?自20世紀30年代美國杜邦公司發現聚四氟乙烯開始，人類打開了應用化學領域一個最重要的 大門——氟聚合物工業，它在后續的70多年內極大地影響了整個世界。聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene，PTFE）由于其特殊的分子結構而具有高度的化學穩定性、極強的耐高低溫性能、良好的不粘性、潤滑性以及優異的電絕緣性、耐老化性，使得其在被發現后的相當長一段時間內，科學家們采用了各種不同的方法來加工聚四氟乙烯材料，它可被加工成各種所需形狀應用于幾乎所有領域，包括航空航天、石油化工、機械、電子、建筑、輕紡、醫藥等工業部門，用量約占整個氟塑料的85％以上，應用前景廣闊。
聚四氟乙烯材料（PTFE）不同于普通的工程塑料，它的原料不是源自石油和天然氣，而是礦產資源——螢石，螢石在中國古代也被稱為夜明珠，在中國有著廣泛的分布。中國也是世界上螢石礦含量比較豐富的國家之一，礦產含量位居世界第三。聚四氟乙烯材料在生產流程中，首先會將螢石礦與硫酸發生反應生成無水氫氟酸，無水氫氟酸加入氣體、制冷劑再反應后，就會轉化為四氟乙烯（TFE)、六氟丙烯（HFP)、偏氟乙烯（VDF)、三氟氯乙烯（CTFE)、等主要氟單體，最后通過聚合主要生成氟樹脂、氟涂料以及氟橡膠等三類物質。四氟乙烯通過不同的制備工藝，能生成特色不同的聚四氟乙烯樹脂。聚四氟乙烯微孔膜材料作為其應用體系中的重要分支之一，一直以來都是技術改進與應用開發的重點領域。單向拉伸成膜法的首次應用，始于20世紀60年代美國杜邦公司制備的密封帶。20世紀60年代末，美國開始采用機械拉伸方式開發出膨體聚四氟乙烯薄膜，它具有結點和纖維組成的網狀結構，結點由許多PTFE 顆粒粘結在一起構成，纖維是從 PTFE 顆粒中延伸出來。20世紀70年代中期，雙向拉伸技術可制造出PTFE雙向拉伸微孔膜，并成功應用于服裝面料、空氣過濾等行業。20世紀80年代，我國也對膨脹聚四氟乙烯的制造和應用進行了積極探索，并取得了一定成就。目前，PTFE類產品的原料一般采用顆粒狀聚四氟乙烯樹脂，工業上采用懸浮聚合法或乳液聚合法生產，因此PTFE 樹脂可分為懸浮樹脂、分散樹脂和樹脂分散液。其中，懸浮料樹脂的主要成型方法為模壓法，即白色粉未加一點助劑，然后模壓成形，在高于其熔點的溫度下燒結成形，再經適當的機械加工就成制品了，代表性的制品為板、棒、管、膜四類；分散樹脂分子呈電中性，粒子間作用力低，分子鏈在很小的剪切力下會沿粒子長軸方向排列，并進行線結晶，成纖性優異，一般適于生產料帶、微孔帶、薄膜以及纖維等方面。PTFE分散樹脂的分子量和結晶度一般較懸浮樹脂更高，而且燒結成型后的分散樹脂結晶度更大，在稍高于熔點溫度下燒結就可得到較高的強度，而且分散樹脂的耐彎曲疲勞壽命是懸浮樹脂的2300倍。所以，PTFE微孔膜原料一般選用分散樹脂，再結合相應工藝制得。目前PTFE微孔膜的制備工藝主要有：雙向拉伸成膜法、改進的雙向拉伸成膜法以及其他創新方法，如載體成膜法和靜電紡絲成膜法。（1）雙向拉伸成膜法是目前制備PTFE微孔膜的主要方法，采用該方法制備的微孔膜具備孔徑小且分布均勻以及孔率高等優點。PTFE膨體膜的基本工藝流程主要包括混合、預壓成型、擠出、壓延、雙向拉伸和熱定型處理。經過雙向拉伸后，PTFE樹脂形成纖維絲狀，然后交錯排列，纖維之間有微孔結構；（2）載體成膜法的常規工序通常包括混合紡絲和高溫燒結?；旌霞徑z主要是將PTFE分散液與載體基質混合進行紡絲，高溫燒結的目的是去除載體，從而造孔制得微孔膜聚合物。燒結溫度通?？刂圃赑TFE的熔點（327℃）和分解點（425℃）之間，一方面可以使載體充分分解；另一方面可以使 PTFE 顆粒充分熔融、粘結。根據載體基質的不同，載體成膜法主要包括無機載體成膜法和聚合物載體成膜法；（3）靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝。靜電紡絲成膜法主要利用高壓靜電，對各類聚合物溶液進行紡絲，制備出直徑在幾十至幾百納米的纖維，再通過纖維堆積而形成微孔膜孔隙。聚四氟乙烯靜紡纖維膜是以聚四氟乙烯分散液與基質聚合物混合，通過靜電紡絲工藝制備成前體膜，再經燒結處理，去除基質后得到，具備纖維直徑可控，工藝簡單，成本低等優點。PTFE屬于環保型新材料，廣泛應用于新能源行業、電子半導體行業、汽車行業、石油化工行業、醫療器械行業、航空航天行業、船舶運輸行業等。PTFE也被稱為氟聚物中的“塑料王”，具有多種優異的特性。如優異的耐高低溫性，PTFE可以在零下180度到260度長期使用，保持基本性能不變；極強的耐絕緣性，PTFE介電強度可達10KV/MM；稀缺的不燃性，PTFE的限氧指數在90%以下，阻燃等級UL V-0。此外，PTFE屬于耐腐蝕性材料，具有卓越的耐腐蝕性，除了熔融的堿金屬之外，基本不會與任何化學試劑發生反應，優異的耐老化性也讓PTFE可以長期暴露在大氣中，其表面及性能都能保持不變。同時， PTFE表面的摩擦系數最低可以達到0.04，具備固體材料中最低的表面能。憑借如此優異的特性，PTFE在各個領域的運用具有巨大的想象空間。近年來隨著工藝技術進步以及改性技術創新，使微孔膜技術在人們生活、工作和科學研究中得到廣泛應用。膨體聚四氟乙烯微孔膜材料可應用到以下領域：氫燃料電池的原理是利用電化學反應將氫氣的化學能轉換為電能，這對燃料電池的核心零部件——質子交換膜提出了更高要求。PTFE薄膜因其獨有的性能特點，在新能源發展中也具有很大發展前景，它可以作為駐極體材料，也可以作為質子交換膜燃料電池中的質子交換膜材料等使用。目前，氫燃料電池汽車是質子交換膜的重要應用場景，然而隨著技術的進步，氫能兩輪車作為全新的應用場景，正逐漸興起。近年，行業涌現出不少參與氫能兩輪車研發、生產和運營的新銳力量，市場正蓄勢待發。為助力氫能應用新“藍?！?，北京國化新材料技術研究院有限公司擬于2023年12月14日在杭州市組織召開“2023儲氫與氫兩輪車耦合發展沙龍”，重點討論儲氫環節技術前沿、氫能兩輪車市場培育、產業鏈耦合發展等議題，邀請行業內專家學者、頭部企業代表等，共同探討我國氫能產業初期發展的前進之路。 返回
