年,全球高性能氟聚合物(HPF)的市场规模约为37亿美元,预计到年,市场规模将达到51亿美元,复合年增长率为6.8%。由于其新的应用开发和在光伏领域使用的增加,众多终端应用行业对该聚合物的需求不断增长,这是高性能含氟聚合物行业增长的主要驱动因素。下面介绍氟聚合物广泛应用的一些领域。
1、化工与制造业
含氟聚合物被应用于化工业和制造业的方方面面,其中常在腐蚀性化学品、溶剂、高温等复杂环境中使用,以生产所需的产品。例如:PTFE(Teflon)相较于不锈钢、玻璃、陶瓷和其他聚合物塑料,具有优异的耐化学性和热性能,应用非常广泛,如反应容器、储罐、阀门、泵的配件和密封件、管道、涂层等;FEP因其优良的冲击强度而被用于化学品管道、配件和专用储罐的内衬。ECTFE用于储存硝酸和盐酸的储罐,在纸浆和造纸工业中用于洗涤器内衬和漂白剂管道;PVF几乎只用作薄膜和层压材料,是在保护和装饰涂层中应用最广泛的含氟聚合物,它可以层压到木头、纸张塑料、橡胶或金属上,用于管道覆盖物、管道内衬、飞机内饰、卡车和拖车侧板,以及作为塑料袋成型的脱模纸;Nafion或Flemion膜常用于电解卤水,分离CI?和H?,促进离子在半电池之间的阳离子转移。Teflon应用于微波、流动化学、机器人系统、反应堆的管道和泵等先进技术领域,PTFE分散剂,如Zonyl,常用于涂覆在地毯表面,以达到防水、防油和耐污的性能,也作为油墨中的添加剂以提高耐磨性。PVDF是几乎所有复印机和激光打印机的基本零部件材料。
2、电子信息业
电气和计算机工业的迅速发展,对安全、耐用的电线和电缆绝缘材料的需求急剧增加。FEP因其优异的绝缘性、热稳定性,以及相比于其他聚合物,燃烧时产生的极少的烟等特性常被应用于电缆绝缘材料。65%以上的FEP用于静压箱绝缘材料,其优异的耐用性和耐火性能非常适用于建筑基础设施的密闭空间,也应用于计算机电缆和工业控制布线中,聚乙烯共聚物ECTFE和ETFE作为电线和电缆的柔性、阻燃、绝缘材料,广泛应用于汽车、火车和航空领域,以及航空航天工业的航天器和航天服的管道和配线部件;PCTFE用于保护电视机、计算机和其他电子设备中液晶显示器(LCD)面板和商业标识中的电致发光灯和安全出口标识的涂层;除了保护性和耐腐蚀性涂层外,无定形含氟聚合物,如TeflonAF、Cvtop和HvflonAD具有优异的光学清晰度、折射特性和低介电常数,已被用作新一代光纤的芯和包层,这是因为与C-H键相比,C-F键原子振动极小,具有较高的带宽和较低的信号损失(衰减)。这类材料还用于高性能光学透镜的保护涂层。
3、能源
鲤电池是目前最先进的便携式电源,应用范围从手机、平板电脑、笔记本电脑、电动汽车到卫星、行星探测器和心脏起搏器。氟化鲤盐是液体和凝胶型电解质中使用最广泛的溶质,PVDF和FEP在几乎所有商业理电池中用作负极(阳极)和正极(阴极)电极的粘合剂;Nafion和相关离聚物的离子和导电性能已被应用于质子交换膜(PEM)燃料电池中的固体电解质,以有效地生产清洁能源,基于CTFE的膜也用于固体碱性燃料电池(SAFC),其中迁移物是氢氧离子而不是质子。
在核工业中,氟塑料用于处理高腐蚀性液体和活性铀衍生物;在燃煤发电过程中,使用氟聚合物涂覆的袋式过滤器去除热烟气排放中的飞灰,避免排放到大气中,也用于烟气热交换器中的压力管道,用于脱硫处理;在光伏发电中,PVF优异的耐候性和光稳定性,广泛用作太阳能电池板玻璃的面,光伏组件的背层,以提供电绝缘和防潮保护
4、医疗健康
在医疗领域,氟聚合物通常应用在断层扫描(PET)、医药产品医用的服装、手术服、床单和窗帘等领域。Nafion用于麻醉和呼吸护理;医用级的Gore-Tex(EPTFE)可以编织成网状织物,适于细胞生长,常被用作外科缝合线、动脉支架以及在面部重建和美容手术中的预制皮下植入物。使用ePTFE的缝合线直径比为1.0,而其他现有材料针线直径比为2:3,可减少因未填充孔的出血。
此外,氟聚合物因其优异的光学性能,也被研究作为隐形眼镜和角膜嵌体的材料,使用全氟聚合物标记的细胞,可以基于下的磁共振成像(MR
I),这是由于器官和组织中缺乏氟;含氟聚合物标记的细胞显示出明显的对比度和分辨率,甚至可以使用FNMR光谱进行定量分析。
5、建筑业
含氟聚合物的一个共同特性是耐化学分解,在建筑行业主要作为涂层材料使用。常见材料有PVF、PVDF、FEVE、FEVE基涂料等。
6、其他领域
在过去的75年中,人们还开发了其他氟代聚合物,其中最重要的是含氟弹性体、含氟润滑剂和含氟表面活性剂,这些产品占全球含氟聚合物市场的20%。
氟弹性体的设计是为了保持橡胶的性能,在汽车和航空航天工业中,被用作密封圈、轴和软管。
氟润滑剂代表性材料是全氟聚醚(PFPE),根据分子量不同以油或润滑脂的形式存在,具有热稳定性,不可燃(即使在液氧中),耐化学腐蚀,在-75~℃的宽温度范围内不挥发;PFPE基润滑剂可以抵抗电离辐射,常应用于航空航天和核工业中。
氟化表面活性剂第一批产品主要是低分子量全氟烷基磺酸盐(如全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸)和全氟烷基羚酸(例如全氟辛酸、全氟辛烷酸)。全氟烷基酸(PFAAS)是最常见的工业全氟表面活性剂,低分子量的全氟丁烷磺酸盐用于防污剂和清洁剂;目前,含氟表面活性剂的水膜泡沫(AFFF)是在*事、工业、航空和家庭应用中扑灭易燃液体火灾的最有效灭火剂。