浅谈可熔性聚四氟乙烯(PFA)的加工工艺

首先，什么是PFA？

PFA的英文名称为：Polyfluoroalkoxy，中文名称为：四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物 (又称：过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯) 。PFA树脂相对来说是比较新的可熔融加工的氟塑料，PFA 、FEP、PTFE 的化学性能相似，但FEP只能在200度以下使用，PTFE不能注塑。

聚四氟乙烯（PTFE），俗称“塑料王”，具有卓越的耐化学品性、耐高温性、低介电常数、不燃性、耐候性、低摩擦系数、不粘和自润滑性等特点，但PTFE熔融后难以流动，只能采用烧结方式成型，限制了加工手段和制品设计灵活性。采用少量全氟烷基乙烯基醚（PAVE）与TFE共聚生成的PFA，几乎完全保留了PTFE的优良物性，具有和PTFE相似的耐化学品性能和长期工作温度等，同时又具有良好的熔融加工性能，使制品具有极低的表面粗糙度等优点，拓展了PTFE的应用潜力。

PFA除了可以采用挤出和模压工艺外，还可以采用注射、传递模、滚塑、浸涂、喷涂等加工工艺，可以制成线缆、管、片、膜、涂层及其他复杂形状的制品，用途几乎涵盖PTFE所涉领域。

PFA的成型与加工

PFA树脂产品主要有乳液、粉料、粒料等形态，目前国内的产品主要以粒料为主，如巨化氟聚合物事业部已形成2kt/a的PFA粒料产能。PFA的熔点在290~312℃，熔指在0.8-30g/10min范围内，成型温度在350~410℃之间，模压成型、挤出成型、注射成型等常规工艺均可用于PFA树脂加工，不同批号产品的应用范围如下表（表1.1）所示。

模压成型

当PFA产品的熔指在0.8~3.0g/10min范围内时，分子量比较高，粘度大，不容易流动，一般适用于使用模压成型的方式进行加工。模压成型温度为330~380℃，压力5.0~14.0MPa，在成型温度下保持20~30min，然后在压力下缓慢冷却熔体至200~240℃方可脱模。在设计模具的时候应考虑到PFA熔体粘度高、临界剪切速率低和成型温度高的特点。

挤出成型

当PFA产品的熔指大于3.0g/10min时，可以采用挤出成型的方式进行加工，主要生产管材、线缆绝缘层、薄膜等。用于PFA挤出成型的螺杆长径比一般为20:1，挤出温度通常控制在330~425℃，转速设置为3~50r/min。由于PFA产品的熔体粘度较高，在挤出成型时有较高的拉伸比，可以快速得到光滑的挤出物。

PFA挤出成型的工艺和设备可以与聚全氟乙丙烯（FEP）的工艺和设备通用，但成型温度需要进一步提高。PFA也存在发生熔体破裂的临界剪切速率，高速挤出型PFA的临界剪切速率为50s-1，低速挤出或模压型型PFA的临界剪切速率为3s-1。PFA的熔体强度大，比FEP的熔体伸长率大，在成型细管和单丝时可采用更大的拉伸比。

注射成型

当PFA产品的熔指在16~30g/10min范围内，且需要生产各种复杂形状的航空、航天工业、电子电气工业零件，医学、化学试验器具等时，可用PFA以普通的螺杆注塑机进行加工成型。常用塑化能力较强的螺杆挤出机，其混炼物料均匀、滞料少，对模具传递应力快，但是与PFA熔融树脂接触的螺杆、机筒和模具等均需要用耐腐蚀的不锈钢制作，并使用大口径的注入口、流道和浇注口，并且流道要尽可能短、无任何障碍和尖锐的拐角，最好是能与浇口混成一体的圆形流道，模腔内所有的角和交叉点也都是圆的或流线型的，使熔融树脂呈流线型流动。采取这些措施，并控制好熔融物的温度，可避免成型物表面或内部产生熔体破裂的现象。

PFA的其他成型方法还有传递成型、粉末涂层、分散液浸渍成型、吹塑成型和真空成型等，与FEP的成型方法类似。

审核编辑：汤梓红