Политетрафторэтилен (ПТФЭ) - палімер вугляроду і фтору. Гэты матэрыял мае самае звыклае назву: тефлон.
Уласцівасці ПТФЭ ўключаюць:
Выдатныя механічныя ўласцівасці (<1%)
Хімічная інэртнасць Каразійная стойкасць
Тэрмаўстойлівасць
Самыя нізкія каэфіцыенты трэння
Антыпрыгарныя ўласцівасці (вытрымоўвае працяглыя высокія тэмпературы 500°f (260°c))
Зносаўстойлівасць
Высокая тэмпература плаўлення
Выдатныя ўласцівасці PTFE даюць яму шырокі спектр прымянення, і ён найбольш часта выкарыстоўваецца ў якасці антіпрігарная пакрыцця для посуду. Больш высокая зносаўстойлівасць PTFE дазваляе камбінаваць яго з рознымі матэрыяламі шляхам эмульсійнай полімерызацыі або апрацоўкі суспензійнай полімерызацыі для атрымання высокай тэрмаўстойлівасці прамысловых вырабаў з выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі, такіх як ізаляцыя правадоў, харчовыя канвеерныя стужкі, гнуткія антіпрігарная тканіны і г.д.
![2]()
Політэтрафтарэтылен быў адкрыты ў 1938 годзе. Першапачаткова яго адкрыў амерыканскі хімік Рой Дж. Планкет (1910–1994), калі ён спрабаваў стварыць новы холадагент з вугляроду і фтору. Людзі ў той час не падумалі б пра гэты звычайны прадукт. Дзіўныя каталізатары будуць уплываць на ўсе аспекты свету.
У 1941 годзе кампанія DuPont атрымала патэнт на гэты прадукт і зарэгістравала гандлёвую марку пад назвай «Тэфлон» у 1944 годзе.
У наш час политетрафторэтилен знайшоў шырокае прымяненне ў многіх галінах вытворчасці і жыцця. У сферы грамадскага харчавання шырока выкарыстоўваецца посуд з тэфлонавым пакрыццём; у швейнай прамысловасці верхняя холадаўстойлівая вопратка такіх брэндаў, як HELIKON і Carinthia, выкарыстоўвае PTFE у якасці пакрыцця або вонкавага пласта. , каб дасягнуць здольнасці супрацьстаяць моцным маразам да -30°C; у ваеннай сферы матэрыялы з ПТФЭ з нізкімі стратамі, выдатнымі дыэлектрычнымі ўласцівасцямі, добрай кансістэнцыяй, стабільнымі хімічнымі ўласцівасцямі і амаль адсутнасцю паглынання вільгаці шырока выкарыстоўваюцца ў высокачастотных радарных панэлях. У медыцынскай сферы матэрыялы з ПТФЭ таксама шырока выкарыстоўваюцца ў штучных частках цела.
![3]()
PTFE расшыфроўваецца як політэтрафтарэтылен, хімічны тэрмін для палімера (C2F4)n.
Гэты матэрыял звычайна адносіцца да любога сінтэтычнага фторпалімера маркі ПТФЭ. Асноўныя характарыстыкі политетрафторэтилена наступныя:
Максімальная працоўная тэмпература (°F /°C): 500/260
Мяжа трываласці на разрыў (PSI): 4000
Дыэлектрычная пранікальнасць (кВ/міл): 3,7
Прапорцыя: 2,16
Падаўжэнне пры разрыве: 350%
Цвёрдасць па Шору D: 54
Шырока распаўсюджаны сінтэтычны фторпалімер політэтрафтарэтылен з вышэйзгаданымі характарыстыкамі ўжо мае незлічоныя маркі, асноўныя маркі наступныя:
![4]()
Політэтрафтарэтылен - гэта лінейны палімер, які складаецца з атамаў вугляроду (C) і фтору (F) з хімічнай формулай (C2F4)n, дзе n - колькасць манамерных звёнаў.
Структура PTFE можа быць выяўлена як: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Доўгі ланцужок малекул PTFE складаецца з атамаў вугляроду, кожны з якіх звязаны з двума атамамі фтору.
