polytetrafluoroethylene (PTFE) هو بوليمر الكربون والفلور. هذه المادة لديها الاسم الأكثر دراية: تفلون.
تشمل خصائص PTFE:
خصائص ميكانيكية ممتازة (<1 ٪)
مقاومة التآكل الصخري الكيميائي
مقاومة الحرارة
أدنى معاملات الاحتكاك
خصائص غير عصا (يقاوم درجات حرارة عالية مستمرة من 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية))
ارتداء المقاومة
نقطة انصهار عالية
تمنح خصائص PTFE الممتازة مجموعة واسعة من التطبيقات ، ويتم استخدامها بشكل شائع كطلاء غير لاصقة لأدوات الطهي. تتيح مقاومة التآكل الأفضل لـ PTFE أن يتم دمجها مع مواد مختلفة من خلال بلمرة المستحلب أو معالجة بلمرة التعليق لتشكيل منتجات صناعية عالية المقاومة للحرارة مع خصائص ميكانيكية ممتازة ، مثل عزل الأسلاك ، وأحزمة الناقل من فئة الطعام ، والأقمشة المرنة غير الحميمة ، إلخ.
ما هو PTFE؟
تم اكتشاف polytetrafluoroethylene في عام 1938. وقد اكتشفه في الأصل الكيميائي الأمريكي روي ج. بلانكيت (1910-1994) عندما كان يحاول صنع مبرد مجمع جديد للكربون والفلور. الناس في ذلك الوقت لم يفكروا في هذا المنتج العادي. سيؤثر المحفزات الغريبة على كل جانب من جوانب العالم.
في عام 1941 ، حصل DuPont على براءة اختراع لهذا المنتج وسجل علامة تجارية تحت اسم Teflon 'في عام 1944.
في الوقت الحاضر ، تم استخدام polytetrafluoroethylene على نطاق واسع في العديد من مجالات الإنتاج والحياة. في صناعة تقديم الطعام ، يتم استخدام أجهزة الطهي المطلية PTFE على نطاق واسع ؛ في صناعة الملابس ، تستخدم جميع الملابس المقاومة للبرد من العلامات التجارية مثل Helikon و Carinthia كلها PTFE كطبقة طلاء أو خارجية. ، من أجل تحقيق القدرة على تحمل البرد الشديد البالغ -30 درجة مئوية ؛ في المجال العسكري ، يتم استخدام مواد PTFE ذات الخسارة المنخفضة ، والخصائص العازلة الممتازة ، والاتساق الجيد ، والخصائص الكيميائية المستقرة ، ولا يوجد امتصاص الرطوبة تقريبًا في ألواح رادار التردد العالي. في المجال الطبي ، تستخدم مواد PTFE أيضًا على نطاق واسع في أجزاء الجسم الاصطناعية.
ماذا تمثل PTFE؟
يرمز PTFE إلى polytetrafluoroethylene ، المصطلح الكيميائي للبوليمر (C2F4) n.
تشير هذه المادة عمومًا إلى أي بليرة الاصطناعية ذات العلامات التجارية PTFE. الخصائص الرئيسية للبوليتلفلورو إيثيلين هي كما يلي:
الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل (° F /° C): 500/260
قوة الشد عند الاستراحة (PSI): 4000
ثابت العزل الكهربائي (KV/MIL): 3.7
النسبة: 2.16
استطالة عند الاستراحة: 350 ٪
الشاطئ د صلابة: 54
إن PTFE polytetrafluoroethylene المستخدم على نطاق واسع مع الخصائص المذكورة أعلاه لديها بالفعل عدد لا يحصى من العلامات التجارية ، والعلامات التجارية الرئيسية هي كما يلي:
Teflon®: Chemours
Fluon®: AGC Ltd
Dyneon®: 3M
Polyflon: Daikin Industrial Co. ، Ltd.
Algoflon: Solvay Ltd.
PTFE الهيكل الكيميائي
polytetrafluoroethylene هو بوليمر خطي يتكون من ذرات الكربون (C) والفلور (F) ، مع الصيغة الكيميائية (C2F4) n ، حيث N هو عدد وحدات المونومر.
