1、PTFE纖維的發(fā)展史
聚四氟乙烯(PTFE)又稱特氟隆(Teflon)，我國稱之為“氟綸”，是在 1938 年進(jìn)行氟烷制冷劑試驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)的，最早被應(yīng)用于軍事工業(yè)，現(xiàn)已逐漸推廣到民用產(chǎn)品中。
以 PTFE 粉末為原料，應(yīng)用多種紡絲手段或薄膜切割或原纖化等方法，可得到具備多種優(yōu)良性能的 PTFE 纖維。PTFE 纖維是最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的特種合成纖維，由美國杜邦公司于 1953 年研發(fā)，1957 年工業(yè)化生產(chǎn)。奧地利蘭精集團(tuán)于 20 世紀(jì)70 年代初成功開發(fā)了膜裂紡絲工藝，并將此工藝廣泛應(yīng)用于聚烯烴纖維的生產(chǎn)。
我國在PTFE 纖維的制備和開發(fā)方面起步較晚，但發(fā)展較快。2011 年，我國成功地通過膜裂紡絲法制備出高性能 PTFE 纖維，且該方法可以達(dá)到千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的量產(chǎn)。如今，我國產(chǎn) PTFE 纖維的產(chǎn)量現(xiàn)已超過全球總量的 50%，且纖維的部分性能超過同類國際產(chǎn)品。
2、PTFE的結(jié)構(gòu)與性能
PTFE 為結(jié)構(gòu)完全對稱的非極性線性高分子，無支鏈，大分子鏈呈螺旋形結(jié)構(gòu)，而非像C、H分子鏈一樣的鋸齒形。其主鏈上的碳原子被氟原子緊密地包圍著，分子鏈難以遭到破壞;側(cè)向全部為穩(wěn)定的C—F鍵，鍵能很高，不易被破壞。PTFE 分子的偶極矩極小，表面自由能和吸引力很低。
由于具有內(nèi)在的穩(wěn)定性、鏈結(jié)構(gòu)的不活潑性等多種特性，PTFE 纖維對于高溫和化學(xué)作用的綜合影響具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力。
由于PTFE的特殊分子結(jié)構(gòu)，其取向度和熱穩(wěn)定性非常好，可長期在-250-260℃下使用，短時(shí)使用溫度可達(dá)300℃。且使用時(shí)允許溫度波動(dòng)、突變，且低溫時(shí)不變脆。同時(shí)其抗老化能力極佳，對紫外線穩(wěn)定，室外暴露15年后纖維力學(xué)性能未發(fā)生顯著變化。此外PTFE纖維抗強(qiáng)酸強(qiáng)堿以及強(qiáng)氧化性物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，僅芳烴和鹵化胺有輕微溶脹以外，其他有機(jī)溶劑對其無作用。另外，由于其表面能較低，其疏水性也相當(dāng)出色，與水的接觸角約為120°，通過后整理工藝可以用于自清潔材料。除此之外，由于氟原子帶來的化學(xué)穩(wěn)定性和超高電負(fù)性，其阻燃性、粘附性、潤滑性也相當(dāng)優(yōu)異，摩擦系數(shù)比大部分化學(xué)纖維低，是一種性能優(yōu)秀的高性能材料。
將PTFE進(jìn)行紡絲后，其縱向和橫截面的SEM圖如圖所示。纖維的縱向表面有很多溝槽，增大了纖維的表面積，一些纖維的表面有很多分枝，纖維的橫截面是片狀，不規(guī)則的，有粗糙的邊緣，這是由于膜裂法形成的，是在纖維的紡紗過程中增大纖維之間的抱合力。