钢铁厂除尘布袋（PTFE）纤维的结构与性能

1.钢铁厂除尘袋中聚四氟乙烯纤维的发展历史

聚四氟乙烯(PTFE)，又称特氟隆，在中国被称为“氟纶”。它是在1938年氟烷制冷剂试验中意外发现的。最早用于军工，逐渐扩展到民用产品。
以聚四氟乙烯粉末为原料，通过各种纺丝方法或薄膜切割或原纤化方法，可以获得各种优异性能的聚四氟乙烯纤维。聚四氟乙烯纤维是第一种实现工业化的特种合成纤维，由杜邦公司于1953年开发，1957年工业化生产。20世纪70年代初，奥地利蓝晶集团成功开发了膜分离纺丝工艺，广泛应用于聚烯烃纤维的生产。
我国聚四氟乙烯纤维的制备和发展起步较晚，但发展迅速。2011年，我国通过膜分离纺丝成功制备了高性能聚四氟乙烯纤维，该方法可达到千吨级产业化项目的大规模生产。目前，我国生产的聚四氟乙烯纤维产量已超过全球总量的50%，纤维的某些性能超过了国际同类产品。
2.聚四氟乙烯的结构和性能
聚四氟乙烯是一种结构完全对称的非极性线性聚合物，没有支链。大分子链是螺旋结构，不像C、H分子链那样呈之字形。主链碳原子被氟原子紧密包围，分子链不易被破坏；所有的侧键都是稳定的C-F键，键能高，不易被破坏。聚四氟乙烯分子的偶极矩非常小，表面自由能和吸引力很低。
聚四氟乙烯纤维因其固有的稳定性、链结构不活跃等特点，对高温和化学作用的综合作用具有很强的适应性。
由于聚四氟乙烯特殊的分子结构，其取向度和热稳定性非常好，可以在-250-260℃下长时间使用，在300℃下短时间使用。此外，它允许使用时温度波动和突然变化，并且在低温下不会变脆。同时具有优异的抗老化能力，对紫外线稳定，纤维在室外暴露15年后力学性能没有明显变化。此外，聚四氟乙烯纤维耐强酸、强碱和强氧化性物质，化学性能非常稳定。除了芳香烃和卤代胺有轻微溶胀外，其他有机溶剂对其没有影响。此外，由于其表面能低，疏水性优异，与水的接触角约为120°，因此可以通过整理工艺用于自清洁材料。此外，由于氟原子带来的化学稳定性和超高电负性，其阻燃性、附着力和润滑性也相当优异，摩擦系数低于大多数化学纤维，是一种性能优异的高性能材料。
图中显示了聚四氟乙烯纺丝后的纵向和横截面的扫描电镜图像。纤维的纵向表面有许多凹槽，增加了纤维的表面积。有些纤维表面有许多分支。纤维的横截面呈片状，不规则，边缘粗糙，这是由膜分裂法形成的，增加了纺丝过程中纤维之间的凝聚力。