يمكن التعبير عن بنية PTFE على النحو التالي: -CF2-CF2-CF2-CF2--
تتكون السلسلة الطويلة من جزيئات PTFE من ذرات الكربون ، كل منها مرتبط بذرتين فلور.
تغطي ذرات الفلور تقريبًا سطح ذرات الكربون لسلسلة البوليمر الحلزونية. ذرات الكربون تشكل السلسلة الرئيسية لسلسلة البوليمر. تشكل ذرات الفلور بنية تشبه الدرع حول ذرات الكربون ، والتي تحمي ذرات الكربون الداخلية.
هذا الترتيب الفريد للذرات يعطي PTFE خصائصه الاستثنائية. يساهم هذا الهيكل الجزيئي في الخواص الفيزيائية والكيميائية التي لا مثيل لها في PTFE.
ما هي مادة تفلون؟
Teflon عبارة عن بيلور بوليمر بالحرارة ، واختصار Teflon هو PTFE (polytetrafluoroethylene).
Teflon هي علامة تجارية لـ Chemours ، ومع ذلك ، يمكن أيضًا شراء PTFE من شركات أخرى غير Chemours.
Teflon هي مادة شائعة بسبب احتكاكها المنخفض ، ومقاومة درجة الحرارة العالية ، والمقاومة الكيميائية.
هو Teflon PTFE
بالطبع ، Teflon عبارة عن مادة بوليمر بلمرة من tetrafluoroethylene وهي نوع من المواد المملوءة. اسمها الكيميائي هو polytetrafluoroethylene (PTFE).
بنية تفلون الكيميائية فريدة من نوعها للغاية. التركيب الجزيئي هو أن F (ذرات الفلور) يحل محل جميع H (ذرات الهيدروجين) على سلسلة C. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن نصف قطر ذرة الفلور أكبر بكثير من نصف قطر ذرة الكربون ، فإن التنافر بين الذرات كبير جدًا ، لذلك لن يعجبه ذرات الهيدروجين ، يمكن ترتيبها في طائرة ، وبالتالي فإن ذرات الفلور للوصول إلى أعلى تقريبًا للف ذرات الكربون ، بحيث لا يمكن أن يتواصل العالم الخارجي إلا مع الفلور الخامل النسبي.
مع حاجز ذرة فلور قوي ، يكون بنية بوليمر تفلون مستقرة نسبيًا مقارنة بالمواد الأخرى.
خصائص تفلون
PTFE هو البلمرة البلمرة من مونومر tetrafluoroethylene. إنه شمع شفاف أو غير شفاف يشبه PE. تبلغ كثافتها 2.2 جم/سم 3 ومعدل امتصاص الماء أقل من 0.01 ٪.
يشبه التركيبة الكيميائية لبوليمر PTFE PE ، باستثناء أن جميع ذرات الهيدروجين في البولي إيثيلين يتم استبدالها بذرات الفلور. نظرًا لارتفاع طاقة الرابطة والأداء المستقر لربط CF ، فإنه يحتوي على مقاومة تآكل كيميائي ممتازة ويمكنه تحمل جميع الأحماض القوية (بما في ذلك Aqua Regia) باستثناء المعادن القلوية المنصهرة ، والوسائط المؤكسدة ، وهيدروكسيد الصوديوم فوق 300 درجة مئوية. وكذلك آثار المواد المؤكسدة القوية ، وتقليل العوامل والمذيبات العضوية المختلفة.
الذرة F في جزيء PTFE متماثل ، والعنصرين في رابطة CF مرتبطين تساهميًا. لا توجد إلكترونات حرة في الجزيء ، مما يجعل الجزيء بالكامل محايدًا. لذلك ، لديها خصائص عازلة ممتازة ، ولا تتأثر عزلها الكهربائي بتأثير البيئة والتردد.
