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现代建筑中不可或缺的氟材料:FEP!
时间:2023-08-08 查看:446

2019年4月15日,法国巴黎圣母院发生了火灾,塔尖倒塌,受损严重。巴黎圣母院约建于1163年到1250年间,这座花费了一百八十多年才建成的哥特式建筑,承载着法国的艺术和历史,是巴黎的象征之一。据报道,火灾蔓延速度极快,从起火到火焰窜上房顶仅仅用了一两分钟,圣母院顶楼的电线短路可能是引发火灾的原因。

此次让全世界人民痛惜的大火,也让我们反思,该如何确保建筑中的电缆安全。

怎样的电缆是安全的

建筑物的线缆就像人的神经系统,延伸到大楼每一个部分,防火低毒的线缆的重要性是不言而喻的。

2013年4月,湖北省襄阳一城市花园酒店因电线短路引起火灾,造成14人死亡、47人受伤。2018年8月,哈尔滨北龙汤泉休闲酒店着火,死亡20人,起火原因是风机盘管机组电气线路短路形成高温电弧。2018年12月,浙江台州一渔船因电线老化引发火灾,31人被救,1人遇难。

据中国消防数据披露,近年来电气火灾频发,每年的电气火灾占比同年火灾比例30%以上,其中,电气线路火灾又占电气火灾的60%以上。电气火灾隐患,在我们身边几乎无处不在。

造成短路最常见的几个原因,一是输电线路使用过久,绝缘层老化、破裂,失去绝缘作用。二是电气线路与设备的质量,如绝缘材料绝缘性能欠佳、绝缘材料防火性能不达标、电气连接件接触不良等。另外,乱拉乱接电线,使电线的外套机械损伤,引起短路。

这几点恰恰是氟塑料电缆不可替代的优势所在。

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常见的氟塑料电缆聚全氟乙丙烯(FEP),最突出的特点是其优异的阻燃性能,它的氧指数为95,即只有在95%氧纯度的环境下才能燃烧。即使在高温下熔融,也不会滴漏,不分解,可避免火焰间接向周边物质滴漏蔓延,把燃烧限制在局部范围内,不会导致周边环境温度的急剧升高,有利于尽快扑灭火势。

另一个特点,是燃烧后的低烟性能,产生的烟雾量非常少,保证了火灾现场的透光度,为逃生争取宝贵的时间。

以FEP为原料生产的电讯、电子计算机、报警电线、电缆可不必用钢管保护,直接安装在楼板与吊顶天花板之间夹层空间内,非常方便。

1992年,美国电器工业协会编写了通风电缆的说明书,规定由于高层建筑的防火绝缘等要求,高层建筑的通风电缆必须采用FEP为原料的电线电缆,目前美国已经成为FEP用量最多的国家。上海世博会中国馆用的最high等级的阻燃线缆,主要成分就是FEP。

PTFE的又一个兄弟

FEP是一种性能优异的氟塑料,是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。
大约80多年前,化学家普伦基特在杜邦位于美国新泽西州的杰克逊实验室中发明了聚四氟乙烯树脂(PTFE)。随后,杜邦又在PTFE之外研发出一系列产品,其中就包括FEP(杜邦真的蛮厉害)。
FEP是四氟乙烯和六氟丙烯的聚合物,所以既有四氟乙烯的优点,又具有热塑性塑料的良好的加工性能。它的高绝缘性、阻燃性以及跟普通热塑性塑料一样良好的加工性能,在一定的程度上,可以弥补PTFE在加工性能方面的不足。
FEP的电绝缘性能和PTFE十分相近。它的介电系数从深冷到最high工作温度,从50Hz到1010Hz超高频的范围内几乎不变,仅2.1左右。
它的耐热性能仅次于PTFE,能在-85至200℃的温度范围内连续使用。普通的昼夜温差或者四季变换造成的温度变化,对它几乎没有影响。在-250℃时仍保持有伸长率和一定的曲挠性,是其他各类塑料所不及的。
它的耐化学稳定性与PTFE相似,除与高温下的氟元素、熔融的碱金属和三氟化氯等发生反应外,与其他化学药品接触时均不被腐蚀。
FEP具有与PTFE相似的特性,又有热塑塑料的良好加工工艺,使之成为代替PTFE的重要材料。具有耐高温、抗氧化、不易燃、氧指数高、能自熄等特点,是光纤通信电缆的理想用线。在电线电缆生产中广泛应用于高温高频下使用的电子设备传输线,电子计算机内部的连接线,航空宇宙用电线,及其他特种用途安装线、油矿测井电缆、微电机引出线等等。

