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聚四氟乙烯（PTFE）：为甚么密封性好？

点击次数：3307  更新时候：2021-06-02

聚四氟乙稀皮(pi)带(dai)(dai)但凡(fan)是用做封(feng)严(yan)裂隙(xi)、磨痕(hen)和(he)减少实验室气(qi)(qi)味外露的(de)姿(zi)料。依靠全过程停此(ci)实验室气(qi)(qi)味物理上的(de)吸收和(he)♐氧分子力(li)电子显微镜（AFM）检测，咱(zan)门确定了PTFE碎(sui)末和(he)皮(pi)带(dai)(dai)封(feng)严(yan)性好的(de)直接原因。本段中的(de)专(zhuan)题(ti)研讨方式也能够(gou)用来阐发剩余刚性姿(zi)料，气(qi)(qi)冲斗牛(niu)溥(pu)膜、镀层姿(zi)料和(he)新(xin)款韧性体等。

1先容

 
图1：聚四氟丁二烯粉状。应该要注重细节的是：显然其自我是疏水資料，但是因为氟份子的真正的爱情作用使其应有一直有的囤积现象1936年杜邦大公司的罗伊普兰科特创造发明，聚四氟丁二烯（PTFE）就是种由四氟丁二烯链汇聚带来的汇聚物。PTFE是疏丙烯酸乳液材质，在所有一切材质中振动因子再者低（0.05-0.1），另外导热性因子低，不过沸点较高（326℃）密度计算高（2.2 g/cm3）。聚四氟丁二烯令人震惊的制造业昨用蕴含：主要用以耐磨橡胶材质（光洁剂、光洁脂等）、创作疏水布艺、主要用以耐恒温膜滤水器、大牙维修材质等。

图2：聚四(si)氟丁二烯布置图：提升出化学交(jiao)联的C-F份子

文章中的讨论方案运用了好几种测量手艺人，如热学上的热学吸附（比外观积）和共价键力高倍显微镜（AFM，外观描摹），来声明函为什麼PTFE有着出色的密闭性。文章的计划是关键在于声明函若安在材质格局层次阐发材质（如PTFE），以完整地刻画其热学上的攻击速度和实现运用的功能攻击速度。在建造新材质时，俺们任何时候要些把握以上个人信息：
  • 通过步骤侧量比外貌积，深刻领会资科在亚納米级的布置图的信息
  • 資料被弯曲成韧性簿板时必备条件若何的机都，气冲斗牛聚四氟氯乙烯良好的密封性胶带纸

 2选择

 
分别容忍物理性气体吸附（Autosorb iQ）和原子核力电子显微镜（Tosca 400 AFM）二者差其他的测量学手艺对聚四氟丁二烯停机表现，分别测量其比外型积和外型描摹。用聚四氟丁二烯碎末停机比外型积测式，用红色的聚四氟丁二烯绝缘胶布停机外型描摹测式。测式效果如表1表达。
测量理由
成绩
采用手艺人
比外表面积（m2/g）
2.59

气体吸附（N2）

RMS的外表粗拙度（nm）
170
AFM
均匀的氯纶总宽（nm）
330
AFM
表1：PTFE勘界结果

利用Autosorb iQ仪器，称样量约2 g，样品管为9mm大球泡样品管，测试气体N2 ，测试温度77K，用氦气丈量样品管的自在体积停止物理吸附测试。样品脱气处置前提为343K脱气3小时。在绝对压力（P/P0）为0.1-0.25规模内取值停止比外表积计较。

割(ge)孔一同1cm×1cm方案(an)的聚四氟丁二烯粘(zhan)胶带适用(yong)(yong)于AFM测(ce)量。Tosca AFM医疗仪器(qi)在小扣结(jie)构(gou)类型下使用(yong)(yong)，以捉拿基(ji)本(ben)特(te)征净(jing)宽和基(jಌi)本(ben)特(te)征相位比。小扣结(jie)构(gou)类型运用(yong)(yong)的悬臂为(wei)安(an)东帕公(gong)司的Arrow-NCR10硅调节器(qi)器(qi)，标称共震频度为(wei)285 kHz，力常(chang)数为(wei)42 N/m。悬臂长短为(wei)160 µm，净(jing)宽为(wei)45 µm。扫苗分辩率布置为(wei)400时的图案(an)扫苗时速为(wei)~0.5 Hz。AFM这一切的测(ce)量是在空调温度现象下关闭。

