核心提示:有機氟材料是指含有氟元素的碳?xì)浠衔铩S袡C氟材料屬于一種特殊材料,具有卓越的耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性,還具有優(yōu)良的介電性、不燃
有機氟材料是指含有氟元素的碳?xì)浠衔?。有機氟材料屬于一種特殊材料,具有卓越的耐化學(xué)性和熱穩(wěn)定性,還具有優(yōu)良的介電性、不燃性和不粘性,摩擦系數(shù)極小,為許多其他合成材料所不及,廣泛用于軍工、電子、電器、機械、化工、紡織等各個領(lǐng)域。 從其性能和用途來分,分為氟氯烷及代用品、氟樹脂、氟橡膠、氟涂料四大類。從各類氟產(chǎn)品的前景來看,氟氯烷進(jìn)入衰退期,其替代品如HFC-134a(1,1,1,2四氟乙烷)將出現(xiàn)廣闊的市場;氟樹脂進(jìn)入成熟期,通過新技術(shù)(如納米技術(shù))向更廣領(lǐng)域發(fā)展;氟橡膠進(jìn)入增長期,隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,氟橡膠將出現(xiàn)巨大商機;氟涂料將隨著建筑、化工產(chǎn)業(yè)的增長而增長。 氟氯烷的衰退和代用品的興起氟氯烷類物質(zhì)對大氣臭氧層具有破壞作用,1987年的《蒙特利爾協(xié)議》已明確規(guī)定發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家分別在1996年和2010年停止使用氟氯烷類產(chǎn)品?! ∥覈冢保梗福鼓暾郊尤肓恕侗Wo(hù)臭氧層的維也納公約》,在蒙特利爾多邊基金的援助下,從1993年開始開展消耗臭氧層物質(zhì)的淘汰工作,到目前為止,已獲得多邊基金執(zhí)委會批準(zhǔn)地贈款約5.5億美元,將淘汰7萬多噸消耗臭氧層物質(zhì),拆除51320噸CFC生產(chǎn)線和10568噸哈龍生產(chǎn)線。目前正在為2005年削減50%和2010年削減100%的淘汰目標(biāo)的實現(xiàn)而努力工作。隨著對氟氯烷物質(zhì)的生產(chǎn)進(jìn)行限制,氟氯烷替代物市場需求巨大。光泡沫塑料生產(chǎn)行業(yè)1996年就消耗CFC20870噸,其中PS/PE擠出發(fā)泡片材消耗CFC-12為6000噸,PU泡沫CFC-11為14870噸。目前已有159個泡沫塑料CFC替代項目得到批準(zhǔn),如煙臺萬華合成革集團(tuán)有限公司組建6000T/a無CFC組合料供料中心示范基地就受到同行業(yè)的好評。 汽車空調(diào)業(yè)將在2002年1月1日以后,新生產(chǎn)的汽車全部停止使用CFC-12為工質(zhì)的汽車空調(diào)器,新的汽車空調(diào)器必須以HFC-134a為工質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計,1999年新車CFC-12淘汰率已達(dá)到71.4%,2000年上半年達(dá)到78.8%?;ば袠I(yè)2001—2010年每年淘汰CFC生產(chǎn)少至2200噸,多至6550噸,到2010年除必要用途,將停止CFC生產(chǎn)。煙草行業(yè)將在2007年1月1日前逐步拆除58家卷煙加工企業(yè)共73臺CFC-11煙絲膨脹裝置,即1090噸CFC產(chǎn)量。氟氯烷類替代品有很多種,有HFC-134a、HFC-152a、HCFC-22、HCFC-141b、HCFC-123、碳?xì)浠衔锖头枪卜谢旌衔镏评鋭┑?。目前無論是從理論還是從實踐看,HFC-134a目前都是比較理想的替代物。 目前該產(chǎn)品在我國的發(fā)展正處于關(guān)鍵時期,一方面其市場規(guī)模將以較快的速度增長,1999年中國的產(chǎn)量只有50~60噸,而需求量卻達(dá)到2600噸,2005年、2010年國內(nèi)市場需求量分別約為1萬噸和2萬噸,國外需求量2005年至少有18萬噸,另一方面,國內(nèi)企業(yè)還沒有形成相應(yīng)的生產(chǎn)能力,目前只有西安金珠和浙江巨化計劃投入生產(chǎn)。 氟樹脂走向成熟 氟樹脂品種繁多,性能優(yōu)異,發(fā)展歷史悠久,并已成為當(dāng)今世界現(xiàn)代工業(yè)中許多關(guān)鍵技術(shù)不可或缺的材料。