你真的了解ePTFE吗?
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)的故事
1938年，杜邦公司发现了聚四氟乙烯(PTFE)，这是一种强大的合成聚合物，可以用于阀门、密封件、厨房烹饪用具等各种用途。
二十世纪五十年代末期，在杜邦公司工作的Bill观察到计算机行业有兴起之势，敏锐地洞察到把PTFE用作计算机电缆绝缘材料的商机。Bill听从自己的直觉，在妻子Vieve的敦促下，夫妻俩于1958年1月1日在家中的地下室创建了戈尔公司(W. L. Gore & Associates)。他们的首款产品是MULTI-TET™绝缘电线电缆。
作为PTFE绝缘电缆和电缆组件提供商，戈尔迅速取得了成功。在成立还不到两年时，戈尔就向科罗拉多州丹佛市售出了7.5英里长的带状电缆。1969年7月21日，戈尔电缆还在美国国家航空航天局（NASA）阿波罗11号任务中登上了月球。
虽然成绩不俗，但这时候，戈尔的故事才刚刚开始。
Bill和Vieve的儿子Bob于1963年加入了公司。Bob也是一位企业家和发明家。跟随父亲10年前的脚步，Bob于1969年开始研究PTFE，思考这种材料还有什么可能。他想着，如果PTFE可以拉伸，那么其中的空气量增加，就能让材料更轻盈、更柔韧、更具成本效益。
Bob对PTFE进行试验，试图将它拉伸。首先，他对棒状PTFE加热，然后慢慢从两端拉伸它，但棒条每次都会断开。
情急之下，Bob干脆对棒状PTFE来了一次加速拉伸。让他震惊的是，PTFE拉伸到了原始体积的十倍！
他很快认识到这意味着什么。这意味着更多的可能性！膨体材料含有70%的空气，可以让戈尔在膨体聚四氟乙烯(ePTFE)中填充辅助材料。ePTFE的轻度和强度都让人难以置信。它有多微孔结构，且用途百变。戈尔开始利用这种膨体聚合物材料的各种特性测试新概念，探索新的可能性。
在过去近半个世纪的时间里，戈尔利用ePTFE这项革命性的发现成果，对多个行业的应用进行了创新，包括过滤器、透气产品和其他容纳液体、固体和微粒的解决方案；保护智能手机音质的防水防尘透气产品；针对太空探索的ePTFE纤维面料；医疗产品(目前在全球的植入案例已超过4,000万)；以及防风、持久防水和透气的层压面料，为户外探险者带来无与伦比的舒适防护。
从性质上来看，ePTFE可称是一种万能材料。
ePTFE的具体介绍
e-PTFE是将PTFE树脂通过一定的生产加工工艺膨胀为一种多孔、低密度且高韧性的材料。所谓“膨化” ，是一种加工方法，它是让原料在加热、加压的情况下突然减压而使之膨胀。美国化学研究员威尔伯特戈尔在他的1972年的专利中使用了“膨化”这一词，在其“膨化”的描述中，材料在加工后比重降低，这样的微观结构被形容为“纤维的”。对于该项专利，威尔伯特戈尔的初衷是生产出一种便于使用的且保留PTFE优异品质的密封材料。在戈尔的第一项专利中介绍了通过挤出机来制作带状PTFE，随后转变成现在称之为膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)的产品。其实早在1969年，戈尔就发现了PTFE可制成多孔状材料，而强度几乎保持不变，且具有均一的截面形状，他还发现，高温下快速拉伸作用能生产出性能优越的产品。1976年，戈尔提出对多孔状的产品进行改进，但是减少对填料的需求，戈尔解释加工过程中减少填料不仅可以使加工成本更低，而且可降低杂质的风险。戈尔研究发现，当初始聚合物的结晶度超过98%时，可大幅改善膨化工艺。戈尔通过实验发现，单轴拉伸特别是在高比率扩张下不但可增加膨化聚四氟乙烯的孔隙率，同时也可增加聚合物强度。在PTFE最低结晶熔点条件下拉伸，结晶的聚合物无序程度增加，使非晶态结构含量增加。锁定晶粒和纤维，增强抗蠕变性，结果是材料的强度得到提高。