Атамы фтору амаль пакрываюць паверхню атамаў вугляроду спіральнай палімернай ланцуга. Атамы вугляроду ўтвараюць галоўную ланцуг палімернай ланцуга. Атамы фтору ўтвараюць вакол атамаў вугляроду падобную на экран структуру, якая добра абараняе ўнутраныя атамы вугляроду.
Такое унікальнае размяшчэнне атамаў надае ПТФЭ выключныя ўласцівасці. Гэтая малекулярная структура спрыяе беспрэцэдэнтным фізічным і хімічным уласцівасцям PTFE.
Што такое тэфлонавы матэрыял?
Тэфлон - гэта тэрмапластычны фторпалімер, а абрэвіятура тэфлону - PTFE (политетрафторэтилен).
Тэфлон з'яўляецца гандлёвай маркай Chemours, аднак PTFE таксама можна набыць у іншых кампаніях, акрамя Chemours.
Тэфлон з'яўляецца папулярным матэрыялам з-за яго нізкага трэння, устойлівасці да высокіх тэмператур і хімічнай устойлівасці.
З'яўляецца тэфлонавым PTFE
Вядома, тэфлон - гэта палімерны матэрыял, полімерызаваны з тэтрафтарэтылену, і з'яўляецца разнавіднасцю перфтарыраванага матэрыялу. Яго хімічная назва - политетрафторэтилен (PTFE).
Хімічная структура тефлона вельмі ўнікальная. Малекулярная структура заключаецца ў тым, што F (атамы фтору) замяшчаюць усе Н (атамы вадароду) у ланцугу С. У той жа час, таму што радыус атама фтору значна большы за радыус атама вугляроду, адштурхванне паміж атамамі вельмі вялікае, таму яно не будзе, як атамы вадароду, яны могуць быць размешчаны ў плоскасці, таму атамы фтору амаль спіральна падымаюцца ўверх, каб ахінуць атамы вугляроду, так што знешні свет можа ўступаць у кантакт толькі з адносна інертнымі атамамі фтору.
З моцным бар'ерам для атамаў фтору структура тэфлонавага палімера адносна стабільная ў параўнанні з іншымі матэрыяламі.
![11]()
PTFE - гэта палімер, полимеризованный з мономера тетрафторэтилена. Гэта празрысты або непразрысты воск, падобны на ПЭ. Яго шчыльнасць складае 2,2 г/см3, а каэфіцыент водапаглынання складае менш за 0,01%.
Хімічная структура палімера PTFE падобная на структуру PE, за выключэннем таго, што ўсе атамы вадароду ў поліэтылене заменены атамамі фтору. Дзякуючы высокай энергіі сувязі і стабільным характарыстыкам сувязі CF, яна валодае выдатнай устойлівасцю да хімічнай карозіі і можа вытрымліваць усе моцныя кіслоты (у тым ліку царскую гарэлку), за выключэннем расплаўленых шчолачных металаў, акісляльных асяроддзяў і гідраксіду натрыю пры тэмпературы вышэй за 300°C. А таксама ўздзеянне моцных акісляльнікаў, аднаўляльнікаў і розных арганічных растваральнікаў.
Атам F у малекуле ПТФЭ сіметрычны, а два элементы ў сувязі CF звязаны кавалентнай сувяззю. У малекуле няма свабодных электронаў, што робіць усю малекулу нейтральнай. Такім чынам, ён мае выдатныя дыэлектрычныя ўласцівасці, і яго электрычная ізаляцыя не залежыць ад уздзеяння навакольнага асяроддзя і частоты.
Тэфлон Фізічныя ўласцівасці
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Яго аб'ёмнае ўдзельнае супраціўленне больш за 1017, яго дыэлектрычныя страты невялікія, яго напружанне прабоя высокае, яго супраціўленне дузе добрае, і ён можа працаваць у электрычным асяроддзі 250°C. Паколькі ў малекулярнай структуры ПТФЭ няма вадародных сувязяў, структура сіметрычная, таму яго крышталізацыя. Ступень крышталізацыі вельмі высокая (звычайна крышталічнасць складае 55%~75%, часам дасягае 94%), што робіць ПТФЭ надзвычай тэрмаўстойлівым. Яго тэмпература плаўлення складае 324 °C, тэмпература раскладання - 415 °C, а максімальная тэмпература выкарыстання - 250 °C. Ён далікатны Тэмпература складае -190°C, а тэмпература цеплавога скажэння (пры ўмове 0,46 МПа) складае 120C.
