增加其中的空氣量,最終
         聚四氟乙烯(PTFE)是目前工業生產中應用最廣泛的工程塑料之一,被稱為“塑料之王”,具有優異的化學穩定性和極低的摩擦系數。
         
        誕生于二戰時期的PTFE,最初是用于生產特殊軍用品,戰后才解密并用于民用工業。解密后很長一段時間,PTFE的價格依然非常昂貴。為了保留PTFE的優異品質且減少原料用量,美國戈爾公司嘗試將PTFE拉伸,增加其中的空氣量,最終得到了一種更輕盈、更柔韌的材料——膨體聚四氟乙烯(ePTFE)。
         
        (ePTFE微觀結構:由節點連接起來的細微纖維)
         
        目前常見的ePTFE制造工藝是將PTFE的分散樹脂經過混合、擠壓成型、壓延、拉伸、固化燒結、冷卻等步驟,得到特定形狀的成品。ePTFE不僅具有PTFE的優良性能,還具有更高的強度-重量比、更高熱阻、更高的比表面積、多孔性、透氣性以及極好的柔韌性等特征,在醫療、航空航天、環保、紡織服裝、化工、新能源等領域得到廣泛的應用。
         
        醫療領域
         
        PTFE是純惰性的,具有非常強的生物適應性,對人體無不良反應,且可用任何方法消毒,因此被用于多種康復解決方案。而ePTFE的微細纖維結構當中有無數細孔,因而韌性更好,可以任意彎曲超過360°,且透氣性能更佳。因此,ePTFE主要用于制造人工血管、心臟補片、人工氣管、內窺鏡鉗導管管體等。
         
        ePTFE制成的醫療制品克服了裁剪時易產生毛邊、植入人體前需要預凝血處理等難題,在臨床取得了良好的效果,挽救了許多人的生命。而隨著整形技術的發展,ePTFE已經成為整形外科中重要的填充物,是目前生物組織替代品最理想的材料之一。
         
        在鼻部整形手術中,ePTFE被制作成所需形狀,用于構建鼻部假體支架,從而改善鼻部形態。由于人體自身組織細胞可以長入ePTFE微孔內部,因此材料不會移動、破潰或排異,同時還可防止對光的反射作用,整形后面部形態更自然,更逼真。
         
        航空航天領域
         
        受經濟效益影響的推動,現代飛行器在研發時對重量指標的要求愈加嚴苛,對維護時間與維護便利性的需求也越來越高。
         
        在航空航天設備中,常常需要用到特定的密封劑或密封墊片,而傳統的材料如:各類橡膠、聚碳酸酯、硫化膠等自身性能存在諸多不足,比如重量大、適溫區間窄、易老化、耐油性差、阻燃性差、機械性能差等等。
         
        ePTFE特有的微型定向纖維結構能顯著提升抗拉強度和耐高溫性能,且其無需固化或硫化,預成形體能直接用于一些形狀奇異的口蓋或面板,大大縮短了安裝周期。此外,ePTFE具有寬闊的適溫區間,良好的耐老化性能,優異的耐腐蝕性等優點,最重要的是,它的密度比較低,極大節省了重量,降低了成本。這一特性使得其在航空航天領域非常受歡迎,尤其是競爭日益激烈的民用飛機領域。
         
        值得注意的是:目前國內對ePTFE的研究落后于國外,一些產品難以滿足航空航天的要求;而這類產品又涉及軍事用途,西方國家對我國出口設限,因此這類產品在國內存在缺口,屬于市場中的藍海。
         
        環保領域
         
        近年我國的霧霾來勢洶洶,嚴重影響了民眾的正常生產生活和身體健康,而不規范的工業粉塵排放會產生大量PM2.5,從而加重霧霾。
         
        作為治理粉塵污染的主要設備,袋式除塵器是一種傳統的過濾式除塵設備,而將ePTFE應用于袋式除塵器是近年來發展起來的一種新型、高效的空氣過濾除塵技術,在防治煙塵和超細粉塵方面效果顯著。含有ePTFE的新型濾料與傳統濾料相比微孔孔徑更加均勻、穩定性更好、運行阻力更低、過濾效率更高,即使對于亞微米級粉塵,過濾效率仍超過99.9%。
         
        ePTFE濾料能在高濕條件下長期工作,清灰處理也很容易,在建材水泥行業爐窯、電站燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、除塵凈化、空氣過濾等的煙氣除塵,特別是需要過濾PM2.5的領域具有廣泛的應用前景。
         
        此外,改性后的ePTFE微孔膜可用于過濾水中的微粒子懸浮物等,在水處理方面亦有不俗表現。
         
        紡織服裝領域
         
        ePTFE在紡織服裝方面,有一個非常著名的產品——Gore Tex(戳此復習),該產品集防水、防風、透氣等優異性能于一體,在全球戶外服裝品牌中頗受歡迎。
         
        而ePTFE由于具有強度高、耐久性好、防火難燃、不受紫外線影響、自潔性好等特點,在功能性服裝中同樣運用廣泛。
         
        2003年我國非典病毒爆發,國家緊急出臺了“GB19082-2003醫用一次性防護服技術要求”等標準,加強了對醫用防護服的質量監管問題。ePTFE層壓織物作為防護服材料中的佼佼者,被廣泛運用于國內醫用多功能防護服的開發中。
         
        對于核環境工作人員來講,放射性塵埃防護服為他們的身體健康提供了一層保護。ePTFE由于具有良好的透濕舒適性、良好的阻隔性,而常被制成多層復合膜,用于制作放射性塵埃防護服,保護核環境工作人員盡量不受放射性塵?;驓馊苣z的傷害。
         
        此外,ePTFE制成的功能性服裝還包括消防服、宇航員的太空服等等,為特殊環境的工作人員提供保護。
         
        ePTFE的制作原理看似簡單,實則工藝非常復雜,但它帶來性能優化也極具誘惑力,應用前景十分廣闊。本文列舉的只是其中的一小部分應用案例,但這其中的每一種產品,附加值都非常高。目前我國的ePTFE生產和研發都還相對落后,工藝單一、設備較簡陋、孔徑尺寸不夠均勻等問題還普遍存在,而進口產品的成本很高,并且特殊領域進口還受限制。綜合來看,我國ePTFE的生產和應用還有非常廣闊的發展空間。
         
         
         
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