 

3重大成就会商

物理吸附（Autosorb iQ）
凡(fan)是在(zai)恒定(ding)温度下，利用氮气份(fen)子作(zuo)为份(fen)子探针，吸(xi)附(fu)在(zai)资料的(de)表(biao)(biao)里外表(biao)(biao)（即N2 77K）。在(zai)吸(xi)附(fu)等温线的(de)产生单层(ceng)吸(xi)附(fu)的(de)地区停止取值(zhi)计较比外表(biao)(biao)积值(zhi)。BET实际(ji)的(de)具(ju)体诠(quan)释能够或(huo)许在(zai)其余相干文献中找到[3]。具(ju)备杰(jie)出密(mi)封(feng)机能的(de)资料凡(fan)是具(j🥂u)备较低的(de)比外表(biao)(biao)积值(zhi)（＜10 m2/g）。两个PTFE粉末比外表(biao)(biao)积测试成果图如图3所(suo)示，均(jun)匀值(zhi)为2.59 m2/g。如斯小的(de)比外表(biao)(biao)积值(zhi)凡(fan)是代表(biao)(biao)资料长短(duan)多孔(kong)资料，比方PTFE。

图3：PTFE比表面积图

原子力显微镜（AFM）
AFM能(neng)够或许(xu)表(biao)征🐼资料(liao)的外(wai)表(biao)描摹和粗(cu)拙度，并能(neng)够或许(xu)在纳(na)米标(biao)准上(shang🃏)查抄资料(liao)是(shi)不是(shi)有杂质(zhi)或不均匀的存在。PTFE三维(wei)外(wai)表(biao)描摹如图(tu)4所示(shi)。PTFE胶(jiao)带(dai)(dai)的RMS粗(cu)拙度为(wei)170 nm。图(tu)中显现出聚(ju)四氟(fu)乙烯胶(jiao)带(dai)(dai)的纤维(wei)布局(ju)。外(wai)表(biao)描摹对领会胶(jiao)带(dai)(dai)的某些机能(neng)很重要，比方手感、光(guang)滑度、是(shi)不是(shi)含有纤维(wei)布局(ju)或杂质(zhi)等(deng)。

图4：10 µm&ti🔯mes;10 µm的AFM三维描摹(mo)（正向追(zhui)踪），显(xian)现出纤(xian)维布局

按照AFM图，从垂直于纤维的二维外表外表测得纤维的均匀宽度和均匀高度别离为330 µm和480 µm。
连(lian)系两种(zhong)表征(zheng)手艺，申明了为(wei)甚么聚四ܫ氟乙烯具备(bei)杰出的密封机(ji)能。低比外表积（低孔隙率）障碍了气体(ti)或液体(ti)的侵入。这(zhei)类特征(zheng)与胶带(dai)具备(bei)的纤维特征(zheng)连(lian)系，使胶带(dai)能够或许(xu)拉(la)伸慎密的包裹裂缝。PTFE的高熔点和低导(dao)热(re)系📖数(shu)也使它合用(yong)于低温密封。

 

4论断

中心句(ju)浮现了若何取得联系多种差的(de) 材(cai)质(zhi)(zhi) 定性(xing)分(fen)析工(gong)艺（电(dian)学(xue)降解和AFM），以兑换完完全(quan)全(quan)的(de)PTFE封箱胶纸的(de)分(fen)布信息。一(yiꦍ)类(lei)组(zu)成的(de)定性(xing)分(fen)析具体方法就能(neng)够(gou)可能(neng)增加到另外内似的(de)材(cai)质(zhi)(zhi) ，使(shi)材(cai)质(zhi)(zhi) 的(de)电(dian)学(xue)的(de)使(shi)用属性(xing)与借(jie)助取得联系上来(lai)。

 

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