Politetrafluoroetilen (PTFE) je polimer ugljika i fluora. Ovaj materijal ima najpoznatiji naziv: Teflon.
Svojstva PTFE uključuju:
Odlična mehanička svojstva (<1%)
Hemijska inertnost otpornost na koroziju
Otpornost na toplotu
Najniži koeficijenti trenja
Neljepljiva svojstva (izdrži kontinuirane visoke temperature od 500°f (260°c))
Otpornost na habanje
Visoka tačka topljenja
Odlična svojstva PTFE-a daju mu široku primjenu, a najčešće se koristi kao neljepljivi premaz za posuđe. Bolja otpornost na habanje PTFE-a omogućava da se kombinuje sa različitim materijalima kroz emulzijsku polimerizaciju ili obradu suspenzijske polimerizacije kako bi se formirali industrijski proizvodi visoke toplotne otpornosti sa odličnim mehaničkim svojstvima, kao što su izolacija žice, transportne trake za hranu, fleksibilne nelepljive tkanine itd.
Šta je PTFE?
Politetrafluoroetilen je otkriven 1938. Prvobitno ga je otkrio američki hemičar Roy J. Plunkett (1910–1994) kada je pokušavao da napravi novo rashladno sredstvo ugljika i fluora. Ljudi u to vrijeme ne bi pomislili na ovaj običan proizvod. Čudni katalizatori će uticati na svaki aspekt sveta.
Godine 1941. DuPont je dobio patent za ovaj proizvod i 1944. registrovao zaštitni znak pod imenom 'Teflon'.
Danas se politetrafluoroetilen široko koristi u mnogim poljima proizvodnje i života. U ugostiteljstvu se široko koristi posuđe obloženo PTFE; u industriji odjeće, vrhunska hladno otporna odjeća brendova kao što su HELIKON i Carinthia koristi PTFE kao premaz ili vanjski sloj. , kako bi se postigla sposobnost da izdrži jaku hladnoću od -30°C; u vojnom polju, PTFE materijali sa malim gubicima, odličnim dielektričnim svojstvima, dobrom konzistencijom, stabilnim hemijskim svojstvima i skoro nikakvom apsorpcijom vlage se široko koriste u visoko radiofrekventnim radarskim panelima. U medicinskom polju, PTFE materijali se takođe široko koriste u veštačkim delovima tela.
Šta znači PTFE?
PTFE je skraćenica za politetrafluoroetilen, hemijski naziv za polimer (C2F4)n.
Ovaj materijal se općenito odnosi na bilo koji sintetički fluoropolimer ptfe marke. Glavne karakteristike politetrafluoroetilena su sljedeće:
Maksimalna radna temperatura (°F/°C): 500/260
Zatezna čvrstoća pri lomu (PSI): 4.000
Dielektrična konstanta (kV/mil): 3.7
Proporcija: 2,16
Izduženje pri prekidu: 350%
Tvrdoća Shore D: 54
Široko korišteni ptfe politetrafluoroetilen sintetički fluoropolimer s gore navedenim karakteristikama već ima bezbroj robnih marki, a glavne marke su sljedeće:
TEFLON®: Chemours
FLUON®: AGC Ltd
DYNEON®: 3M
POLYFLON: Daikin Industrial Co., Ltd.
ALGOFLON: Solvay Ltd.
PTFE hemijska struktura
Politetrafluoroetilen je linearni polimer sastavljen od atoma ugljenika (C) i fluora (F), sa hemijskom formulom (C2F4)n, gde je n broj monomernih jedinica.
Struktura PTFE-a se može izraziti kao: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Dugi lanac PTFE molekula se sastoji od atoma ugljika, od kojih je svaki vezan za dva atoma fluora.
Atomi fluora gotovo pokrivaju površinu atoma ugljika spiralnog polimernog lanca. Atomi ugljika čine glavni lanac polimernog lanca. Atomi fluora formiraju strukturu nalik štitu oko atoma ugljika, koja dobro štiti unutrašnje atome ugljika.
Ovaj jedinstveni raspored atoma daje PTFE-u njegova izuzetna svojstva. Ova molekularna struktura doprinosi neuporedivim fizičkim i hemijskim svojstvima PTFE-a.
Šta je teflonski materijal?
Teflon je termoplastični fluoropolimer, a teflon akronim je PTFE (politetrafluoroetilen).
Teflon je zaštitni znak kompanije Chemours, međutim, PTFE se može kupiti i od kompanija koje nisu Chemours.
Teflon je popularan materijal zbog niskog trenja, otpornosti na visoke temperature i hemijske otpornosti.
Je teflon PTFE
Naravno, teflon je polimerni materijal polimerizovan iz tetrafluoroetilena i vrsta je perfluorisanog materijala. Njegov hemijski naziv je politetrafluoroetilen (PTFE).
Hemijska struktura teflona je veoma jedinstvena. Molekularna struktura je da F (atomi fluora) zamjenjuje sve H (atome vodonika) u C lancu. Istovremeno, budući da je radijus atoma fluora mnogo veći od polumjera atoma ugljika, odbijanje između atoma je vrlo veliko, tako da neće Kao atomi vodika, oni se mogu rasporediti u ravninu, tako da se atomi fluora gotovo spiralno penju kako bi omotali atome ugljika, tako da vanjski svijet može doći u kontakt samo s relativno inertnim atomom fluora.
Sa jakom barijerom atoma fluora, struktura teflonskog polimera je relativno stabilna u poređenju sa drugim materijalima.
Teflon Properties
PTFE je polimer polimerizovan iz tetrafluoroetilenskog monomera. To je proziran ili neproziran vosak sličan PE. Gustina mu je 2,2 g/cm3, a stopa apsorpcije vode je manja od 0,01%.