Тэфлонавы матэрыял валодае добрымі механічнымі ўласцівасцямі. Яго трываласць на расцяжэнне складае 21~28 МПа, трываласць на выгіб складае 11~14 МПа, адноснае падаўжэнне складае 250%~300%, а яго каэфіцыент дынамічнага і статычнага трэння аб сталь складае 0,04, што лепш, чым у нейлону, поліфармальдэгіду і поліэтылену. Каэфіцыент трэння халодных пластмас невялікі.
Чысты PTFE мае нізкую трываласць, дрэнную зносаўстойлівасць і дрэнную ўстойлівасць да паўзучасці. Звычайна неабходна дадаць некаторыя неарганічныя часціцы ў палімер PTFE, такія як графіт, дысульфідная група, аксід алюмінія, шкловалакно, вугляроднае валакно і г.д., каб палепшыць яго механічныя ўласцівасці. , а таксама можа быць пашыраны за кошт супрацоўніцтва з іншымі палімерамі, такімі як поліфенілаза (PHB), поліфеніленсульфід (PFS), поліэтыленгліколь (PEEK), супалімер поліэтылену/прапілена (PFEP) і г.д. яго дыяпазон тэмператур згасання, паляпшаючы яго ўстойлівасць да зменлівасці.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
У працэсе вытворчасці ў якасці сыравіны выкарыстоўваецца хлараформ, для фтарыравання хлараформу выкарыстоўваецца бязводная плавікавая кіслата, тэмпература рэакцыі вышэй за 65ºC, у якасці каталізатара выкарыстоўваецца пентахларыд сурмы і, нарэшце, выкарыстоўваецца тэрмічны крэкінг для атрымання тэтрафтарэтылену.
Aokai вырабляецца з дапамогай суспензійнай або эмульсійнай полімерызацыі.
Атрыманне мономера тетрафторэтилена
У прамысловасці хлараформ выкарыстоўваецца ў якасці сыравіны, бязводная плавікавая кіслата выкарыстоўваецца для фтарыравання хлараформу, тэмпература рэакцыі вышэй за 65ºC, пентахларыд сурмы выкарыстоўваецца ў якасці каталізатара, і, нарэшце, тэтрафтарэтылен атрымліваюць шляхам тэрмічнага крэкінгу. Тэтрафтарэтылен таксама можа быць атрыманы шляхам рэакцыі цынку з тетрафтордихлорэтаном пры высокіх тэмпературах.
Атрыманне политетрафторэтилена
У чайніку для полімерызацыі з эмалі або нержавеючай сталі ў якасці асяроддзя выкарыстоўваецца вада, у якасці ініцыятара - персульфат калія, у якасці диспергатора - амоніевая соль перфторкарбоновой кіслаты, у якасці стабілізатара - фторвуглярод, а тэтрафтарэтылен падвяргаецца акісляльна-аднаўленчай полімерызацыі з атрыманнем дробнага парашкападобнага поліэтылену. Тэтрафтарэтылен.
Дадайце розныя дадаткі ў рэакцыйны чайнік, і манамер тэтрафтарэтылену паступае ў газавую фазу ў чайнік для полімерызацыі. Адрэгулюйце тэмпературу ў чайніку да 25°C, затым дадайце пэўную колькасць актыватара (метабісульфіту натрыю), каб пачаць полімерызацыю праз акісляльна-аднаўленчую сістэму. У працэсе полімерызацыі бесперапынна дадаюцца манамеры, а ціск полімерызацыі падтрымліваецца на ўзроўні 0,49~0,78 МПа. Атрыманую пасля полімерызацыі дысперсію разводзяць вадой да пэўнай канцэнтрацыі, а тэмпературу даводзяць да 15~20ºC. Пасля агрэгацыі пры механічным мяшанні яго промывают вадой і сушаць, гэта значыць гэты прадукт атрымліваецца ў выглядзе дробнай грануляванай смалы.
