何为氟树脂

氟树脂（特氟龙™）

氟树脂是含有氟原子的塑料原料的总称。
有PTFE（聚四氟乙烯）、PFA（可溶性聚四氟乙烯）等9个品种，是兼具优异的耐热性、滑动性、不粘性、耐化学性、低摩擦性、绝缘性等性质的塑料。
这些特性使其在食品、化学、半导体、液晶、科学仪器、运输等各种行业得到广泛应用，支持现代产业的发展。
通常氟树脂被称为“特氟龙™”，而“特氟龙™”是科慕公司生产的氟树脂的商品名称。

何谓特氟龙（Teflon）™？

特氟龙™是科慕公司生产的氟树脂PTFE原料的商品名称。

后来被称为特氟龙™的PTFE是美国杜邦公司的普朗克特博士于1938年发现的。

普朗克特博士在研究新型制冷剂的过程中，将四氟乙烯（TFE）气体保存到实验用压力容器中。有一天，当他打开盖子时，并没有气体逸出，于是他将容器切开检查，结果发现内壁出现白粉。后来，这种白粉成为PTFE。时至今日，杜邦公司仍保存着当时的实验笔记本。

第二次世界大战期间，PTFE被用作军用产品，1945年杜邦公司申请商标注册，将PTFE命名为特氟龙（Teflon）™，自1946年起也开始作为民用产品销售。于是，特氟龙（Teflon）™可应用于广泛产业，支持现代产业的发展。

2015年科慕公司从杜邦公司中分立出来，特氟龙（Teflon）™商标也被转移至科慕公司。

本公司生产氟树脂产品长达50多年，业绩颇丰，2017年7月与科慕公司就氟树脂粘胶带（Chukoh胶带）签订了特氟龙（Teflon）™商标使用许可合同。

氟树脂的种类与名称

氟树脂有PTFE、PFA等9个品种。下表为简称和中文名称。

简称	名称（中文名称）
PTFE	聚四氟乙烯
PFA	可溶性聚四氟乙烯
FEP	全氟乙烯丙烯共聚物
ETFE	乙烯-四氟乙烯共聚物
PVDF	聚偏氟乙烯
PCTFE	聚三氟氯乙烯
ECTFE	乙烯一三氟氯乙烯共聚物
TFE/PDD	全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧环戊烯-四氟乙烯（PDD-TFE）共聚物
PVF	聚氟乙烯

其中应用最为广泛的树脂是PTFE。在社会上通常被称为“特氟龙™”的大多数氟树脂，指的就是PTFE。

氟树脂的特性

氟树脂主要有6种特性。
耐热性、耐寒性、不粘性、滑动性、耐化学性、绝缘性、耐候性。
一种塑料树脂具有多种特性很少见，因此氟树脂被称为“最后堡垒的树脂”。

■耐热性（不怕热）

PTFE的熔点为327℃，耐热性比其他塑料优异，连续使用温度达到260℃。PTFE在高温环境下也不老化，因此成为汽车内部配件、食品生产工艺中必不可少的材料。
※耐热温度因加工产品而异。利用产品时需要确认。

■耐寒性（不怕冷）

PTFE具有－253℃的优异耐寒性，被加工成氟树脂产品，也保持较高的耐寒性，在-100℃也能使用。
※耐寒温度因加工产品而异。利用产品时需要确认。

■不粘性（不易粘附）

氟树脂具有不让绝大多数物质粘合的特性。
也被称为脱模性，具有即便粘合在一起也能马上剥离的性质。也不会让粘性物质滞留，因此被用于食品生产工艺、印刷机等机械配件。此外还有利用不粘性减轻清洗工序负担的优点。

■滑动性

氟树脂在所有固体中摩擦系数最小。因为摩擦系数低，所以几乎不会产生摩擦力。因为光滑，可以满足防止产品在传送过程中损伤、使生产工艺顺利进行等需求。

■耐化学性（耐受化学物质）

氟树脂不会被绝大多数药液、溶剂腐蚀。因为氟树脂具有即使接触强酸、强碱也不会产生不纯物的性质，所以多被用于半导体生产设备。氟树脂产品对药液容器、管道、软管、晶片载体等半导体生产设备不可或缺。

■绝缘性（不易通电）

氟树脂在塑料中具有最高等级的绝缘性。在塑料中，氟树脂的介电常数和介质损耗因数最小，也难以影响频率和温度，因此多被用于高频用途，对大容量高速通信社会作出重要贡献。
此外，用氟树脂生产的基板材料和电线，也具备氟树脂所具有的耐热性和耐寒性，作为不需维护的产品备受青睐。