خصائص تفلون الفيزيائية
تقاوم حجمها أكبر من 1017 ، وفقدانها العازلة صغيرة ، وجهده المكسور مرتفعًا ، ومقاومة القوس جيدة ، ويمكن أن تعمل في بيئة كهربائية تبلغ 250 درجة مئوية. نظرًا لعدم وجود روابط هيدروجين في الهيكل الجزيئي لـ PTFE ، فإن الهيكل متماثل ، وبالتالي فإن تبلور درجة التبلور مرتفعة للغاية (عمومًا ، بلغة 55 ٪ ~ 75 ٪ ، وأحيانًا تصل إلى 94 ٪) ، مما يجعل PTFE مقاومًا للغاية للحرارة. درجة حرارة الانصهار هي 324 درجة مئوية ، ودرجة حرارة التحلل هي 415 درجة مئوية ، ودرجة حرارة الاستخدام القصوى هي 250 درجة مئوية. إنها هشة ، درجة الحرارة -190 درجة مئوية ، ودرجة حرارة التشوه الحراري (تحت 0.46 ميجا باسكال) هي 120 درجة مئوية.
تفلون مادة لديها خصائص ميكانيكية جيدة. تبلغ قوتها الشد 21 ~ 28MPa ، وهي قوة الانحناء هي 11 ~ 14mPa ، والاستطالة هي 250 ٪ ~ 300 ٪ ، ومعاملات الاحتكاك الديناميكية والثابتة ضد الصلب كلاهما 0.04 ، وهو أفضل من النايلون ، polyformaldehyde ، والبولي إيثيلين. معامل احتكاك البلاستيك البارد صغير.
PTFE النقي لديه قوة منخفضة ، ومقاومة ارتداء سيئة ، ومقاومة زحف سيئة. عادة ما يكون من الضروري إضافة بعض الجزيئات غير العضوية إلى بوليمر PTFE ، مثل الجرافيت ، مجموعة ثاني كبريتيد ، أكسيد الألومنيوم ، الألياف الزجاجية ، ألياف الكربون ، وما إلى ذلك لتحسين خصائصه الميكانيكية. ، ويمكن أيضًا توسيعها عن طريق التعاون مع البوليمرات الأخرى مثل البوليفينيلاز (PHB) ، وكبريتيد البوليفينلين (PFS) ، والبولي إيثيلين غليكول (PEEK) ، والبولي إيثيلين/البروبيلين كوبوليمر (PFEP) ، وما إلى ذلك.
كيف يتم صنع تفلون
تستخدم عملية التصنيع الكلوروفورم كمواد خام ، وتستخدم حمض الهيدروفلوريك اللامائي للفلور الكلوروفورم ، ودرجة حرارة التفاعل أعلى من 65 درجة مئوية ، وتستخدم خماسي كلوريد أنتيمون كمحفز ، وأخيراً تستخدم التكسير الحراري لإنتاج رباعي الستراتفورون.
يتم إنتاج Aokai باستخدام بلمرة التعليق أو بلمرة المستحلب.
تحضير مونومر tetrafluoroethylene
من الناحية الصناعية ، يتم استخدام الكلوروفورم كمواد خام ، ويستخدم حمض الهيدروفلوريك اللامائي لتلميع الكلوروفورم ، وتكون درجة حرارة التفاعل أعلى من 65 درجة مئوية ، ويتم استخدام الخماسي الصغار أنتيمون كحافز ، وأخيراً يتم إنتاج رباعي الفلورو إيثيلين عن طريق التكسير الحراري. يمكن أيضًا إنتاج Tetrafluoroethylene عن طريق رد فعل الزنك مع Tetrafluorodichloroethane في درجات حرارة عالية.
تحضير polytetrafluoroethylene
في غلاية بلمرة المينا أو الفولاذ المقاوم للصدأ ، يتم استخدام الماء كمتوسطة ، ويستخدم البوتاسيوم كبريتات البوتاسيوم كبادئ ، ويستخدم ملح حمض الكربوكسيل بوب بوكسيلي كأركان مشتتة ، ويستخدم الفلوروكربون كأحد الثبات ، ويتم استقرار التيترابلورو إيثيلين للحصول على بولي إيثيلين رفيع. tetrafluoroethylene.