在戈尔研究的基础上，研究人员现在可以用膨体材料制成薄膜，用于从其它的材料中分离出湿润性和非润湿性液体，包括腐蚀性的液体。与未膨化聚四氟乙烯相比，膨化聚四氟乙烯可以更容易与其它材料粘合，由此证明膨体材料耐热性得到增强。由于e-PTFE具有PTFE材料的优良综合性能，且使用温度范围更大，机械强度更高，并具有多孔性、透气性、疏水性和极好的柔韧性等一些新特性，在医疗、环保、纺织服装、石油、化工、新能源等领域得到广泛应用。此外，将e-PTFE与特定的基布材料复合制备性能优异的高分子复合材料，还可成功地应用于节能减排、PM2.5颗粒物过滤、水净化、人造器官等方面，目前e-PTFE引起越来越多的关注和重视。
ePTFE的SEM图像
烧结PTFE的SEM图像
属性
高多孔性
低多孔性
连续长度
清洁(无气泡)
无微粒
耐高温使用
耐低温使用
易于加工成型
生物相容性
高比表面积
化学惰性
低摩擦系数
高附加负荷能力
抗紫外线
不易燃
声传输
性能特点
导电性
导热性
催化活性
化学活性
吸附性
磁化活性
抗菌功能性
气味吸收性
辐射阻抗性
反射性
选择性渗透能力
透明性/不透明性
尺寸稳定性
低介电常数
各种硬度与刚度
低/高表面能
高/低抗磨损性
非渗透防护性
可控液体流量
多领域应用
高性能织物
e-PTFE薄膜具有轻薄、耐用、防水、防风等特点，可以加工成各种不同透水性或“透气性”等级的织物，是既舒适又具有保护功能的独特的高性能织物。
e-PTFE织物已经广泛应用于医务人员、消防人员、军事和应急人员以及徒步旅行、滑雪、骑自行车、打高尔夫球等多种室内与室外领域。
医疗植入物
因为膨体聚四氟乙烯(ePTFE)是纯惰性的，所以e-PTFE的医疗产品具有非常强的生物适合性，不会引起机体的排斥。膨体聚四氟乙烯(ePTFE)具有多微孔结构，可以用于多种康复解决方案，包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合，从而使医生和病人都能从中获益。e-PTFE的医疗产品能够与机体本身的组织协调共处，并恢复其正常功能。
含氟聚合物纤维
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)纤维具有高强度、低收缩、抗磨损等特性，并且具有极强的抗紫外线性能，从而保证其在极端环境中具有良好的稳定性和完整性。
这种纤维的用途非常广泛，可以编织、纺织、辫织或缝纫成多种织物，包括压缩包装、缝纫用线、建筑织物和牙线等等。
垫圈与密封剂
膨体聚四氟乙烯具有良好的抗化学药品、抗磨损特性和极强的耐高温、低温能力，非常适用于工业液体的运输和密封。
e-PTFE垫圈和密封产品，包括平板型、薄带型以及现场成型的密封剂等，适用于任何尺寸或规格的法兰盘。
工业薄膜技术
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜可以加工成各种独特的微结构，从而生产出一系列的高性能过滤器介质，其微孔可以阻挡各种微粒而允许空气通过。e-PTFE独特的化学惰性和热稳定性使其非常适用于苛刻的化学药品和高温等过滤条件。
e-PTFE过滤袋、过滤盒、微过滤薄膜、过滤孔和吸附产品可以解决多种污染控制和处理难题，其工业应用范围包括化工厂、焚化炉、食品与药品制造、铸造等等。
电子设备的高级介质材料
膨体聚四氟乙烯(ePTFE)固有的低损耗与介电常数使其成为电线和电缆的理想绝缘材料：其独特的多孔结构可以使损耗和失真降至最低并使信号以近光速的速度进行传输，并且具有热稳定性和机械柔韧性。同时，膨体聚四氟乙烯(ePTFE)还可以降低总体互连的尺寸和重量，是一种良好的填充介质材料。
和e-PTFE有关的电子产品包括铜芯电缆和光纤电缆、电缆系统、印刷电路板材料、导电界面产品和屏蔽垫圈等，广泛应用于电信、计算机、测试与测量、国防、航空与航天市场等诸多高性能、高挑战性的领域。