Тэфлонавае пакрыццё само па сабе бяспечна: сам тэфлонавы матэрыял не таксічны, не раскладаецца і не прычыняе небяспекі здароўю. Верагодна, гэта таму, што яго малекулярная структура ў асноўным нерастваральная ў рэальных хімічных рэчывах, не кажучы ўжо пра засвойванне і засвойванне чалавечым арганізмам.
Даведайцеся больш пра бяспеку тэфлону
Для чаго выкарыстоўваецца PTFE?
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Унікальныя ўласцівасці PTFE дазваляюць шырока выкарыстоўваць яго ў прамысловых і марскіх працах, такіх як хімічная прамысловасць, нафтавая, тэкстыльная, харчовая, папяровая, медыцына, электроніка і машынабудаванне.
Прымяненне політэтрафтарэтылену (PTFE) у антыкаразійных уласцівасцях:
З-за недахопаў у каразійнай устойлівасці гумы, шкла, металічных сплаваў і іншых матэрыялаў цяжка сустрэцца з суровым асяроддзем, дзе суіснуюць тэмпература, ціск і хімічныя асяроддзя, і страты ў выніку выклікаюць трывогу. У той час як PTFE матэрыял валодае выдатнай каразійнай устойлівасцю, політэтрафтарэтылен выкарыстоўвае асноўныя каразійна-ўстойлівыя матэрыялы ў нафтавай, хімічнай, тэкстыльнай і іншых галінах прамысловасці.
Канкрэтныя вобласці прымянення ўключаюць у сябе: напорныя трубы, выхлапныя трубы, паравыя трубы для транспарціроўкі агрэсіўных газаў, алейныя трубы высокага ціску для пракатных станоў, трубы высокага, сярэдняга і нізкага ціску для гідраўлічных сістэм самалётаў і сістэм халоднага прэсавання, дыстыляцыйныя вежы, цеплаабменнікі, катлы, вежы і рэзервуары. Прадукцыйнасць ушчыльненняў хімічнага абсталявання, такіх як накладкі і клапаны, моцна ўплывае на эфектыўнасць і прадукцыйнасць усёй машыны і абсталявання. Матэрыял PTFE мае характарыстыкі ўстойлівасці да карозіі, устойлівасці да старэння, нізкага каэфіцыента трэння і непрыліпання, шырокага дыяпазону тэмператур і добрай эластычнасці, што робіць яго вельмі прыдатным для вытворчасці ўшчыльненняў з высокімі патрабаваннямі да каразійнай устойлівасці і працоўных тэмператур вышэй за 100°. Такія як ушчыльненні для фланцаў з канаўкамі машын, цеплаабменнікаў, сасудаў высокага ціску, сасудаў вялікага дыяметра, клапанаў і помпаў, ушчыльненняў для шкляных рэакцыянераў, плоскіх фланцаў, фланцаў вялікага дыяметра, валаў, штокаў поршняў, штокаў клапанаў, чарвячных помпаў, ушчыльненняў рулявых цяг і г.д.
2.Політэтрафтарэтылен (ПТФЭ) з нізкім каэфіцыентам трэння выкарыстоўваецца пры нагрузцы.
