聚四氟乙烯(PTFE),又名“塑料王”,是一種由四氟乙烯單體聚合而成的含氟高分子材料,其化學(xué)式為 (C 2 F 4) n 。PTFE具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu),使其在耐高低溫、抗化學(xué)腐蝕、自潤(rùn)滑、不粘附和生物相容性等方面具有卓越的性能,是汽車(chē)、電子、化工和醫(yī)療等領(lǐng)域的重要材料。
隨著5G高頻通訊技術(shù)的發(fā)展,PTFE作為具有最低介電常數(shù)和介質(zhì)損耗系數(shù)的樹(shù)脂材料,有望在高頻通訊領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年我國(guó)PTFE消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模約為47億元,預(yù)計(jì)2023年我國(guó)5G用PTFE市場(chǎng)將達(dá)到8.2億元,2024年將達(dá)到需求峰值17億元,2023-2027年5G將每年帶來(lái)14億元的需求增量(以22年為基數(shù),增速約30%)。
此外,特斯拉在干電池技術(shù)方面的積極布局,也將為PTFE行業(yè)帶來(lái)巨大的需求增長(zhǎng)空間。
PTFE是由美國(guó)杜邦公司的化學(xué)家羅伊·J·布朗克(Roy J. Plunkett)博士于1938年意外發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)他和他的助手在試圖制備新的氯氟碳化合物(CFC)冷媒時(shí),發(fā)現(xiàn)裝有TFE的鋼瓶中產(chǎn)生了粉末狀的PTFE。這引起了杜邦公司的重視,并探索了其聚合條件及材料的性能和應(yīng)用前景。杜邦公司在1941年取得了PTFE的專利,并在1944年以Teflon® (特富龍®)的名字注冊(cè)了商標(biāo)并商業(yè)化生產(chǎn)。
工業(yè)上制備PTFE的方法主要有兩種:懸浮聚合和分散聚合。懸浮聚合是在水中以過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑,全氟羧酸銨鹽為分散劑,氟碳化合物為穩(wěn)定劑,TFE經(jīng)氧化還原聚合而得到懸浮PTFE樹(shù)脂粉末。分散聚合是在水中以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑,全氟羧酸銨鹽為分散劑,TFE經(jīng)自由基聚合而得到分散PTFE樹(shù)脂粉末或濃縮分散液。
根據(jù)不同的聚合方法和產(chǎn)品形態(tài),PTFE可以分為三類:懸浮PTFE、分散樹(shù)脂粉末和濃縮分散液。懸浮PTFE是顆粒狀或粉狀的樹(shù)脂,適用于壓制成型、擠出成型、注射成型等加工方法,可制成管、棒、板、膜等形狀。分散樹(shù)脂粉末是細(xì)小顆粒狀或微球狀的樹(shù)脂,適用于涂層、浸漬、澆注等加工方法,可制成防粘涂層、密封件、電絕緣件等產(chǎn)品。濃縮分散液是含有60%左右樹(shù)脂固體含量的水溶液,適用于噴涂、刷涂、滾涂等加工方法,可制成防腐涂層、防污涂層等產(chǎn)品。
目前懸浮法PTFE約占50-60%,分散樹(shù)脂粉末約占20-35%,濃縮分散液約占10-20%。