Политетрафлуороетиленът (PTFE) е въглероден и флуорен полимер. Този материал има най-познатото име: тефлон.
Свойствата на PTFE включват:
Отлични механични свойства (<1%)
Химическа инертност Устойчивост на корозия
Устойчивост на топлина
Най-ниски коефициенти на триене
Незалепващи свойства (издържа на продължителни високи температури от 500°f (260°c))
Устойчивост на износване
Висока точка на топене
Отличните свойства на PTFE му дават широк спектър от приложения и най-често се използва като незалепващо покритие за готварски съдове. По-добрата износоустойчивост на PTFE му позволява да се комбинира с различни материали чрез емулсионна полимеризация или суспензионна полимеризация, за да се образуват промишлени продукти с висока термична устойчивост с отлични механични свойства, като изолация на проводници, конвейерни ленти за храни, гъвкави незалепващи тъкани и др.
Какво е PTFE?
Политетрафлуоретиленът е открит през 1938 г. Първоначално е открит от американския химик Рой Дж. Планкет (1910–1994), когато той се опитва да направи нов хладилен агент от въглерод и флуор. Хората по това време не биха се сетили за този обикновен продукт. Странни катализатори ще засегнат всеки аспект на света.
През 1941 г. DuPont получава патент за този продукт и регистрира търговска марка под името 'Teflon' през 1944 г.
Днес политетрафлуоретиленът се използва широко в много области на производството и бита. В кетъринг промишлеността готварските съдове с PTFE покритие се използват широко; в шивашката промишленост горните студоустойчиви облекла от марки като HELIKON и Carinthia използват PTFE като покритие или външен слой. , за да се постигне способност да издържат на силен студ от -30°C; във военната област PTFE материалите с ниски загуби, отлични диелектрични свойства, добра консистенция, стабилни химични свойства и почти никаква абсорбция на влага се използват широко във високочестотни радарни панели. В областта на медицината PTFE материалите също се използват широко в изкуствени части на тялото.
Какво означава PTFE?
PTFE означава политетрафлуоретилен, химическият термин за полимера (C2F4)n.
Този материал обикновено се отнася до всеки марков ptfe синтетичен флуорополимер. Основните характеристики на политетрафлуоретилена са следните:
Максимална работна температура (°F /°C): 500/260
Якост на опън при скъсване (PSI): 4000
Диелектрична константа (kV/mil): 3,7
Пропорция: 2.16
Удължение при скъсване: 350%
Твърдост по Shore D: 54
Широко използваният ptfe политетрафлуоретилен синтетичен флуорополимер с горните характеристики вече има безброй марки, основните марки са както следва:
TEFLON®: химикали
FLUON®: AGC Ltd
DYNEON®: 3M
POLYFLON: Daikin Industrial Co., Ltd.
АЛГОФЛОН: Solvay Ltd.
PTFE химична структура
Политетрафлуоретиленът е линеен полимер, съставен от въглеродни (C) и флуорни (F) атоми, с химическа формула (C2F4)n, където n е броят на мономерните единици.
Структурата на PTFE може да бъде изразена като: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Дългата верига от PTFE молекули се състои от въглеродни атоми, всеки от които е свързан с два флуорни атома.
Флуорните атоми почти покриват повърхността на въглеродните атоми на спиралната полимерна верига. Въглеродните атоми образуват основната верига на полимерната верига. Флуорните атоми образуват подобна на щит структура около въглеродните атоми, която добре защитава вътрешните въглеродни атоми.
Тази уникална подредба на атомите дава на PTFE неговите изключителни свойства. Тази молекулярна структура допринася за несравнимите физически и химични свойства на PTFE.
Какво представлява тефлоновият материал?
Тефлонът е термопластичен флуорополимер, а съкращението на тефлона е PTFE (политетрафлуоретилен).
Teflon е търговска марка на Chemours, но PTFE може да бъде закупен и от компании, различни от Chemours.
Тефлонът е популярен материал поради ниското си триене, устойчивост на висока температура и химическа устойчивост.
Е тефлон PTFE
Разбира се, тефлонът е полимерен материал, полимеризиран от тетрафлуоретилен и е вид перфлуориран материал. Химичното му наименование е политетрафлуоретилен (PTFE).
Химическата структура на тефлона е много уникална. Молекулярната структура е, че F (флуорни атоми) замества всички H (водородни атоми) във веригата C. В същото време, тъй като радиусът на флуорния атом е много по-голям от радиуса на въглеродния атом, отблъскването между атомите е много голямо, така че няма да Подобно на водородните атоми, те могат да бъдат подредени в равнина, така че флуорните атоми почти спираловидно да обвият въглеродните атоми, така че външният свят да може да влезе в контакт само с относително инертните флуорни атоми.
Със силна бариера на флуорен атом тефлоновата полимерна структура е относително стабилна в сравнение с други материали.
Тефлонови свойства
PTFE е полимер, полимеризиран от тетрафлуоретиленов мономер. Това е прозрачен или непрозрачен восък, подобен на PE. Плътността му е 2,2 g/cm3, а степента на водопоглъщане е по-малка от 0,01%.
