聚四氟乙烯在-196~260℃的温度范围内保持优异的机械性能，而全氟碳聚合物的特点之一是在低温下不脆。 PTFE在低于260℃的正常使用温度下具有良好的热稳定性，但在较高温度下会发生热降解。热降解率与温度、时间、压力和周围环境等因素有关。
高温下聚四氟乙烯的热量降解速度慢，释放微量分解产物。 PTFE在空气中的热降解速度比在真空中快，真空状态下的热降解产物几乎都是四氟乙烯单体，但在空气中的热降解产物非常复杂，除了四氟乙烯。除单体外，还包括氟光气、全氟异丁烯等。
聚四氟乙烯产品从 23°C 到 -196°C 收缩 2%，从 23°C 到 249°C 膨胀 4%，这是重要的设计和应用数据。 19°C的晶体转变点附近会发生较大的线膨胀变化，因此加工时应避免19°C，23~25°C操作更安全。
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