PTFE hat zusammen mit 5G eine neue Chance!

PTFE wird „der König der Kunststoffe“ genannt.Roy Planck, der Vater des Fluorharzes, begann 1936 bei DuPont in den USA mit der Erforschung der Freon-Ersatzstoffe. Sie sammelten einen Teil des Tetrafluorethylens und lagerten ihn in Stahlflaschen, um sich auf das nächste Experiment am nächsten Tag vorzubereiten, als jedoch das Druckminderventil geöffnet wurde Als die Flasche am nächsten Tag geöffnet wurde, kam es zu keinem Gasüberlauf.Sie dachten, es sei undicht, aber beim Wiegen der Flasche stellten sie fest, dass die Flasche nicht an Gewicht verloren hatte.Sie sägten die Stahlflasche auf und fanden eine große Menge weißes Pulver, bei dem es sich um Polytetrafluorethylen (Teflon) handelte.

PTFE wird „der König der Kunststoffe“ genannt.Roy Planck, der Vater des Fluorharzes, begann 1936 bei DuPont in den USA mit der Erforschung der Freon-Ersatzstoffe. Sie sammelten einen Teil des Tetrafluorethylens und lagerten ihn in Stahlflaschen, um sich auf das nächste Experiment am nächsten Tag vorzubereiten, als jedoch das Druckminderventil geöffnet wurde Als die Flasche am nächsten Tag geöffnet wurde, kam es zu keinem Gasüberlauf.Sie dachten, es sei undicht, aber beim Wiegen der Flasche stellten sie fest, dass die Flasche nicht an Gewicht verloren hatte.Sie sägten die Stahlflasche auf und fanden eine große Menge weißes Pulver, bei dem es sich um Polytetrafluorethylen (Teflon) handelte.

Merkmale und Eigenschaften:

Die mechanischen Eigenschaften von PTFE sind relativ weich.PTFE verfügt über eine Reihe hervorragender Leistungseigenschaften:

1. Hohe Temperaturbeständigkeit:Langzeitgebrauchstemperatur von 200 bis 260 Grad;
2. Kältebeständigkeit:bei -100 Grad noch weich;
3. Korrosionsbeständigkeit:Beständigkeit gegen Königswasser und alle organischen Lösungsmittel;
4. Witterungsbeständigkeit:optimale Alterungsbeständigkeit in Kunststoff;
5. Hohe Schmierung:minimaler Reibungskoeffizient (0,04) in Kunststoffen;
6. Nicht viskos:minimale Oberflächenspannung in festen Materialien ohne anhaftende Substanz;
7. Ungiftig:Mit physiologischer Trägheit und hervorragenden elektrischen Eigenschaften ist es ein ideales Isolationsmaterial der C-Klasse. Die dicke Zeitungsschicht kann die Hochspannung von 1500 V blockieren.Es ist glatter als Eis.

Der Reibungskoeffizient von PTFE ist sehr klein, er beträgt nur 1/5 des Reibungskoeffizienten von Polyethylen, was ein wichtiges Merkmal der Perfluorkohlenstoffoberfläche ist.Und weil die intermolekulare Kraft der Fluor-Kohlenstoff-Kette extrem gering ist, ist PTFE nicht viskos.PTFE behält hervorragende mechanische Eigenschaften in einem weiten Temperaturbereich von -196 bis 260 °C bei. Eine der Eigenschaften von Perfluorkohlenstoff-Polymeren ist, dass sie bei niedrigen Temperaturen nicht spröde sind.PTFE hat eine hohe Dichte von 2,14–2,20 g/cm³, mit fast keiner Wasserabsorption, und die Gleichgewichtswasserabsorptionsrate beträgt weniger als 0,01 %.PTFE ist ein typisches weiches und schwaches Polymer.Die gegenseitige Gravitationskraft zwischen Makromolekülen ist gering und die Steifheit, Härte und Festigkeit sind gering.Bei längerer Belastung verformt es sich.

Technologieübersicht

Suspensionspolymerisation:Im Polymerisationskessel wird Wasser als Medium, Ammoniumpersulfat als Initiator und verdünnte Salzsäure als Aktivator verwendet. Tetrafluorethylen wird bei einem Druck von 0,5–2 MPa und 40–45 °C polymerisiert, um weiße Partikel zu erhalten Nach dem Maischen, Mahlen und Trocknen erhält man pulverförmiges Polytetrafluorethylen mit unterschiedlichen Partikelgrößen.

Dispersionspolymerisation:Eine kleine Menge Dispergiermittel (Ammoniumperfluoroctanoat) und Stabilisator (Fluorkohlenstoffverbindung) werden zugegeben, um die Polymerisation mit einem Redoxkatalysator zu initiieren.Die Polymerisation wird in Hochdruck und Niederdruck unterteilt.Der Hochdruck beträgt 2 MPa und 25 ℃, und der Niederdruck beträgt 0,6–0,7 MPa und 0–38 ℃.Durch Dispersionspolymerisation wird eine Polytetrafluorethylen-Polymerisationslösung erzeugt und durch Koagulation, Trocknung und Siebung wird ein Dispersionsharz erhalten. Durch Dispersionspolymerisation entsteht unter Einwirkung von ionenfreiem Wasser und verschiedenen Hilfsstoffen eine weiße Emulsion.Die Emulsion wird eingedampft und durch einen Konzentrationskessel konzentriert, um eine konzentrierte Flüssigkeit, also eine dispergierte Emulsion, zu bilden.