氟樹脂主要包括聚四氟乙烯(俗稱塑料王,PTFE)、熱塑性聚偏二氟乙烯(PVDF)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯-乙烯、聚三氟氯乙烯(PTFCE)及聚氟乙烯(PVF)等品種。它具有優(yōu)異的耐高低溫性能、電絕緣性、耐候性、耐摩擦性、化學(xué)穩(wěn)定性以及潤滑性等特點,可廣泛用于石油化工、航天航空、機械、電子、建筑、家電、汽車和輕紡等工業(yè)部門。 目前全球有氟樹脂生產(chǎn)廠家20多家,遍布世界十幾個國家。經(jīng)過20世紀(jì)80年代較快速的發(fā)展之后,目前發(fā)展速度有所減緩。2000年世界氟樹脂生產(chǎn)能力約為10萬噸,預(yù)計2005年生產(chǎn)能力可穩(wěn)步上升到12萬~14萬噸。目前世界氟樹脂主要生產(chǎn)廠家有美國杜邦公司、英國ICI公司、日本旭硝子和大金公司等,它們的年生產(chǎn)能力為3000噸至2萬噸不等。 從生產(chǎn)技術(shù)上看,含氟聚合物基礎(chǔ)原料的氟化技術(shù)已較為完善,其中包括元素氟化技術(shù)、氟化金屬氟化劑的氟化技術(shù)、無水氟化氫在催化劑存在下的氟化技術(shù)等。同時在這些反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)中,還解決了能耐強腐蝕介質(zhì)的設(shè)備材質(zhì)及儀表控制問題,使之達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模。 國外含氟化合物生產(chǎn)的自動化程度較高,普遍采用色譜分析和微機檢測控制技術(shù)。在聚合工藝、聚合反應(yīng)工程等方面都在不斷進(jìn)行系統(tǒng)研究。因此,國外氟樹脂品種和質(zhì)量都遙遙領(lǐng)先。此外,還開發(fā)了一整套后處理工藝及預(yù)燒結(jié)技術(shù),適用于自動模塑加工粉末流動性好的品種及相關(guān)氟塑料合金等,從而進(jìn)一步擴大了氟樹脂的用途。 在新產(chǎn)品開發(fā)方面,近年來開發(fā)的超細(xì)粉末聚四氟乙烯是一種低分子量的PTFE品級,可用作固體潤滑及塑料、橡膠、涂料、油墨等的添加劑,用于提高耐久性、耐熱性、耐摩擦性和耐候性,進(jìn)一步改進(jìn)不粘性和流動性??扇坌跃鬯姆蚁ǎ校疲粒┏_發(fā)適用于擠塑、傳遞的模塑品級之外,還開發(fā)了注塑用品級、可加工成薄壁透明小件及可溶于特種溶劑的新型氟樹脂。美國杜邦公司開發(fā)的非結(jié)晶性無空形高分子材料TeflonAF,不僅具有聚四氟乙烯樹脂的耐熱、耐酸、耐堿等傳統(tǒng)氟樹脂特性,而且還具有良好的低折光性,透光率可達(dá)到95%。這種材料主要用于醫(yī)學(xué)、軍事、宇航和電子計算機等領(lǐng)域,是制造光導(dǎo)纖維、光學(xué)器材和電絕緣材料的理想材料。 此外,國外正在開發(fā)的還有氟丙烯酸酯類聚合物,其透光率可達(dá)到95%以上,適用于制造透鏡、棱鏡和光盤材料。全氟離子膜可用于生產(chǎn)45%~50%高純度堿的離子交換膜,目前國外對這種膜材料的研究已取得一定進(jìn)展。近年來新研制開發(fā)的一系列常溫固化型氟樹脂涂料既能保持氟樹脂所具有的耐腐蝕性和耐候性等特性,還具有可溶于溶劑、透明、光澤性好、硬度高、可室溫固化及與顏料相容性好等優(yōu)點,操作使用非常方便。 中國氟樹脂工業(yè)起步于20世紀(jì)60年代初期。1997年我國聚四氟乙烯消費量4126噸,進(jìn)口1870噸,出口986噸,實際加工量5000多噸,可熔融加工氟樹脂(主要為聚全氟丙烯和聚偏氟乙烯制品)約200噸。但現(xiàn)有技術(shù)和裝置生產(chǎn)的樹脂檔次低,不能完全滿足要求。2000年我國的PTFE需求量約為8000噸,占世界總消費量的7%,預(yù)計到2005年將達(dá)到1.2萬噸左右,僅次于美國、歐洲和日本,居世界前列。 目前凡是國外已有的工業(yè)化品種,中國基本上都已研制出來,其中大部分也已投入生產(chǎn)。存在的問題是:生產(chǎn)能力較小,品種牌號不多,粗、中粒度的懸?。校裕疲艠渲a(chǎn)品較多,而細(xì)粒度樹脂較少。