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良好的信号传输功能及其他性能

科学技术的发展,特别是军事工业、宇航、航空、通信等事业的发展,对电线电缆提出了更高的要求。
电线电缆是将电源与用电设备连接起来的材料,在整个系统中起着“神经”、“血管”作用。航天飞机中,内部环境复杂,电线电缆除了考虑其电气性能、机械性能和化学性能外,还要考虑电网络匹配关系、抗干扰能力、载流量大小、使用环境、机械强度、电缆保护等因素。
5G时代信号的传输速度远快于4G信号,要求材料对信号的干扰小、介电常数小,保证大数据传输不受干扰。对数据的处理及智能化反应的速度和稳定性,以及个体之间的数据传输提出了很高的要求。FEP制成的绝缘体,其介质稳定,传输衰减小、信号损失少,极小的延迟差,在线缆本身使用寿命、高频信号处理能力及抗外界干扰能力方面表现出色。

FEP电线除质量轻外,传输速度也快,用它们做电缆绝缘层,有利于提高网络的寿命。采用FEP的数字通信电缆,已经用于建设高层建筑的高速局域网综合布线系统,快速、准确地传输语音、图象和数据。

在工业领域,尤其是声传感器生产中,FEP一直独占鳌头,广泛地用于制作各类电声和声电传感器,包括用于普通电话机和声控电话机、对讲机、传真机、助听器、声控玩具、声控开关和声控电脑的声传感器等,其覆盖面约占各类声传感器的80%以上。

在医用领域,FEP在修补心脏瓣膜和细小气管中也有应用,并制成血液超低温贮存袋。

几个小故事

故事一:2019年,西安交通大学和温州医科大学的研究人员开发了一种抗菌、抗紫外线的纳米敷料。在这项研究里,研究人员设计了一种热敏、可注射、可自我修复以及基于粘多糖的FEP水凝胶敷料,用于促进血管生成和糖尿病伤口愈合。

故事二:2015年,美国乔治亚理工学院的研究者开发了一种新型的键盘。键盘靠四层相互叠加的透明胶片运作,两层的铟锡氧化物起到电极的作用,被一层PET塑料分开。除了电极以外,一层FEP塑料采集皮肤里的静电荷,手指触碰键盘,会由静电摩擦效应发电。敲击按键时,其独特的结构使得键盘能够记录下一个个复杂的电信号,给每个用户创造一个模式作为与众不同的签名。

