20世紀(jì)60年代末，美國(guó)Gore公司采用機(jī)械拉伸方式開發(fā)出膨體聚四氟乙烯薄膜，產(chǎn)品名為GORE-TEX，它具有結(jié)點(diǎn)和纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)點(diǎn)由許多PTFE顆粒粘結(jié)在一起構(gòu)成，纖維是從PTFE顆粒中拉伸出來(lái)。20世紀(jì)70年代中期，Gore公司利用雙向拉伸技術(shù)開發(fā)出PTFE雙向拉伸微濾膜，并成功應(yīng)用于服裝面料、空氣過濾等行業(yè)。
膨體聚四氟乙烯膜簡(jiǎn)稱ePTFE膜，是一種新型高分子材料，具有微米或亞微米級(jí)的多孔立體網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu)，由PTFE樹脂經(jīng)拉伸、車削等特殊加工方法制成，在保持了PTFE優(yōu)良化學(xué)性能的同時(shí)，通過改變材料的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、厚度、表面幾何形狀，然后搭配不同特性的輔助材料，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能和用途。ePTFE膜具有高度化學(xué)穩(wěn)定性、耐高低溫、耐腐蝕、耐氣候、高潤(rùn)滑、良好的不粘附性、電絕緣性、生物相容性佳等優(yōu)良特性，是一種非常優(yōu)秀的防水、防塵、透氣材料。
ePTFE膜及其組件制造加工的主要原材料為PTFE樹脂、PP、PE等高分子原料，該類原材料屬于石油化工產(chǎn)品；由于其在聲、電、磁、熱等方面擁有特殊性能，ePTFE膜及其組件已廣泛應(yīng)用在了汽車、消費(fèi)電子、新能源、醫(yī)療、服裝、工業(yè)過濾、航空航天等領(lǐng)域。在世界范圍內(nèi)，北美和歐洲是世界主要的制造和消費(fèi)市場(chǎng)地區(qū)。?戈?duì)?，克拉克，圣戈班和唐納森是全球領(lǐng)先的膨體聚四氟乙烯微孔膜制造商。
膨體PTFE雖然在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了改變，但仍然保持PTFE的優(yōu)良化學(xué)性能，同時(shí)還擴(kuò)大了使用溫度范圍、提高了機(jī)械強(qiáng)度并增加了一些新的特性，如抗蠕變性能提高，膨脹系數(shù)減小，具有了多孔性、透氣性、疏水性及極高的韌性，而這些優(yōu)異的性能決定了它在各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。表1列出了膨體PTFE和其他PTFE的一些典型性能。
一、防水透濕織物
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ePTFE薄膜防水 透 濕 層 壓 織 物 首 先 由 美 國(guó)Gore公司研制成功。后來(lái)該面料被廣泛應(yīng)用于軍用民用領(lǐng)域，被譽(yù)為“世紀(jì)之布”。這種面料一般是以錦綸或滌綸機(jī)織物作表層，錦綸的經(jīng)編織物作里層，ePTFE薄膜作中間層，經(jīng)過層壓方法而制成的三層織物。ePTFE織物的防水性能是由它的性能與結(jié)構(gòu)共同決定的。一方面，ePTFE的表面能低，水在其表面的接觸角遠(yuǎn)大于90°，ePTFE表現(xiàn)出極強(qiáng)的疏水性，因此不易被水潤(rùn)濕。另一方面，ePTFE薄膜的微孔直徑極小，約是水蒸氣分子直徑5000倍，小水滴分子直徑的1/200，水滴無(wú)法透過薄膜但水蒸氣可以通過，所以ePTFE織物防水又透氣。由于其孔洞排列不規(guī)則，可以防風(fēng)，耐磨性也相對(duì)較強(qiáng)。同時(shí)由于ePTFE纖維呈現(xiàn)的高強(qiáng)度、低收縮、不粘性、抗紫外老化等優(yōu)良特性，使其成為了戶外運(yùn)動(dòng)服裝的首選面料。除此之外它還常被制成消防服，宇航服、醫(yī)用手術(shù)服、軍用作戰(zhàn)服、睡袋、輕便帳篷等。
二、消費(fèi)電子領(lǐng)域
膨體聚四氟乙烯膜層的一面上涂布有具有氣體分子微孔的涂層，可以達(dá)到50米水深以上不滲水，且能保證揚(yáng)聲器通話的音質(zhì)清晰不失真。
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在消費(fèi)電子領(lǐng)域，耐水壓透聲膜產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于華為、小米等智能可穿戴設(shè)備，近三年相關(guān)產(chǎn)品的復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)67%，
三、密封材料與航空航天
