淺談可熔性聚四氟乙烯(PFA)的加工工藝

首先，什么是PFA？

PFA的英文名稱為：Polyfluoroalkoxy，中文名稱為：四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物 (又稱：過氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯) 。PFA樹脂相對來說是比較新的可熔融加工的氟塑料，PFA 、FEP、PTFE 的化學(xué)性能相似，但FEP只能在200度以下使用，PTFE不能注塑。

聚四氟乙烯（PTFE），俗稱“塑料王”，具有卓越的耐化學(xué)品性、耐高溫性、低介電常數(shù)、不燃性、耐候性、低摩擦系數(shù)、不粘和自潤滑性等特點，但PTFE熔融后難以流動，只能采用燒結(jié)方式成型，限制了加工手段和制品設(shè)計靈活性。采用少量全氟烷基乙烯基醚（PAVE）與TFE共聚生成的PFA，幾乎完全保留了PTFE的優(yōu)良物性，具有和PTFE相似的耐化學(xué)品性能和長期工作溫度等，同時又具有良好的熔融加工性能，使制品具有極低的表面粗糙度等優(yōu)點，拓展了PTFE的應(yīng)用潛力。

PFA除了可以采用擠出和模壓工藝外，還可以采用注射、傳遞模、滾塑、浸涂、噴涂等加工工藝，可以制成線纜、管、片、膜、涂層及其他復(fù)雜形狀的制品，用途幾乎涵蓋PTFE所涉領(lǐng)域。

PFA的成型與加工

PFA樹脂產(chǎn)品主要有乳液、粉料、粒料等形態(tài)，目前國內(nèi)的產(chǎn)品主要以粒料為主，如巨化氟聚合物事業(yè)部已形成2kt/a的PFA粒料產(chǎn)能。PFA的熔點在290~312℃，熔指在0.8-30g/10min范圍內(nèi)，成型溫度在350~410℃之間，模壓成型、擠出成型、注射成型等常規(guī)工藝均可用于PFA樹脂加工，不同批號產(chǎn)品的應(yīng)用范圍如下表（表1.1）所示。

模壓成型

當(dāng)PFA產(chǎn)品的熔指在0.8~3.0g/10min范圍內(nèi)時，分子量比較高，粘度大，不容易流動，一般適用于使用模壓成型的方式進(jìn)行加工。模壓成型溫度為330~380℃，壓力5.0~14.0MPa，在成型溫度下保持20~30min，然后在壓力下緩慢冷卻熔體至200~240℃方可脫模。在設(shè)計模具的時候應(yīng)考慮到PFA熔體粘度高、臨界剪切速率低和成型溫度高的特點。

擠出成型

當(dāng)PFA產(chǎn)品的熔指大于3.0g/10min時，可以采用擠出成型的方式進(jìn)行加工，主要生產(chǎn)管材、線纜絕緣層、薄膜等。用于PFA擠出成型的螺桿長徑比一般為20:1，擠出溫度通?？刂圃?30~425℃，轉(zhuǎn)速設(shè)置為3~50r/min。由于PFA產(chǎn)品的熔體粘度較高，在擠出成型時有較高的拉伸比，可以快速得到光滑的擠出物。

PFA擠出成型的工藝和設(shè)備可以與聚全氟乙丙烯（FEP）的工藝和設(shè)備通用，但成型溫度需要進(jìn)一步提高。PFA也存在發(fā)生熔體破裂的臨界剪切速率，高速擠出型PFA的臨界剪切速率為50s-1，低速擠出或模壓型型PFA的臨界剪切速率為3s-1。PFA的熔體強度大，比FEP的熔體伸長率大，在成型細(xì)管和單絲時可采用更大的拉伸比。

注射成型

當(dāng)PFA產(chǎn)品的熔指在16~30g/10min范圍內(nèi)，且需要生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的航空、航天工業(yè)、電子電氣工業(yè)零件，醫(yī)學(xué)、化學(xué)試驗器具等時，可用PFA以普通的螺桿注塑機(jī)進(jìn)行加工成型。常用塑化能力較強的螺桿擠出機(jī)，其混煉物料均勻、滯料少，對模具傳遞應(yīng)力快，但是與PFA熔融樹脂接觸的螺桿、機(jī)筒和模具等均需要用耐腐蝕的不銹鋼制作，并使用大口徑的注入口、流道和澆注口，并且流道要盡可能短、無任何障礙和尖銳的拐角，最好是能與澆口混成一體的圓形流道，模腔內(nèi)所有的角和交叉點也都是圓的或流線型的，使熔融樹脂呈流線型流動。采取這些措施，并控制好熔融物的溫度，可避免成型物表面或內(nèi)部產(chǎn)生熔體破裂的現(xiàn)象。

PFA的其他成型方法還有傳遞成型、粉末涂層、分散液浸漬成型、吹塑成型和真空成型等，與FEP的成型方法類似。

審核編輯：湯梓紅