作为具有广泛应用领域的高新科技产业,中国氟塑料正在缩小与国外先进技能水平的距离,往后的发展前景会愈加宽广。





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化工行业的腐蚀—— 氟化工 |第二期

氟化工上游  氟化工的上游主要包括原料的开采和氟化氢的制备。氢氟酸是现代氟化工的基础,作为整个氟化工产业链的核心,是制取中下游氟化工产品的基本原料。目前能加以利用的生产氢氟酸的原料仅有萤石和磷矿石,而其中约95%的氢氟酸来源于萤石精矿。  氢氟酸(HF)比较特殊,不同于其他酸类,氢氟酸能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体。氢氟酸的腐蚀作用主要是通过其强酸性和氟离子的侵蚀作用实现的。氢氟酸能够与金属表面的氧化物和氢氧化物反应,形成可溶性金属氟化物,会导致金属表面的腐蚀和溶解,从而破坏材料完整性和稳定性。另外,氟离子的半径很小,小于氧离子,这导致它有很强的渗透性,致密的氧化物也不能阻止它的渗透。这会导致金属表面的氧化膜破坏,发生剥落,从而加速材料的损坏。中游应用1:聚四氟乙烯(PTFE)的制备  聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简写为PTFE),俗称“塑料王”,是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物,化学式为(C2F4)n,耐热、耐寒性优良,可在-180~260ºC长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易清洁水管内层的理想涂料。  聚四氟乙烯的制备过程都要用到氢氟酸,因此存在设备和管道的腐蚀隐患。另外,在四氟乙烯单体聚合成聚四氟乙烯的过程中,用到的溶剂、催化剂都会包含腐蚀性介质。中游应用2:聚偏二氟乙烯(PVDF)的制备  聚偏二氟乙烯,简称PVDF,是一种高度非反应性热塑性含氟聚合物。其可通过1,1-二氟乙烯的聚合反应合成。溶于二甲基乙酰胺等强极性溶剂。抗老化、耐化学药品、耐气候、耐紫外光辐射等性能优良。可用作工程塑料,用于制密封圈耐腐蚀设备、电容器,也用作涂料、绝缘材料和离子交换膜材料等。含氟废水处理中的腐蚀  钛金属材料及钛金属的合金具有耐腐蚀性好,质量轻,使用寿命长等优点,近些年来在高盐废水蒸发和焚烧处理中应用较广泛。由于钛表面会自动形成一层稳定性好、结合力强的氧化膜,因此,钛合金在碱溶液、大多数有机酸溶液、无机盐溶液和氧化性介质中有很好的耐蚀性。但在还原性酸溶液中,氟化物容易与氢离子结合形成氟化氢,优先吸附于钛材表面氧化膜上,排挤氧原子导致钛合金表面的钝化膜形成可溶性氟化物而发生腐蚀, 遭到破坏,其中 HF 溶液对钛金属的腐蚀作用最强。  在初始的时候氟含量很低,不会造成设备腐蚀,但是随着处理时间延长,通过浓缩富集作用后,氟含量不断升高,超过钛金属材料耐蚀程度,final造成了氟腐蚀。下一期我们会为大家继续介绍氟化工中下游主要产业中的腐蚀,敬请期待!

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2024-05-17

【氟化工】5月13日市场行情简报!

氟化工原材料  国内萤石市场挺价运行,由于个别区域萤石粉现货供应略紧,现货价格偏高报盘。新一轮安全检查或将对供给再次产生影响,萤石粉市场价格在5月上旬依旧偏高,但当前对于高价已经开始存在谨慎观望情绪,部分业内人士对于6月份市场存看空心理,预计短期萤石粉市场维稳,6月或将小幅回落。原料端萤石粉价格表现偏强,硫酸市场均价稍有下滑,成本支撑仍强,利润面被动压缩。企业多 维持高负荷生产,库存压力陆续增加。下游制冷剂行业生产负荷较为稳定,个别企业有检修情况,但对于6月以后市场需求有减弱趋势,进入生产淡季,供需双方持续博弈下,基本面供给增加,预计5月氟化氢市场消化涨幅,后续因下游需求淡季不乏小幅回调。  氟化盐    氟化铝5月采购价格终落地,市场逐渐明朗,涨幅为2%。原料端萤石创2024年新高,硫酸市场走势欠佳,酸价下跌为主,氟化铝企业成本压力较大,行业利润不容乐观。氢铝价格紧跟氧化铝价格变动,部分企业存成本倒挂可能。氟化钠市场需求未有好转,企业生产正常运行,库存小幅累计。整体氟盐市场表现均较为低迷,利润空间较小,行业开工水平持续低位不足5成。含氟聚合物  PTFE市场短期持稳跟进,企业成本压力不减,现阶段行业利润已经开始出现负数,部分企业负荷有所走低,整体供应缩减支撑市场。目前下游需求端暂无明显改善,入市采购情绪低迷,需求端拖拽下,市场成交偏低位盘整。六氟丙烯市场波动不大,成本端继续承压下,行业利润亏损状态难改,部分企业装置停车检修,供应端整体缩量,但下游企业多消耗现有原料库存为主,入市采购情绪低迷,需求端传导不畅,市场价格波动有限。FEP市场受成本支撑,企业报盘多持稳跟进,但下游需求暂无明显改善,企业仍保持积极出货心态,市场成交偏维持低位。含氟电子化学品  碳酸锂期货盘面跌势难止,叠加下游逢低入市刚需采购,场内交投节奏较为缓慢,利好难寻下,碳酸锂价格继续走低,但六氟磷酸锂企业成本压力仍存。目前除头部企业开工高负荷运行,其他部分中小型企业因订单不足负荷运行低位,甚至存部分保持停运状态,市场整体开工负荷不高。下游电解液为了维持自身的利润空间,对原料六氟磷酸锂压价心态明显,现阶段仅刚需小单跟进为主,整体需求端消耗能力有限,利好消息匮乏下,市场商谈走货为主,预计短期市场行情弱势运行。