■耐候性（耐受室外环境）

氟树脂几乎不受紫外线、可见光、潮湿等影响。
大多数塑料只要长年累月放在室外就会老化，而氟树脂几乎不受大气中氧气和化学物质所造成的氧化的影响，因此经过30多年也不会老化，可以继续保持强度。氟树脂兼具拒水性，因此在建筑领域主要被用作屋顶材料、墙壁材料、密封材料。

本公司交付的建筑用屋顶膜材ChukohSky　素万那普国际机场（泰国）

从分子结构看PTFE特性

氟树脂的代表性原料PTFE，因其分子结构而具有多种特性。聚乙烯树脂（PE）与氟树脂（PTFE）的分子结构如下所示：

	结构式	立体结构
PE
PTFE

PE的分子结构由碳原子（C）和氢原子（H）组成。PTFE由碳原子（C）和氟原子（F）组成。虽然C-C键相同，但是碳和氢（C-H）与碳和氟（C-F）的部分不同。C-H键与C-F键相比，C-F键的结合能较高，因此破坏C-F键需要较大的能量。表示需要的能量越大越“难以老化”。

特性1 耐热性／耐候性／耐化学性

综上所述，碳和氟（C-F）的结合能较高，表示“只要不耗费较大的能量就难以老化”。而且由于氟原子大于氢原子，以略微扭曲的状态结合，形成独特的螺旋结构。这种分子结构使得PTFE具有耐热性、阻燃性（耐氧化性）、耐候性、耐化学性等特性。

	结合能［kJ/mol]	键长〔nm〕
C-H键（以CH4为例）	412(CH₄)	0.110(CH₄)
C-F键（以CF4为例）	484(CF₄)	0.138(CH₃F)

特性2 不粘性／拒水拒油性

PTFE具有C-F键的极化率（电子被放入电场时的自由度）跟C-H键一样小的特点。这是氟原子的原子壳层与电子的相互作用太强而引起的，这一点与其他的卤素原子大不相同。“极化率小”表示分子之间的作用力变小（分子间作用力小），因此表面自由能（表面张力）发挥作用，物质变得难以粘合。这种分子结构使得PTFE具有不粘性、拒水拒油性等特性。

材料种类	水接触角[度]	粘附能[dyn/cm]
PTFE	114	43.1
硅树脂	90 ～ 110	47.8 ～ 72.7
PE	88	75.2

特性3 绝缘性

PTFE的C-F键，结合力大，将电子牢固地束缚在分子内，因此PTFE具有绝缘电阻（体积电阻、表面电阻）大、难以通电的特性。

	体积电阻率（Ω・cm）	表面电阻率（Ω）
PTFE	＞10¹⁸	＞10¹⁶
PFA	＞10¹⁸	＞10¹⁶

PTFE成型方法

PTFE的熔融粘度为1010～12Pa・sec，非常高，因此即使加热到熔点327℃也不显示流动性。（不会熔化为粘稠状）因此不适合普通成型方法，例如被用于通用塑料等的螺杆挤出成型法、注塑成型法等。
PTFE大致分成三种类型，分别采用不同于普通成型方法的特殊成型方法加工。

■模塑粉

模塑粉是一种大致在100μm以下的粉末。
模塑粉往往被用于压缩固化树脂后烧成的压缩成型法，在制作平板、整体槽等PTFE块时使用。
除此之外，还能通过从压缩树脂形成的圆柱外侧切削，生产薄膜。

■精细粉末

精细粉末虽然呈颗粒状，但是只要加压就会变成纤维。
因此被用于糊状挤出成型法，将精细粉末与溶剂混合后，进行挤出加工。软管、密封胶带采用这种方法成型。

■分散体

分散体是用表面活性剂使乳液聚合而成的水分散体保持稳定状态的物体。
被用于将布料等浸没在悬浮液中的浸渍涂覆法。往往在干燥后烧成，本公司在将PTFE浸渍涂覆成玻纤布的纤维产品、建筑用屋顶膜材ChukohSKY™中使用分散体。

树脂种类	加工方法	相关产品
模塑粉（采用悬浮聚合法制成粉末状）	压缩成型法 / 柱塞挤出成型法	一体槽棒材/管材/薄片
精细粉末（采用乳液聚合法制成颗粒状）	糊状挤出成型法 / 辊轧成型法	PTFE管生料带
分散体（采用乳液聚合法制成乳液状）	浸渍涂覆法	氟树脂玻璃纤维布建筑用屋顶膜材

PTFE以外的氟树脂的成型法

【参考】
・日本氟树脂工业会氟树脂手册
・氟树脂相关问题Q＆A