Химическата структура на PTFE полимера е подобна на тази на PE, с изключение на това, че всички водородни атоми в полиетилена са заменени с флуорни атоми. Благодарение на високата енергия на свързване и стабилното представяне на CF връзката, тя има отлична устойчивост на химическа корозия и може да издържи на всички силни киселини (включително царска вода), с изключение на разтопени алкални метали, окислителна среда и натриев хидроксид над 300°C. Както и въздействието на силни окислители, редуциращи агенти и различни органични разтворители.
F атомът в молекулата на PTFE е симетричен и двата елемента в CF връзката са ковалентно свързани. В молекулата няма свободни електрони, което прави цялата молекула неутрална. Поради това той има отлични диелектрични свойства и неговата електрическа изолация не се влияе от влиянието на околната среда и честотата.
Тефлон Физични свойства
Неговото обемно съпротивление е по-голямо от 1017, неговите диелектрични загуби са малки, неговото пробивно напрежение е високо, неговото съпротивление на дъгата е добро и може да работи в електрическа среда от 250°C. Тъй като няма водородни връзки в молекулната структура на PTFE, структурата е симетрична, така че нейната кристализация. Степента на кристализация е много висока (обикновено кристалността е 55% ~ 75%, понякога до 94%), което прави PTFE изключително устойчив на топлина. Температурата му на топене е 324°C, температурата на разлагане е 415°C, а максималната му температура на използване е 250°C. Той е крехък. Температурата е -190°C, а температурата на топлинно изкривяване (при условия на 0,46MPa) е 120C.
Тефлоновият материал има добри механични свойства. Неговата якост на опън е 21~28MPa, якостта на огъване е 11~14MPa, удължението е 250%~300%, а неговите динамични и статични коефициенти на триене срещу стомана са 0,04, което е по-добро от найлон, полиформалдехид и полиетилен. Коефициентът на триене на хладните пластмаси е малък.
Чистият PTFE има ниска якост, слаба устойчивост на износване и слаба устойчивост на пълзене. Обикновено е необходимо да се добавят някои неорганични частици към PTFE полимера, като графит, дисулфидна група, алуминиев оксид, стъклени влакна, въглеродни влакна и т.н., за да се подобрят неговите механични свойства. , и може също да се разшири чрез сътрудничество с други полимери като полифенилаза (PHB), полифенилен сулфид (PFS), полиетилен гликол (PEEK), полиетилен/пропилен съполимер (PFEP) и т.н. неговият температурен диапазон на затихване, подобрявайки неговата устойчивост на променливост.
Как се прави тефлон
Производственият процес използва хлороформ като суровина, използва безводна флуороводородна киселина за флуориране на хлороформ, реакционната температура е над 65ºC, използва антимонов пентахлорид като катализатор и накрая използва термичен крекинг за получаване на тетрафлуоретилен.
Aokai се произвежда чрез суспензионна полимеризация или емулсионна полимеризация.
Получаване на мономер тетрафлуоретилен
В промишлеността хлороформът се използва като суровина, безводната флуороводородна киселина се използва за флуориране на хлороформ, реакционната температура е над 65ºC, антимоновият пентахлорид се използва като катализатор и накрая тетрафлуоретиленът се произвежда чрез термичен крекинг. Тетрафлуоретиленът може също да бъде произведен чрез взаимодействие на цинк с тетрафлуородихлороетан при високи температури.
Получаване на политетрафлуоретилен
В емайлиран или неръждаем стоманен котел за полимеризация се използва вода като среда, калиев персулфат се използва като инициатор, перфлуорокарбоксилна киселина амониева сол се използва като дисперсант, флуоровъглерод се използва като стабилизатор и тетрафлуороетиленът се редокс полимеризира за получаване на фин прахообразен полиетилен. Тетрафлуоретилен.
Добавете различни добавки към реакционния котел и тетрафлуоретиленовият мономер навлиза в полимеризационния котел в газовата фаза. Регулирайте температурата в чайника до 25°C, след това добавете определено количество активатор (натриев метабисулфит), за да инициирате полимеризация чрез редокс система. По време на процеса на полимеризация непрекъснато се добавят мономери и налягането на полимеризация се поддържа при 0,49~0,78MPa. Получената след полимеризация дисперсия се разрежда до определена концентрация с вода и температурата се регулира до 15 ~ 20ºC. След агрегиране с механично разбъркване, той се промива с вода и се изсушава, т.е. Този продукт се получава като фина гранулирана смола.
Тефлонът безопасен ли е?
Самото тефлоново покритие е безопасно: самият тефлонов материал е нетоксичен, няма да се разложи и няма да причини опасности за здравето. Това вероятно е така, защото неговата молекулярна структура е основно неразтворима в истински химикали, да не говорим за усвояване и абсорбиране от човешкото тяло.
Уникалните свойства на PTFE го правят широко използван в промишлени и морски операции като химическа промишленост, петрол, текстил, храна, производство на хартия, медицина, електроника и машини.