Фрыкцыйныя дэталі некаторага абсталявання не падыходзяць для змазкі, напрыклад, у сітуацыях, калі змазка раствараецца растваральнікамі і становіцца неэфектыўнай, або ў вытворчасці паперы, фармацэўтыкі, прадуктаў харчавання, тэкстылю і г. д. У прамысловых прадуктах неабходна пазбягаць забруджвання змазачным алеем, што робіць матэрыялы з напоўненым PTFE найбольш ідэальным матэрыялам для безмаслянай змазкі (непасрэднай нагрузкі) дэталяў механічнага абсталявання. Гэта таму, што каэфіцыент трэння гэтага матэрыялу з'яўляецца самым нізкім сярод вядомых цвёрдых матэрыялаў. Яго канкрэтнае прымяненне ўключае ў сябе падшыпнікі для хімічнага абсталявання, машын для вытворчасці паперы і сельскагаспадарчай тэхнікі, у якасці поршневых кольцаў, накіроўвалых рэек для станкоў і накіроўвалых кольцаў. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў праектах грамадзянскага будаўніцтва ў якасці апорных горак для мастоў, сталёвых ферм тунэляў, вялікіх хімічных трубаправодаў і рэзервуараў для захоўвання. Блокі, а таксама выкарыстоўваюцца ў якасці маставых апор і маставых вертлюгоў і інш.
3. Прымяненне політэтрафтарэтылену (PTFE) у электронных і электрычных прылажэннях.
Уласцівыя нізкія страты і малая дыэлектрычная пранікальнасць матэрыялаў з ПТФЭ дазваляюць вырабляць з іх эмаляваныя правады для выкарыстання ў мікрарухавіках, тэрмапарах, прыладах кіравання і г.д. Электраізаляцыйная плёнка з ПТФЭ Гэта ідэальны ізаляцыйны матэрыял для вытворчасці кандэнсатараў, радыёізаляцыйных укладышаў, ізаляваных кабеляў, рухавікоў і трансфарматараў. Гэта таксама адзін з незаменных матэрыялаў для прамысловых электронных кампанентаў, такіх як аэракасмічная і аэракасмічная прамысловасць. Выкарыстанне фторпластыкавых плёнак мае высокую пранікальнасць для кіслароду і высокую пранікальнасць для вадзянога пара. Гэтая выбарчая пранікальнасць малой пранікальнасці можа быць выкарыстана для вытворчасці датчыкаў кіслароду. Характарыстыкі фтарапласту, якія выклікаюць адхіленне палярнага зарада пры высокай тэмпературы і высокім ціску, могуць быць выкарыстаны для вытворчасці мікрафонаў, дынамікаў, дэталяў робатаў і г.д., а таксама іх нізкае праламленне. Характарыстыкі высокай эфектыўнасці могуць зрабіць аптычныя валакна.
4.Прымяненне політэтрафтарэтылену (ПТФЭ) у медыцыне.
Успенены PTFE матэрыял чыста інэртны і мае вельмі моцную біялагічную адаптыўнасць. Ён не выкліча адрыньвання арганізмам і не аказвае фізіялагічных пабочных эфектаў на арганізм чалавека. Яго можна стэрылізаваць любым спосабам. Яго мікрапорыстая структура дазваляе выкарыстоўваць у розных рэабілітацыйных рашэннях, уключаючы штучныя крывяносныя пасудзіны і пластыры для рэгенерацыі мяккіх тканін і хірургічныя швы для сасудзістых, сардэчных, агульных і артапедычных аперацый.
5. Прымяненне антыпрыгарных уласцівасцей політэтрафтарэтылену (ПТФЭ).
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
Матэрыял PTFE мае найменшае павярхоўнае нацяжэнне сярод цвёрдых матэрыялаў і не прыліпае ні да аднаго рэчыва. Ён таксама мае характарыстыкі ўстойлівасці да высокіх і нізкіх тэмператур і хімічнай інэртнасці, што робіць яго прыдатным для такіх прыкладанняў, як вытворчасць. Патэльні з антіпрігарная пакрыццём шырока выкарыстоўваюцца для антыпрыгарных прылад. Антыадгезійны працэс у асноўным уключае два тыпы: усталяванне ліста PTFE на падкладку і размяшчэнне ПТФЭ-пакрыццё або лак, нанесены са шкла на падкладку праз тэрмаўсадку.
Даведайцеся больш пра PTFE пакрыцці
Нягледзячы на тое, што матэрыялы з ПТФЭ па-ранейшаму маюць вялікую складанасць пры зварцы, з развіццём тэхналогій новыя метады сінтэзу хутка вырашаць болевыя моманты ПТФЭ і прымяняюць ПТФЭ ў больш шырокім дыяпазоне абласцей.