أضف العديد من الإضافات إلى غلاية التفاعل ، ويدخل المونومر tetrafluoroethylene غلاية البلمرة في مرحلة الغاز. اضبط درجة الحرارة في الغلاية إلى 25 درجة مئوية ، ثم أضف كمية معينة من المنشط (Metabisulfite الصوديوم) لبدء البلمرة من خلال نظام الأكسدة. أثناء عملية البلمرة ، تتم إضافة المونومرات بشكل مستمر ، ويتم الحفاظ على ضغط البلمرة عند 0.49 ~ 0.78mpa. يتم تخفيف التشتت الذي تم الحصول عليه بعد البلمرة إلى تركيز معين بالماء ، ويتم ضبط درجة الحرارة إلى 15 ~ 20 درجة مئوية. بعد التجميع مع التحريك الميكانيكي ، يتم غسله بالماء وتجفيفه ، أي أن هذا المنتج يتم الحصول عليه على أنه راتنج حبيبات دقيق.
هل تفلون آمن؟
طلاء تفلون نفسه آمن: مادة تفلون نفسها غير سامة ، ولن تتحلل ، ولن تسبب مخاطر صحية. ربما يرجع ذلك إلى أن بنيةه الجزيئية غير قابلة للذوبان بشكل أساسي في المواد الكيميائية الحقيقية ، ناهيك عن هضمها وامتصاصها من قبل جسم الإنسان.
الخصائص الفريدة لـ PTFE تجعلها تستخدم على نطاق واسع في العمليات الصناعية والبحرية مثل الصناعة الكيميائية والبترول والمنسوجات والغذاء وصناعة الورق والطب والإلكترونيات والآلات.
تطبيق polytetrafluoroethylene (PTFE) في خصائص مكافحة التآكل:
نظرًا للعيوب في مقاومة التآكل من الفطاس والزجاج والسبائك المعدنية والمواد الأخرى ، من الصعب تلبية البيئة القاسية حيث تتعايش درجة الحرارة والضغط والوسائط الكيميائية ، والخسائر الناتجة تنذر بالخطر للغاية. في حين أن مادة PTFE لديها مقاومة ممتازة للتآكل ، فإن polytetrafluoroethylene يستخدم المواد الرئيسية المقاومة للتآكل في الصناعات البترولية والكيميائية والمنسوجات وغيرها من الصناعات.
تشمل التطبيقات المحددة: أنابيب التسليم ، وأنابيب العادم ، وأنابيب البخار لنقل الغازات المسببة للتآكل ، وأنابيب زيت عالية الضغط لمطاحن المتداول ، والأنابيب العالية والمتوسطة والضغط المنخفضة للأنظمة الهيدروليكية للطائرات وأنظمة الصحافة الباردة ، وأبراج التقطير ، والمبادلات الحرارية ، والغلايات ، والبرج والخزانات. إن أداء أختام المعدات الكيميائية مثل البطانات والصمامات له تأثير كبير على كفاءة وأداء الجهاز والمعدات بأكملها. تتميز مادة PTFE بخصائص مقاومة التآكل ، ومقاومة الشيخوخة ، ومعامل الاحتكاك المنخفض وعدم العجز ، ونطاق درجة الحرارة الواسعة ، والمرونة الجيدة ، مما يجعلها مناسبة للغاية لتصنيع الأختام ذات متطلبات مقاومة التآكل عالية ودرجات حرارة التشغيل التي تتجاوز 100 درجة. مثل أختام الشفاه المحببة من الآلات ، والمبادلات الحرارية ، والأوعية ذات الضغط العالي ، والأوعية ذات القطر الكبير ، والصمامات ، ومضخات ، وأختام أوعية التفاعل الزجاجي ، والشفارات المسطحة ، والشفارات ذات القطر الكبير ، والأعمدة ، وقضبان المكبس ، وقضبان الصمام ، ومضخات تروس الدودة ، وخاتم القضبان ، إلخ.
2. يتم استخدام أداء الاحتكاك المنخفض من polytetrafluoroethylene (PTFE) في تطبيقات الحمل.
