PTFE聚四氟乙烯迎来风口----5G关健材料之一

2019-08-06 00:00:00 733

聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene,简写为PTFE),具有优异的介电性能,耐化学腐蚀,耐热,阻燃,高频率范围内介电常数和介电损耗小且变化小,但由于聚四氟乙烯熔融状态下具有高粘度,因而常用模压和烧结等方法成型

中文名:聚四氟乙烯 PTFE

别    称:特氟龙、铁氟龙

化学式:-(CF2-CF2)n-

分子量:100.015612 (C2F4)

CAS登录号:9002-84-0


熔    点:327℃

密    度:2200kg/m3

外    观:白色固体

安全性描述:S24/25

危险性描述:R41


聚四氟乙烯被称“塑料王”,氟树脂之父罗伊·普朗克特1936 年在美国杜邦公司开始研究氟利昂的代用品,他们收集了部分四氟乙烯储存于钢瓶中,准备第二天进行下一步的实验,可是当第二天打开钢瓶减压阀后,却没有气体溢出,他们以为是漏气,可是将钢瓶称量时,发现钢瓶并没有减重。他们锯开了钢瓶,发现了大量的白色粉末,这是聚四氟乙烯。

中文商品名“特氟隆”(teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,其结构简式为 -[-CF2-CF2-]n- ,具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性,是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一,除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外,能耐其它一切化学药品,在王水中煮沸也不起变化,广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异(能在正250℃至负180℃的温度下长期工作)。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。使用温度 -190~250℃,允许骤冷骤热,或冷热交替操作。压力 -0.1~6.4Mpa。

它的产生解决了化工、石油、制药等领域的许多问题。聚四氟乙烯密封件、垫圈、垫片. 聚四氟乙烯密封件、垫片、密封垫圈是选用悬浮聚合聚四氟乙烯树脂模塑加工制成。聚四氟乙烯与其他塑料相比具有耐化学腐蚀的特点,它已被广泛地应用作为密封材料和填充材料。分散液可用作各种材料的绝缘浸渍液和金属、玻璃、陶器表面的防腐涂层等。各种聚四氟圈、聚四氟垫片、聚四氟盘根等广泛用于各类防腐管道法兰密封。


如今,各类塑料王制品已在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中起到了举足轻重的作用。聚四氟乙烯(PTFE)使用条件行业 化工、石化、炼油、氯碱、制酸、磷肥、制药、农药、化纤、染化、焦化、煤气、有机合成、有色冶炼、钢铁、原子能及高分子过滤材料、高纯产品生产(如离子膜电解),粘稠物料输送与操作,卫生要求高度严格的食品、饮料等加工生产部门。

聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。聚四氟乙烯具有一系列优良的使用性能:

耐高温:长期使用温度200~260度;

耐低温:在-100度时仍柔软;

耐腐蚀:能耐王水和一切有机溶剂;

耐气候:塑料中最佳的老化寿命;

高润滑:具有塑料中最小的摩擦系数(0.04);

不粘性:具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质;

无毒害:具有生理惰性;优异的电气性能,是理想的C级绝缘材料,报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压;比冰还要光滑。

聚四氟乙烯的摩擦系数极小,仅为聚乙烯的1/5,这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。聚四氟乙烯在-196~260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能,全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。PTFE密度较大,为2.14-2.20g/cm,几乎不吸水,平衡吸水率小于0.01%。聚四氟乙烯是典型的软而弱聚合物,大分子间的相互引力较小,刚度、硬度、强度都较小,在应力长期作用下会变形。


PTFE

5G

材料应用方向


随着5G通信技术的不断发展,相应高频低介电材料的需求也日益增长。氟材料绝缘性优异,不易被高频电波干扰,含氟聚合物在高频条件下具有良好的低介电性能、低损耗因子,能够为数据中心、信号发射塔及个人电子设备提供超高频和高速性能。因此,随着5G的加速推进,市场对高性能氟聚合物的需求也在不断增长。

5G主要应用

主要应用5G通信高速线缆、半导体、PCB和天线组件。

一、高频高速线缆
聚四氟聚合物树脂可提升线缆绝缘部件和护套的电气性能,并为其提供无与伦比的防火安全性,这些特性对于局域网(LAN)、数据中心及其他高性能电信应用的布线系统(如高速线缆)而言至关重要。所以多功能、数据传输量大、高清的高频传输线路上会采用含氟聚合物。
二、半导体制造
5G正在影响半导体行业的发展,并改变该行业的需求。聚四氟聚合物在半导体制造工艺中也发挥着重要作用。
三、PCB和天线组件
在 5G 时代,印刷电路板(PCB)将高度依赖高性能氟聚合物材料,可以提高5G传输的质量,PTFE用于PCB和天线系统中的预浸组件,实现高频连接。

5G基站建设催生PTFE用量需求

5G时代,基站架构由4G方案(天馈系统+RRU+BBU)向5G天馈一体化方案(AAU+DU+CU)演化。由于天线系统集成度要求变高,5G基站AAU中以高频PCB取代4G传统馈电网络。随着5G频谱逐渐向高频段延伸,催生大量高频PCB的用量需求,5G基站PCB所用基材高频覆铜板将有望逐步实现对传统FR-4覆铜板的替代。

国产替代:海外巨头长期占据,本土企业有望突破

高频PCB产业链下游基站端的硬件架构升级,向中游的高频覆铜板、上游原材料铜箔、玻璃纤维布、包括PTFE在内的特殊树脂及其他化工材料传导增量需求。海外企业长期占据PCB产业链上游PTFE材料和中游高频覆铜板市场。

目前,中国大陆地区PCB产业已占半壁江山,PCB产业东移趋势持续,国内PCB上游厂商进军高频覆铜板及PTFE领域,与海外企业的差距逐步缩小,有望在5G建设中逐步实现国产替代。


5G引领高频覆铜板崛起,PTFE用量同步攀升

5G时代,PCB产业链下游基站端建设催生大量高频覆铜板需求,将同步推动PTFE材料量价齐升。从“量”角度看,我们预测5G基站是4G基站数量的1.3至1.5倍,5G时代高频PCB成为馈电网络,新增高频覆铜板的用量叠加天线振子需求。从“价”角度看,我们预测国内5G建设高峰期对于高频覆铜板的需求量有望达到13亿元/年,以国产价格及10mil规格测算,到2025年5G基站AAU中PTFE的增量市场空间超过23亿元,高峰期超过5亿元/年。


聚四氟乙烯覆铜板

聚四氟乙烯覆铜板主要有:

Ø 聚四氟乙烯乳液多次浸渍纤维布,烘烤后将氟树脂烧结成膜,并与玻纤布紧密结合得到树脂含量较高的浸渍片,将浸渍片叠配起来,并在两面覆上铜箔,进行层压得到聚四氟乙烯覆铜板;


Ø 将氟树脂膜和经过氟树脂乳液浸渍的玻璃纤维布叠合得到一定厚度和树脂含量的绝缘层,绝缘层两面覆盖铜箔进行层压,制得聚四氟乙烯覆铜板;

Ø 短玻纤混合增强聚四氟乙烯树脂通过压延/模压等方法压成片材,再覆铜箔压制烧结成聚PTFE覆铜板;

Ø 采用陶瓷粉末改性聚四氟乙烯树脂得到复合基板材料用于制作覆铜板。


目前含陶瓷填料或玻璃布增强的PTFE在对于介电性能要求较高的基站天线、毫米波雷达等领域应用较为普遍。




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