Dispersionsharz weist eine bessere Verarbeitungsleistung und Produktleistung auf.Polytetrafluorethylen ist feuerfest und weist eine schlechte Fließfähigkeit auf.Seine Partikelgröße und Partikelform haben einen wichtigen Einfluss auf die Fließfähigkeit der Schmelze, ihre Verarbeitungseigenschaften und Produkteigenschaften.Der Unterschied in der Qualität von suspendierten und dispergierten Harzen ist auf ihre Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und Partikelmorphologie zurückzuführen.Ersteres hat eine Partikelgröße im Millimeterbereich, während letzteres eine Submikrongröße (250–350 nm) aufweist. Suspendierte Harze können geformt und verarbeitet werden, können jedoch nicht in Pastenform extrudiert werden, während dispergierte Harze für die Pastenextrusion verwendet werden können.Das Molekulargewicht und die Kristallinität von PTFE-Dispergierharzen sind im Allgemeinen höher als die von suspendierten Harzen, mit einer Kristallinität von bis zu 96–98 %, und die Biegeermüdungslebensdauer ist 2300-mal länger als die von suspendierten Harzen.

Die Partikelgröße des durch Emulsionspolymerisation hergestellten dispergierten Harzes ist klein, die Partikelgrößenverteilung ist angemessen und die Partikelmorphologie ist kontrollierbar, daher mit guter Verarbeitungsleistung und Produktleistung.

Derzeit werden etwa zwei Drittel der PTFE-Harze im Suspensionsverfahren und ein Drittel im Dispersionsverfahren hergestellt.

Im Jahr 2019 gibt es insgesamt 12 inländische PTFE-Produktionsunternehmen mit einer Gesamtkapazität von rund 140.000 Tonnen/Jahr, was mehr als 40 % der weltweiten Produktionskapazität ausmacht.Es ist jedoch zu beachten, dass Chinas PTFE-Produktionskapazität hauptsächlich Mittel- und Low-End-Spritzgussprodukte umfasst.

Chinas PTFE-Produktionskapazität ist relativ konzentriert.Auf die sechs führenden Unternehmen der Branche entfallen etwa 83 % der gesamten Produktionskapazität.Der Branchenführer Dongyue Group hält fast ein Drittel des Marktanteils.

Im Jahr 2019 wird geschätzt, dass die inländische PTFE-Produktion etwa 90.000 Tonnen beträgt, hauptsächlich bei Produkten der mittleren und unteren Preisklasse in Spritzgussqualität, und die Lokalisierungsrate von PTFE-Harzen der oberen Preisklasse ist sehr niedrig, was stark von Importen abhängig ist. China ist es ein Nettoexporteur von PTFE.Im Jahr 2004 überstieg Chinas PTFE-Exportvolumen das Importvolumen, und seine Kapazität wurde von 2010 bis 2012 erheblich erweitert, und sein Exportvolumen stieg von Jahr zu Jahr.Im Jahr 2010 überstieg Chinas PTFE-Exportvolumen erstmals 20.000 Tonnen und liegt bis heute bei etwa 20.000 Tonnen pro Jahr. Das Importvolumen liegt stabil bei 5.000 bis 6.000 Tonnen, wovon 70 bis 80 % des importierten PTFE hoch sind -Leistungsmodifizierte Produkte, um den Anforderungen nachgelagerter Industrien an hochwertigen PTFE-Produkten gerecht zu werden.Derzeit wird Chinas High-End-PTFE hauptsächlich von ausländischen Unternehmen wie z. B. geliefertDaikinin Japan ,DuPontin den Vereinigten Staaten.

Hauptanwendungen von 5G

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der 5G-Kommunikationstechnologie steigt auch die Nachfrage nach entsprechenden Hochfrequenzmaterialien mit geringer Dielektrizitätskonstante. Fluormaterialien weisen eine hervorragende Isolierung auf und werden durch hochfrequente Funkwellen nicht so leicht gestört.Fluorpolymere weisen unter Hochfrequenzbedingungen gute niedrige dielektrische Eigenschaften und niedrige Verlustfaktoren auf.Sie können ultrahohe Frequenzen und Hochgeschwindigkeitsleistung für Rechenzentren, Signalübertragungstürme und persönliche elektronische Geräte bereitstellen.Daher steigt mit der Beschleunigung von 5G auch die Marktnachfrage nach Hochleistungs-Fluorpolymeren.

Die Hauptanwendungen sind 5G-Kommunikations-Hochgeschwindigkeitskabel, Halbleiter, Leiterplatten und Antennenkomponenten.

Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitskabel

Teflonharz verbessert die elektrische Leistung von Kabelisolationskomponenten und -mänteln und verleiht ihnen einen unübertroffenen Brandschutz.Diese Eigenschaften sind von großer Bedeutung für Verkabelungssysteme (z. B. Hochgeschwindigkeitskabel) für lokale Netzwerke (LAN), Rechenzentren und andere Hochleistungs-Telekommunikationsanwendungen.Daher werden Fluorpolymere auf Hochfrequenzübertragungsleitungen mit mehreren Funktionen, großem Datenübertragungsvolumen und hoher Auflösung eingesetzt.

Halbleiterfertigung

5G beeinflusst die Entwicklung der Halbleiterindustrie und verändert die Bedürfnisse der Branche.Auch in Halbleiterfertigungsprozessen spielen PTFE-Polymere eine wichtige Rolle.

Leiterplatten- und Antennenkomponenten

Im 5G-Zeitalter werden Leiterplatten (PCBs) in hohem Maße auf Hochleistungs-Fluorpolymermaterialien angewiesen sein, die die Qualität der 5G-Übertragung verbessern können.PTFE wird für Prepreg-Komponenten in Leiterplatten und Antennensystemen zur Herstellung von Hochfrequenzverbindungen verwendet.