أجزاء الاحتكاك في بعض المعدات ليست مناسبة للتزييت ، مثل الحالات التي سيتم فيها إذابة الشحوم التي تشحم بالشحم بواسطة المذيبات وتصبح غير فعالة ، أو في صناعة الورق ، والمستحضرات الصيدلانية ، والمنسوجات ، وما إلى ذلك. وذلك لأن معامل الاحتكاك لهذه المادة هو الأدنى بين المواد الصلبة المعروفة. تشمل استخداماتها المحددة محامل للمعدات الكيميائية ، وآلات صنع الورق ، والآلات الزراعية ، كحلقات مكبس ، قضبان دليل الأدوات الآلية ، وحلقات التوجيه. يتم استخدامها على نطاق واسع في مشاريع البناء المدني كشرائح دعم للجسور ، وترمسات سقف هيكل النفق ، وخطوط الأنابيب الكيميائية الكبيرة ، وخزانات التخزين. الكتل ، وكذلك تستخدم كدعم الجسر وتدوير الجسر ، إلخ.
3. فرضيات من polytetrafluoroethylene (PTFE) في التطبيقات الإلكترونية والكهربائية.
إن الخسارة المنخفضة المتأصلة والثابتة العازلة الصغيرة لمواد PTFE تمكن من تحويلها إلى الأسلاك المينا للاستخدام في المحركات الصغيرة ، والمزدوجات الحرارية ، وأجهزة التحكم ، وما إلى ذلك ، فيلم العزل الكهربائي PTFE ، إنه مادة عازلة مثالية لتصنيع تكوينات التصنيع ، وخطوطات الراديو العازلة ، والمحولات والمحولات. وهي أيضًا واحدة من المواد التي لا غنى عنها للمكونات الإلكترونية الصناعية مثل الطيران والفضاء. إن استخدام أفلام الفلور البلاستيكية له نفاذية عالية للأكسجين والنفاذية العالية لبخار الماء. يمكن استخدام هذه النفاذية الانتقائية للنفاذية الصغيرة لتصنيع أجهزة استشعار الأكسجين. يمكن استخدام خصائص الفلوروباليت التي تسبب انحراف الشحنة القطبية تحت درجة حرارة عالية والضغط العالي لتصنيع الميكروفونات ، والمكبرات الصوت ، والأجزاء على الروبوتات ، وما إلى ذلك ، ويمكن استخدام انكسارها المنخفض. يمكن أن تصنع خصائص الكفاءة العالية الألياف البصرية.
4. التطبيق من polytetrafluoroethylene (PTFE) في الطب الطبي.
مادة PTFE الموسعة خاملة بحتة ولديها القدرة على التكيف البيولوجي القوي للغاية. لن يسبب الرفض من قبل الجسم وليس له آثار جانبية فسيولوجية على جسم الإنسان. يمكن تعقيمها بأي طريقة. يسمح هيكلها الدقيق بالاستخدام في مجموعة متنوعة من حلول إعادة التأهيل ، بما في ذلك الأوعية الدموية الاصطناعية والبقع لتجديد الأنسجة الرخوة والغرز الجراحي للعمليات الجراحية الوعائية والقلب والعامة.
5.Plication من خصائص مضادة للوسائد من polytetrafluoroethylene (PTFE).
تحتوي مادة PTFE على أصغر توتر سطحي بين المواد الصلبة ولا تلتزم بأي مادة. كما أن لديها خصائص مقاومة عالية ومنخفضة لدرجات الحرارة والختام الكيميائي ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات مثل التصنيع. تستخدم المقالي غير القصوى على نطاق واسع في تطبيقات مكافحة لاصقة. تتضمن العملية المضادة للزواج أساسًا نوعين: تثبيت ورقة PTFE على الركيزة ووضع طلاء PTFE أو الورنيش المدمج مع الزجاج على الركيزة من خلال انكماش الحرارة.
على الرغم من أن مواد PTFE لا تزال تواجه مشكلة عالية الصعوبة في اللحام ، مع تقدم التكنولوجيا ، فإن طرق التوليف الجديدة ستحل قريبًا نقاط الألم في PTFE وتطبيق PTFE على مجموعة واسعة من الحقول.