上海有機氟材料研究所現(xiàn)已開發(fā)成功適用于注塑、擠塑、模塑、浸漬和噴涂加工的四種牌號的聚全氟乙丙烯樹脂,裝置生產(chǎn)能力已達(dá)到100噸/年以上。 今后國內(nèi)應(yīng)加強氟樹脂工程技術(shù)和后處理工藝技術(shù)開發(fā),使之達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模。同時要降低成本和物耗,加快涂料用氟樹脂新品和高透明度、低折光率的氟樹脂、各種氟樹脂共聚物和納米級氟樹脂的開發(fā),興建更大規(guī)模的生產(chǎn)裝置,力爭達(dá)到國外先進(jìn)水平。 氟樹脂主要生產(chǎn)企業(yè)概況 生產(chǎn)企業(yè) 年生產(chǎn)能力(噸) 浙江巨圣氟化學(xué)有限公司 ?。常埃埃? 上海天原(集團(tuán))有限公司氟化學(xué)品廠 1200 三愛富 ?。保埃埃? 江蘇梅蘭集團(tuán) ?。保埃埃? 濟(jì)南化工廠 ?。保埃埃? 化工部晨光化工研究院 600 阜新市氟化學(xué)總廠 ?。叮埃? 氟橡膠步入成長 氟橡膠品種包括偏氟乙烯類氟橡膠、四氟乙烯-丙烯類氟橡膠、氟化乙烯基醚類氟橡膠、氟硅橡膠、氟化膦腈橡膠及熱塑性氟橡膠。氟橡膠性能主要表現(xiàn)在:氟橡膠具有較好的力學(xué)性能,有較好的拉伸強度和硬度,但常溫下彈性較差。氟橡膠在耐熱耐溫、耐老化方面,可以和硅橡膠媲美,優(yōu)于其他橡膠。例如26型可在250℃下長期工作,而其對日光、臭氧和氣候老化十分穩(wěn)定,是其他非氟橡膠不能比擬的。氟橡膠抗壓縮變形性能能通過改進(jìn)得到增強,其優(yōu)良的耐磨性可用于靜動密封件的生產(chǎn)。如氟橡膠摩擦系數(shù)在0.8左右,丁腈橡膠則為0.90—1.05,說明氟橡膠耐摩性能好。氟橡膠有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,是所有彈體中最耐介質(zhì)的一種,是其能在許多苛刻化學(xué)環(huán)境下工作。 同時,氟橡膠還具有良好的耐真空性能和自熄耐火性能?,F(xiàn)還通過添加硫化的交聯(lián)劑、促進(jìn)劑和耐熱助劑方法提高其物理機械性能。氟橡膠的加工方法和普通合成橡膠加工方法沒有什幺特別不同,但是氟橡膠成型品多數(shù)需要進(jìn)行所謂后硫化的二次硫化。熱塑性氟橡膠和全氟橡膠是今后有發(fā)展前途的氟橡膠品種。氟橡膠產(chǎn)品60%—70%用于汽車工業(yè),其次為造船、化工、石油、輕工業(yè)等領(lǐng)域。氟橡膠的主要制品為密封件、墊圈、墊片、隔膜、膠管、油封、襯里和防腐制品,還可以用作電絕緣制品。 但由于氟橡膠價格昂貴在相當(dāng)一段時間內(nèi)未能在工業(yè)上得到實際應(yīng)用。直到60年代國外氟橡膠才得到迅猛發(fā)展,每年以20%—30%高速度增長。在70年代氟橡膠保持10%的速度增長,80年代增長速度為7%—8%,以后氟橡膠仍以較好的發(fā)展勢頭增長。至1996年國外氟橡膠總生產(chǎn)能力約為每年1.59萬噸,品種近50余種。世界氟橡膠主要消費國為美國、歐洲和日本,其消費量所占總量比例分別為42.2%、28.8%、12.5%。 我國在60年代,因國防和軍工等領(lǐng)域的需要,先后成功研制了23型、26型、246型、TP-2型等以聚烯烴為主的氟橡膠和羧基亞硝基氟橡膠。1980年又發(fā)展了全氟醚橡膠及氟化磷腈橡膠等。80年代后我國高速公路及汽車制造正在興起,氟橡膠的需求正快速增加。從1998年至2000年,國內(nèi)消費量平均增長率為50%。預(yù)計2000年各類氟橡膠消耗總量約為1100噸,2005年需求量將為5000噸,其中生產(chǎn)用量2000噸,社會維修量3000噸;2010年需求量7000噸,其中生產(chǎn)用量3000噸,社會維修量4000噸。而國內(nèi)的實際產(chǎn)出每年僅為200噸左右,其余則通過進(jìn)口來滿足國內(nèi)需求。生產(chǎn)廠家國內(nèi)只有三愛富的上海是有機氟研究所和由該所于1967年部分內(nèi)遷至四川晨光化工研究院的二分廠具有百噸級生產(chǎn)能力,而且目前生產(chǎn)工藝控制和國外有一定的差距,造成質(zhì)量不是很穩(wěn)定,目前還不能在汽車工業(yè)中得到廣泛運用。