引言
从美国杜邦公司(Dupont)1945年开始生产聚四氟乙烯(PTFE) 至今已有76年历史。现在作为PTFE的重要产品聚四氟乙烯微孔薄膜(PTFE膜) 应用十分广泛，拓展的领域从生物工程到服装行业，从机械工业到石化，在环保行业中不仅可用于水处理工程，而且还可用于空气的微粒净化。
聚四氟乙烯膜的性能
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分子结构特点
图1 PTFE分子结构式
其特点是其中存在高含量的氟，由此产生高密度极性C-F键，分子结构稳定性好，聚合物链结构不活泼，不易发生化学反应。PTFE分子结构式的这些特点造成了其具有许多优越性。
由于氟原子的范德华半径（0.136nm）较大引起氟原子之间的排斥力较大，这使得PTFE大分子链的转动势垒要比聚乙烯大得多，所以可以预料PTFE链的柔曲性要比聚乙烯链小。这使PTFE具有很高的熔点和很高的熔融粘度。
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化学稳定性
PTFE每个碳原子连接的两个氟原子空间结构上对称，整个分子无极性C-F键的键能高且稳定，分子为螺旋形构型，C-C主分子链完全被F原子所遮蔽，所以PTFE具有极其优异的化学稳定性，被称为“塑料之王”。对化学腐蚀具有优良的性能，除在高温、高压条件下氟元素和熔融状态的碱金属对其有侵蚀作用，某些卤化胺还有芳香烃会使其有轻微的膨胀之外，其他许多物质，诸如强酸、强碱、强氧化剂、酮、醚、醇、油脂等即使在高温条件下也不会对其作用。
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热性能
PTFE熔点为327℃，分解温度为415℃，可在-250℃～260℃温度范围内长期使用，瞬间可耐300℃高温。简言之，其既能耐低温又能耐高温。但PTFE的一大缺点是：它在熔点以上时不会从高弹态转变到粘流态，即使升温到分解温度也不流动，这就使它不能采用一般热塑性材料的成型方法。PTFE的导热系数较低，导热性能较差。
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力学性能
由于PTFE分子链是非极性的，大分子之间的相互吸引力小；大分子链无支链且刚性较大，缠结很少，使得PTFE宏观上力学性能表现不佳。但PTFE具有较好的延展性，结晶度较低时，其延展性较好。PTFE的最佳刚性所对应的结晶度为75~80%，高于这个结晶度则PTFE的耐蠕变性随结晶度的进一步增加而减小。PTFE的耐疲劳性非常优异，即使材料遭到破坏后，材料仍然能保持物理的完整性，不会发生断裂。
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电学性能
在PTFE大分子链中，氟原子对称均匀分布，因而分子不带极性，使其具有优良的介电性能。该介电性能基本不受电场频率的影响，并且可以在较宽的温度范围内保持不变。此外，PTFE中空隙的存在也会使材料的耐电晕性降低。
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表面性能
PTFE的摩擦系数在高聚物中几乎是最低的，PTFE很难被普通液体所润湿，其临界表面张力为0.0185N/m，与水的接触角为108°。因此PTFE具有突出的不粘性，是极佳的防粘材料。但另一方面这种性能又使它极难与其它物质粘合，限制了其应用。
表1 PTFE的性能
聚四氟乙烯微孔膜的发展
20世纪60年代，美国DuPont公司首先采用单向拉伸的方法制得聚四氟乙烯微孔薄膜，但微孔的大小、空隙率和膜的强度都不理想。1973年美国Gore公司利用双向拉伸技术成功地开发了聚四氟乙烯微孔薄膜，标志着聚四氟乙烯微孔薄膜的产业化应用在技术上已经成熟。经过30多年的发展，聚四氟乙烯微孔薄膜作为一种新型的膜材料，在服用、产业用领域得到广泛的应用。聚四氟乙烯薄膜的双向拉伸工艺，使薄膜具有了良好的空隙特性，但同时使膜的机械性能具有了各向异性的特性。这种各向异性特性将直接影响薄膜的复合以及复合材料的使用性能。
我国聚四氟乙烯微孔薄膜的研究开展较晚，国外制造厂已将这些工艺实现自动化，国内在工艺设备上则还存在一定差距。
目前聚四氟乙烯微孔薄膜的生产工艺有压延膜法、车削膜法和拉伸膜法。拉伸膜法可以分为单向拉伸和双向拉伸，通过结构分析及实际测定，只有双向拉伸膜才具有良好的微孔结构。双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的生产工艺流程如图所示。
图2 双向拉伸聚四氟乙烯微孔薄膜的生产工艺流程
聚四氟乙烯微孔膜的制备
PTFE微孔膜的常规制作过程是将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得PTFE微孔膜。其工艺流程为：PTFE分散树脂、助推剂(选料)一混合一压延一双向拉伸一卷取。
基膜的制备：好的基膜必须厚薄均匀，结晶度和密度合理。基膜的质量直接影响成品的性能指标。制备基膜时，应注意以下几个因素：
原料的选择：PTFE树脂宜选用分子量较适宜的牌号，其性能可承受拉伸时高温条件下的高速应变而不断裂；助挤剂选用宜使树脂湿润、无毒、沸点高、易除去而无残留的物质。
配比：根据所用树脂及助挤剂牌号，按适当比例进行配制，助挤剂一般范围在12％～28％之间。
压缩比：压缩比也是影响产品性能指标的重要参数。压缩比大，纵向纤维化强度高，拉伸时不易断裂，易于连续生产，其产品强度也较大。压缩比过大，使挤出物太硬，不利于后续工序的正常生产。因此应根据树脂牌号、设备、生产工艺，合理选用压缩比。
拉伸温度和拉伸率：PTFE 微孔膜成型过程，在国外以双向拉伸即延伸的加工方法用得较多。PTFE在常温到327℃之间均可被拉伸，即低于熔点阶段的拉伸在高弹状态下进行。低温下拉伸会使薄膜破裂，导致拉伸无法进行，而高于327℃时，PTFE分子间的结晶状态变化成无定形，不能很好得到网状结构，故一般拉伸温度在40℃～327℃之间。
聚四氟乙烯微孔膜的应用
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用于粉尘分离的PTFE 过滤微孔膜
表2 微孔薄膜复合滤料主要技术性能指标
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用于水净化用的PTFE 微孔薄膜
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用于服装的PTFE 微孔薄膜
这种薄膜用于服装业，具有与一般服装功效完全不同的特用服装。用这种材料制成的服装具有不透水，只透气的功能。由于人体散发的水蒸汽是气相，因此可以散发出人体排出的汗液( 液态水) 。穿着这种服装的人在雨天也可行走，用于消防服更是可以大显身手。
由表2 数据可以看出，现在研究的超高温耐热炸药，主要是以熔点在350℃ 以下的单质炸药如PYX、PCS 等为原材料的混合炸药。其耐高温性能在250℃以下较为优良，但当温度超过300℃时，混合炸药的部分性能就受到影响。
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在医学材料中的应用
在医药、生物工程领域的无菌过滤中，PTFE微孔膜因其无相变、高效、节能、工艺简单、无二次污染等优点，在医用材料上也获得广泛应用，如手术服、手术巾、伤口敷料、消毒器械包裹材料等。
资料显示，在对500件手术服进行试验后发现，在抗血液渗透性方面，单层水刺非织造布手术服血液渗透感染率为9％，增强型非织造布手术服为5％，而采用聚四氟乙烯微孔薄膜复合的手术服则为2％。在舒适性方面，用聚四氟乙烯微孔薄膜复合的手术服穿着时和普通服装一样舒适。