聚四氟乙烯（PTFE）迎來5G風(fēng)口！PTFE都火成這樣了？
發(fā)布時(shí)間 : 2019-12-14 瀏覽次數(shù) :
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聚四氟乙烯被稱“塑料王”，氟樹脂之父羅伊·普朗克特1936年在美國杜邦公司開始研究氟利昂的代用品，他們收集了部分四氟乙烯儲(chǔ)存于鋼瓶中，準(zhǔn)備第二天進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)，可是當(dāng)?shù)诙齑蜷_鋼瓶減壓閥后，卻沒有氣體溢出，他們以為是漏氣，可是將鋼瓶稱量時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼瓶并沒有減重。他們鋸開了鋼瓶，發(fā)現(xiàn)了大量的白色粉末，這是聚四氟乙烯。
聚四氟乙烯的性能特點(diǎn)
聚四氟乙烯的機(jī)械性質(zhì)較軟。具有非常低的表面能。聚四氟乙烯具有一系列優(yōu)良的使用性能：耐高溫：長(zhǎng)期使用溫度200~260度；高潤滑：具有塑料中最小的摩擦系數(shù)（0.04）；不粘性：具有固體材料中最小的表面張力而不粘附任何物質(zhì)；無毒害：具有生理惰性；優(yōu)異的電氣性能，是理想的C級(jí)絕緣材料，報(bào)紙厚的一層就能阻擋1500V的高壓；比冰還要光滑。
聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)極小，僅為聚乙烯的1/5，這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度范圍內(nèi)均保持優(yōu)良的力學(xué)性能，全氟碳高分子的特點(diǎn)之一是在低溫不變脆。PTFE密度較大，為2.14-2.20g/cm，幾乎不吸水，平衡吸水率小于0.01%。聚四氟乙烯是典型的軟而弱聚合物，大分子間的相互引力較小，剛度、硬度、強(qiáng)度都較小，在應(yīng)力長(zhǎng)期作用下會(huì)變形。技術(shù)概況
懸浮聚合：就是在聚合釜中以水為介質(zhì)，以過硫酸銨作引發(fā)劑，稀鹽酸為活化劑，使四氟乙烯于0.5-2 MPa壓力和40-45 ℃下引發(fā)聚合制得白色粒料，然后經(jīng)過搗碎、研磨、干燥得到不同粒度的粉狀聚四氟乙烯。
分散聚合：加入少量分散劑(全氟辛酸銨)和穩(wěn)定劑(氟碳化合物)，以氧化還原催化劑進(jìn)行引發(fā)聚合。聚合有高壓和低壓之分，高壓為2 MPa 和25 ℃，低壓為0.6-0.7 MPa 和0-38 ℃。通過分散聚合生成聚四氟乙烯聚合液，通過凝聚、干燥、過篩得到分散樹脂；通過分散聚合，在無離子水及各種助劑的作用下反應(yīng)生成白色乳液，乳液通過濃縮釜進(jìn)行水份蒸發(fā)濃縮成為濃縮液，即分散乳液。分散樹脂有更好的加工性能和制品性能。聚四氟乙烯難熔，流動(dòng)性差，其顆粒粒徑大小和顆粒形態(tài)對(duì)熔融流動(dòng)性以及其加工性能和制品性能有重要影響。懸浮樹脂和分散樹脂品質(zhì)的差異是由于它們的顆粒尺寸、粒徑分布以及顆粒形態(tài)不同所致，前者顆粒粒徑為毫米級(jí)，而后者粒徑為亞微米級(jí)(250—350nm)。懸浮樹脂可成型加工，不能糊狀擠出，而分散樹脂可用于糊狀擠出 。PTFE分散樹脂的分子量和結(jié)晶度一般較懸浮樹脂更高, 結(jié)晶度最高可達(dá)96-98%，耐彎曲疲勞壽命是懸浮樹脂的2300倍。乳液聚合生產(chǎn)的分散樹脂的粒子粒徑尺寸小、粒徑分布合理、粒子形態(tài)可控，因此加工性能和制品性能好。
生產(chǎn)現(xiàn)狀
2019年，國內(nèi)PTFE生產(chǎn)企業(yè)共有12家，產(chǎn)能合計(jì)約14萬噸/年，占全球產(chǎn)能的40%以上，但需要注意的是，我國的PTFE產(chǎn)能以注塑級(jí)中低端產(chǎn)品為主。
我國PTFE產(chǎn)能比較集中，行業(yè)前六企業(yè)約占總產(chǎn)能的83%，行業(yè)第一的東岳集團(tuán)產(chǎn)能更是獨(dú)占近三分之一的市場(chǎng)份額。
2019年，預(yù)計(jì)國內(nèi)PTFE產(chǎn)量約為9萬噸，主要以注塑級(jí)的中低端產(chǎn)品為主，高端的PTFE樹脂國產(chǎn)化率很低，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。我國是PTFE凈出口國家,2004年我國PTFE出口量超過進(jìn)口量，并在2010-2012年大幅擴(kuò)張產(chǎn)能，進(jìn)而出口量逐年增長(zhǎng)，2010年我國PTFE出口量首次超過2萬噸，至今仍維持在2萬噸/年左右的出口量水平；進(jìn)口量保持著5000-6000噸的穩(wěn)定規(guī)模，其中70-80%的進(jìn)口PTFE為高性能的改性產(chǎn)品，以此來滿足下游行業(yè)對(duì)于高端PTFE產(chǎn)品的需求，目前我國高端的PTFE主要由日本大金、美國杜邦等外企供應(yīng)。
5G主要應(yīng)用
隨著5G通信技術(shù)的不斷發(fā)展，相應(yīng)高頻低介電材料的需求也日益增長(zhǎng)。氟材料絕緣性優(yōu)異，不易被高頻電波干擾，含氟聚合物在高頻條件下具有良好的低介電性能、低損耗因子，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心、信號(hào)發(fā)射塔及個(gè)人電子設(shè)備提供超高頻和高速性能。因此，隨著5G的加速推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)高性能氟聚合物的需求也在不斷增長(zhǎng)。
主要應(yīng)用5G通信高速線纜、半導(dǎo)體、PCB和天線組件。
1 高頻高速線纜
聚四氟聚合物樹脂可提升線纜絕緣部件和護(hù)套的電氣性能，并為其提供無與倫比的防火安全性，這些特性對(duì)于局域網(wǎng)（LAN）、數(shù)據(jù)中心及其他高性能電信應(yīng)用的布線系統(tǒng)（如高速線纜）而言至關(guān)重要。所以多功能、數(shù)據(jù)傳輸量大、高清的高頻傳輸線路上會(huì)采用含氟聚合物。
2 半導(dǎo)體制造
5G正在影響半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，并改變?cè)撔袠I(yè)的需求。聚四氟聚合物在半導(dǎo)體制造工藝中也發(fā)揮著重要作用。
3 PCB和天線組件
在 5G 時(shí)代，印刷電路板（PCB）將高度依賴高性能氟聚合物材料，可以提高5G傳輸?shù)馁|(zhì)量，PTFE用于PCB和天線系統(tǒng)中的預(yù)浸組件，實(shí)現(xiàn)高頻連接。