膨體PTFE在高溫高壓下有良好的抗蠕變松弛性能、較好壓縮回彈性能、優(yōu)異的耐介質(zhì)腐蝕性能、較高的抗拉強(qiáng)度，因此在密封領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。以膨體PTFE板材制備的密封墊片可以在很大范圍替代傳統(tǒng)PTFE密封材料，而膨體PTFE編織盤根也因其優(yōu)異的物理機(jī)械性能而大大提升了填料密封的使用壽命和密封效果，特別是幾年發(fā)展的填沖改性膨體PTFE密封材料更進(jìn)一步提高了材料的物理機(jī)械性能，能在更大領(lǐng)域滿足密封的需要。
飛機(jī)上設(shè)計(jì)了許多窗口和口蓋以便檢查飛機(jī)內(nèi)部的管路、設(shè)備以及系統(tǒng)的狀態(tài)。傳統(tǒng)的密封材料主要為橡膠，雖然橡膠的壓縮性良好，但其耐溫性和耐老化性較差，一旦老化就會(huì)失去彈性并出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，失去密封作用。飛機(jī)的油箱口蓋一直采用密封劑進(jìn)行密封，施工復(fù)雜，硫化時(shí)間長(zhǎng)，且在除去舊的硫化膠時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為飛機(jī)的地勤維修帶來(lái)麻煩。ePTFE作為近年來(lái)蓬勃發(fā)展的新型氟材料，在航空領(lǐng)域主要用作結(jié)構(gòu)密封，與傳統(tǒng)的密封材料相比，其優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：
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密度小，在飛機(jī)上使用可以獲得減重效果；
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使用溫度范 圍 寬；
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良好的耐老化型，蠕變性能；
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施工容易，維護(hù)簡(jiǎn)便；
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優(yōu)異的耐腐蝕性。
飛機(jī)上也有許多部件對(duì)密封性能提出了更高的要求，如系統(tǒng)維護(hù)面板、垂 直前面板、燈罩蓋、駕駛艙風(fēng)擋、雷達(dá)罩等。以往這些密封材料只能選用高性能橡膠密封圈，每次拆卸都需要換新，單個(gè)密封圈的成本高達(dá)千元以上，若更換為可重復(fù)使用的ePTFE后，可至少50次拆卸 后才需要更換，不僅提高了維護(hù)效率，更在很大程度上節(jié)約了成本，具有不可替代的地位。四、過濾材料
ePTFE微孔薄膜具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，耐高低溫性，且摩擦系數(shù)低，將其通過熱壓或粘合劑復(fù)合到傳統(tǒng)的濾料介質(zhì)表面，可以做成具有獨(dú)特性能的覆膜復(fù)合濾料。由于ePTFE孔多，孔徑?。讖皆?.3～10μm），因此微孔薄膜能夠攔截10μm以上的粉塵顆粒，而且薄膜表面極其光滑，很難形成很厚的粉塵層，清灰也比較容易。目前，ePTFE薄膜濾材已廣泛用于化工廠、發(fā)電廠、炭黑廠、水泥廠、噴漆廠等的煙道過濾、熱空氣過濾中。而且，該薄膜還能用于某些液體過濾，且通過對(duì)ePTFE膜進(jìn)行親水改性可以大大提高水的過濾性能。
五、建筑材料
高強(qiáng)度的ePTFE膜還常被應(yīng)用于建筑材料當(dāng)中。與其他建筑織物不同，ePTFE制品具有高的透光率與彎曲靈活度。燈光設(shè)計(jì)師可以利用其獨(dú)特的光學(xué)特性提高結(jié)構(gòu)的外觀，透射和反射多色照明已被用于提供室內(nèi)照明。ePTFE纖維不會(huì)因?yàn)閺澢鴵p壞。這使它可以應(yīng)用于開合式和臨時(shí)性結(jié)構(gòu)。而且由于ePTFE的不黏性賦予了它自清潔功能，雨水就可以把它沖刷干凈。若雨水的量不足以清洗積累的污染，肥皂、水和光可以成功地清除大部分雜質(zhì)。ePTFE材料使用壽命長(zhǎng)，許多有名的建筑都會(huì)采用ePTFE膜作為建筑采光頂?shù)哪げ牧希缥覈?guó)的國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”，美國(guó)明尼波利斯體育館等。
六、醫(yī)用生物材料
由于ePTFE良好的生物相容性、柔韌性及化學(xué)穩(wěn)定性，已逐漸發(fā)展成為一種重要的生物功能材料，目前，ePTFE材料已成功應(yīng)用于人造血管、心臟瓣膜、防護(hù)服、帳幕、傷口敷料、消毒器械、包裹材料等領(lǐng)域。
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另外，ePTFE在新能源發(fā)展中也具有很大發(fā)展前景，它可以作為駐極體材料，也可以作為質(zhì)子交換膜燃料電池中的質(zhì)子交換膜材料等使用。ePTFE膜還適用于CO2捕獲，氣體/蒸汽分離和溶劑過濾等。