Приложение на политетрафлуоретилен (PTFE) в антикорозионни свойства:
Поради дефектите в устойчивостта на корозия на каучук, стъкло, метални сплави и други материали, е трудно да се посрещне суровата среда, където температурата, налягането и химическите среди съществуват едновременно, а произтичащите от това загуби са доста тревожни. Докато материалът PTFE има отлична устойчивост на корозия, политетрафлуоретиленът използва основните устойчиви на корозия материали в петролната, химическата, текстилната и други индустрии.
Специфичните приложения включват: подаващи тръби, изпускателни тръби, парни тръби за транспортиране на корозивни газове, маслени тръби с високо налягане за валцувани мелници, тръби с високо, средно и ниско налягане за хидравлични системи на самолети и системи за студено пресоване, дестилационни кули, топлообменници, котли, кули и резервоари. Ефективността на уплътненията на химическото оборудване като облицовки и клапани има голямо влияние върху ефективността и работата на цялата машина и оборудване. PTFE материалът има характеристиките на устойчивост на корозия, устойчивост на стареене, нисък коефициент на триене и незалепване, широк температурен диапазон и добра еластичност, което го прави много подходящ за производство на уплътнения с високи изисквания за устойчивост на корозия и работни температури над 100 °. Като уплътнения за набраздени фланци на машини, топлообменници, съдове под високо налягане, съдове с голям диаметър, клапани и помпи, уплътнения за стъклени реакционни съдове, плоски фланци, фланци с голям диаметър, валове, бутални пръти, клапанни пръти, червячни помпи, уплътнения на свързващи пръти и др.
2. Ниското триене на политетрафлуороетилена (PTFE) се използва при натоварване.
Триещите се части на някои съоръжения не са подходящи за смазване, като например в ситуации, в които смазочната грес ще се разтвори от разтворители и ще стане неефективна, или в производството на хартия, фармацевтични продукти, храни, текстил и т.н. Продуктите в промишлената област трябва да избягват замърсяване със смазочно масло, което прави напълнените PTFE материали най-идеалният материал за безмаслено смазване (директно носещо натоварване) на части на механично оборудване. Това е така, защото коефициентът на триене на този материал е най-ниският сред известните твърди материали. Специфичните му приложения включват лагери за химическо оборудване, машини за производство на хартия и селскостопански машини, като бутални пръстени, направляващи релси за машинни инструменти и водещи пръстени. Те се използват широко в проекти за гражданско строителство като опорни плъзгачи за мостове, покривни ферми на тунелни стоманени конструкции, големи химически тръбопроводи и резервоари за съхранение. Блокове, както и използвани като мостови опори и мостови вирбели и др.
3. Приложения на политетрафлуоретилен (PTFE) в електронни и електрически приложения.
Присъщата ниска загуба и ниска диелектрична константа на PTFE материалите позволяват да бъдат направени в емайлирани проводници за използване в микродвигатели, термодвойки, контролни устройства и др. PTFE електрическо изолационно фолио Това е идеален изолационен материал за производство на кондензатори, радиоизолационни облицовки, изолирани кабели, двигатели и трансформатори. Той също така е един от незаменимите материали за промишлени електронни компоненти като космическото и космическото пространство. Използването на флуорни пластмасови филми има висока пропускливост за кислород и висока пропускливост за водни пари. Тази селективна пропускливост на малка пропускливост може да се използва за производство на сензори за кислород. Характеристиките на флуоропластиките, които причиняват отклонение на полярния заряд при висока температура и високо налягане, могат да се използват за производство на микрофони, високоговорители, части на роботи и др., както и тяхното ниско пречупване. Характеристиките на висока ефективност могат да направят оптични влакна.
4. Приложение на политетрафлуоретилена (PTFE) в медицината.
Разширеният PTFE материал е чисто инертен и има много силна биологична адаптивност. Няма да предизвика отхвърляне от тялото и няма физиологични странични ефекти върху човешкото тяло. Може да се стерилизира по всякакъв начин. Неговата микропореста структура позволява използването му в различни рехабилитационни решения, включително изкуствени кръвоносни съдове и лепенки за регенерация на меки тъкани и хирургически конци за съдови, сърдечни, общи и ортопедични операции.
5.Прилагане на антизалепващи свойства на политетрафлуоретилен (PTFE).
PTFE материалът има най-малкото повърхностно напрежение сред твърдите материали и не се прилепва към никакво вещество. Той също така има характеристиките на устойчивост на висока и ниска температура и химическа инертност, което го прави подходящ за приложения като производство. Тиганите с незалепващо покритие се използват широко в приложения против залепване. Антиадхезивният процес включва главно два вида: инсталиране на PTFE листа върху субстрата и поставяне на PTFE покритие или лак, комбиниран със стъкло върху субстрата чрез топлинно свиване.
Въпреки че PTFE материалите все още имат проблема с високата трудност при заваряване, с напредъка на технологията новите методи за синтез скоро ще разрешат болезнените точки на PTFE и ще приложат PTFE в по-широк диапазон от области.