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2024-05-14

(稀有气体)氦气1-2月进口730.1吨 同比+12.9%

1. 进口数据概括   2024年1-2月份我国氦气进口量在730.1吨,同比+12.9%。其中1月进口量425.6吨,环比-3.62%,同比+43.3%。2月份我国氦气进口量在304.5吨,环比-28.5%,同比-12.9%。主要进口来源地为卡塔尔、俄罗斯、美国。其中1月份自俄罗斯进口108.8吨。2月份自俄罗斯进口125.3吨。2. 影响因素1月自俄罗斯进口量基本持平。自卡塔尔进口量显著提高。2月受中国春节因素左右,进口偏少。3. 进口结构3.1 产销国      数据显示,1-2月我国氦气主要进口来源地为卡塔尔、俄罗斯、美国,进口总量为730.1吨。其中自卡塔尔地区进口443.9吨,占比61%。自俄罗斯进口量234.1吨,占比32%。自美国进口51.2吨,占比7%。  3.2 注册地 数据显示,1-2月份氦气进口主要集中在江苏、广东、上海、浙江、陕西、辽宁,其中江苏地区共进口218.5吨,占比30%,Ranked first。广东地区主要进口181.9吨,占比25%。上海地区共进口154.6吨,占比21%。2024年4月中国 氦气市场价格或将小幅下调为主。据预计,4月中国管束氦气批量小幅度调整。供应方面,4月俄罗斯氦气进口量或将受计划检修影响有所减少,从进口价格来看,俄气价格仍无明显下调,进口均价或仍将对现在市场价格有较强支撑,卡塔尔、美国进口量尚无明显影响因素左右。需求方面,下游半导体、光纤、检漏等行业需求对市场持续支撑,但市场采货或仍较为谨慎。小编认为,4月市场货源供应整体或相对收紧,但整体供应或仍将充裕,需求支撑略有好转,另外进口成本线支撑力度或将趋强,市场下调空间较为有限。

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2024-05-11

化工行业的腐蚀—— 氟化工 |一期

本期开始我们为大家分享氟化工的腐蚀氟化氢(化学式:HF)是氢的氟化物,有强烈的腐蚀性,有剧毒。它是无色的气体,在空气中,只要超过3ppm就会产生刺激的味道。氟化工产业链中国氟化工产业链上游为原材料,中游为各类氟化工产品;下游为不同应用领域,包括建筑建材、橡胶工业、涂料工业、农药工业、染料工业等。氟的腐蚀主要有以下几种机理:1.氟离子的侵蚀:氟离子可以在高温下与许多金属和非金属发生化学反应,导致材料表面腐蚀。这种腐蚀通常发生在氟化氢气体或氟化物溶液存在的条件下,特别是在高温高压下更为显著。2.氟化物的形成:氟与某些金属形成氟化物,这些氟化物在表面形成一层薄膜,进而阻止了材料的进一步腐蚀。这种现象通常称为"氟化",有时可以被认为是一种保护性的腐蚀。3.氟离子的渗透:氟离子能够渗透材料表面并在内部形成氟化合物,导致材料内部的腐蚀。这种渗透性腐蚀通常发生在温度较高且腐蚀剂浓度较高的情况下。总的来说,氟的腐蚀机制取决于氟与材料的相互作用方式,因此在处理与氟相关的腐蚀问题时,需要考虑材料的性质、使用条件以及腐蚀机制的特点。接下来我们会为大家分别介绍氟化工上中下游主要产业中的腐蚀,敬请期待!

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2024-05-07