[科普中国]-含氟纤维

含氟纤维是指聚合物结构中含有氟原子的特种纤维，聚四氟乙烯纤维是含氟纤维中最主要的一个品种，现在工业上用3种方法制造，最早也是最常用的是乳液纺丝法，第二种是糊料挤压法，第三种是薄膜切割法。

简介聚合物结构中含有氟原子的特种纤维。目前已工业化生产的都是烯烃类含氟纤维，如聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、三氟氯乙烯-乙烯共聚物及聚偏氟乙烯等纤维。 由于碳-氟键的键能（116千卡/克分子）比碳-氢键（）高，因此聚合物结构中氟原子所取代的氢原子数愈多，纤维的热稳定性和抗氧化性就愈高。此外，氟原子的共价键直径（0.72埃）比氢原子（0.37埃）大,因此可保护碳-碳主链使之免受各种化学药剂的侵蚀，氟取代基愈多，耐腐蚀性愈好。

聚四氟乙烯纤维是含氟纤维中最主要的一个品种，1954年首先由美国工业化生产。四氟乙烯高聚物不溶于一般溶剂，因此不能用溶液纺丝成形，又由于分子刚性大,即使在熔点(327℃)以上温度也不流动，仅形成凝胶状物，粘度约为1011～1013泊，而一般熔纺所允许的熔体粘度小于30000泊,因此也不能通过熔纺成形。现在工业上用3种方法制造,最早也是最常用的是乳液纺丝法。这种方法最后须将成纤性载体（粘胶或聚乙烯醇）在高温烧结过程中分解掉，使聚四氟乙烯微粒熔结在一起，因此得到的是含有约4%碳化物的棕色纤维,尚须经长时间热处理或酸处理才能制出白色的纤维。产品纤度为几旦至几十旦，强度最高为 2.1～2.2克/旦，比重2.1～2.3。第二种是糊料挤压法。将聚四氟乙烯粉末与某种润滑剂如石蜡烃或石脑油等易挥发物质一起调成糊状物，然后用狭缝式喷丝头挤压纺丝,使润滑剂挥发,再在高温（约250℃）下高度拉伸,得到非均相的白色带条纱。它具有泡沫状结构，比重为1.0～1.6，在高温和张力下烧结后强度可高达4克/旦以上，但一般只能获得50旦以上的粗纤维，可用旋转针辊进一步原纤化而得到网状结构的原纤纱。第三种是薄膜切割法，起始原料为聚四氟乙烯薄膜或致密的烧结圆柱体，切成细带丝后在熔点以上温度凝胶化，再经拉伸和热处理，纤维强度与乳液纺丝法相仿。1

特性聚四氟乙烯纤维具有许多优良的特性，它的耐腐蚀性是现有合成纤维中最高的，连王水也毫无作用。另外，由于它的非粘着性，适于作各种强腐蚀性气体、液体的滤材和密封材料。它的摩擦系数为0.01～0.05，是现有合成纤维中最低的，约为锦纶的1/6,适用作无油轴承材料。但作为高速轴承填料时，由于其导热性差、热膨胀系数大,摩擦热不易散发,影响轴承寿命。这一弱点可通过在纤维中添加石墨粉来改善。极限氧指数为90～95%，在高氧浓度下难燃，所以使用温度范围极宽，耐气候性好，在户外放置15年而不出现老化现象，适用作宇航服等。纤维的导电率和导热率低，在宽频带范围内有恒定的介电常数和介电损耗，体积电阻系数与表面电阻系数高，是高温高湿下的良好电绝缘和绝热材料。此外，它的耐脆性和耐弯曲磨耗性在合成纤维中也最好，但临界表面张力则最小。缺点是难染色并具有蜡感，静电较大，目前尚无较理想的油剂，因此不适宜作纺织材料。

四氟乙烯与六氟丙烯共聚纤维四氟乙烯与六氟丙烯共聚纤维于1960年首先由美国试生产。它具有与聚四氟乙烯相类似的性能，抗冲击性优良，但耐热性略低些，可通过熔纺成形，产品以棕丝为主。用途主要做强腐蚀性气、液体的滤材、滤网、分馏塔填料和电缆材料等。

聚偏氟乙烯纤维由于聚合物链节中比聚四氟乙烯少两个氟原子，耐溶剂性与耐热性略差些，可溶于丙酮中湿纺成形，纤维的机械强度和介电常数高，耐气候性、耐化学药剂、耐油、耐磨耗和绝缘性好,折射率低,可用作钓鱼丝、滤材、防护服、填料和家庭防燃物等。1960年美国开始工业化生产。

乙烯－三氟氯乙烯共聚纤维因其结构中增加了乙烯柔性链节，可通过熔纺或薄膜切割法成纤。这种纤维的抗燃性较好，极限氧指数为48～50%，模量比聚偏氟乙烯和四氟乙烯-六氟丙烯共聚纤维高10倍,抗形变性则与锦纶6或涤纶单丝相似,耐化学药剂性接近聚四氟乙烯。可用作滤材、填料、绝缘材料、传送带等。美国自70年代开始工业化生产。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学