Hemijska struktura PTFE polimera je slična onoj kod PE, osim što su svi atomi vodonika u polietilenu zamijenjeni atomima fluora. Zbog visoke energije veze i stabilnih performansi CF veze, ima odličnu otpornost na hemijsku koroziju i može izdržati sve jake kiseline (uključujući aqua regia) osim rastopljenih alkalnih metala, oksidirajućih medija i natrijum hidroksida iznad 300°C. Kao i djelovanje jakih oksidansa, redukcijskih sredstava i raznih organskih rastvarača.
F atom u PTFE molekulu je simetričan, a dva elementa u CF vezi su kovalentno vezana. U molekuli nema slobodnih elektrona, što čini čitavu molekulu neutralnom. Zbog toga ima odlična dielektrična svojstva, a na njegovu električnu izolaciju ne utiču uticaji okoline i frekvencije.
Fizička svojstva teflona
Njegova zapreminska otpornost je veća od 1017, dielektrični gubici su mali, napon proboja je visok, otpornost na luk je dobra i može raditi u električnom okruženju od 250°C. Budući da u molekularnoj strukturi PTFE nema vodoničnih veza, struktura je simetrična, tako da je njegova kristalizacija. Stepen kristalizacije je vrlo visok (uglavnom kristalinitet je 55%~75%, ponekad čak 94%), što PTFE čini izuzetno otpornim na toplinu. Njegova temperatura topljenja je 324°C, temperatura raspadanja je 415°C, a maksimalna temperatura upotrebe je 250°C. Krt je. Temperatura je -190°C, a temperatura izobličenja toplote (pod uslovima od 0,46MPa) je 120C.
Teflonski materijal ima dobra mehanička svojstva. Njegova vlačna čvrstoća je 21~28MPa, čvrstoća na savijanje je 11~14MPa, izduženje je 250%~300%, a dinamički i statički koeficijenti trenja u odnosu na čelik su 0,04, što je bolje od najlona, poliformaldehida i polietilena. Koeficijent trenja hladne plastike je mali.
Čisti PTFE ima malu čvrstoću, slabu otpornost na habanje i slabu otpornost na puzanje. Obično je potrebno dodati neke neorganske čestice PTFE polimeru, kao što su grafit, disulfidna grupa, aluminijum oksid, staklena vlakna, karbonska vlakna, itd. da bi se poboljšala njegova mehanička svojstva. , a također se može proširiti saradnjom s drugim polimerima kao što su polifenilaza (PHB), polifenilen sulfid (PFS), polietilen glikol (PEEK), polietilen/propilen kopolimer (PFEP), itd. njegov raspon temperature prigušenja, poboljšavajući njegovu otpornost na varijabilnost.
Kako se pravi teflon
Proizvodni proces koristi hloroform kao sirovinu, koristi bezvodnu fluorovodoničnu kiselinu za fluoriranje hloroforma, reakciona temperatura je iznad 65ºC, koristi antimon pentahlorid kao katalizator i na kraju koristi termički kreking za proizvodnju tetrafluoroetilena.
Aokai se proizvodi pomoću suspenzijske polimerizacije ili emulzione polimerizacije.
Priprema monomera tetrafluoroetilena
Industrijski se kao sirovina koristi hloroform, za fluoriranje hloroforma koristi se bezvodna fluorovodonična kiselina, reakciona temperatura je iznad 65ºC, antimon pentahlorid se koristi kao katalizator, a na kraju se termičkim krekingom proizvodi tetrafluoroetilen. Tetrafluoroetilen se takođe može proizvesti reakcijom cinka sa tetrafluorodikloroetanom na visokim temperaturama.
Priprema politetrafluoroetilena
U kotlu za polimerizaciju emajla ili nerđajućeg čelika, voda se koristi kao medij, kalijev persulfat se koristi kao inicijator, amonijum so perfluorkarboksilne kiseline se koristi kao disperzant, fluorougljik se koristi kao stabilizator, a tetrafluoroetilen se redoks polimerizira da se dobije fini polietilen u prahu. Tetrafluoroetilen.
Dodajte različite aditive u reakcioni kotlić i tetrafluoroetilen monomer ulazi u kotao za polimerizaciju u gasnoj fazi. Podesite temperaturu u kotlu na 25°C, a zatim dodajte određenu količinu aktivatora (natrijum metabisulfit) da započnete polimerizaciju kroz redoks sistem. Tokom procesa polimerizacije, monomeri se kontinuirano dodaju, a pritisak polimerizacije se održava na 0,49~0,78MPa. Dobivena disperzija nakon polimerizacije razrijedi se vodom do određene koncentracije, a temperatura se podesi na 15~20ºC. Nakon agregacije uz mehaničko mešanje, ispire se vodom i suši, odnosno ovaj proizvod se dobija kao fino zrnasta smola.
Da li je teflon bezbedan?
Sam teflonski premaz je siguran: sam teflonski materijal je netoksičan, neće se raspadati i neće uzrokovati opasnost po zdravlje. To je vjerovatno zato što je njegova molekularna struktura u osnovi nerastvorljiva u pravim hemikalijama, a kamoli da se probavlja i apsorbira u ljudskom tijelu.
Jedinstvena svojstva PTFE čine ga široko korištenim u industrijskim i pomorskim operacijama kao što su hemijska industrija, nafta, tekstil, hrana, proizvodnja papira, medicina, elektronika i mašine.
Primjena politetrafluoroetilena (PTFE) u antikorozivnim svojstvima:
Zbog nedostataka u otpornosti na koroziju gume, stakla, metalnih legura i drugih materijala, teško je podnijeti oštru okolinu u kojoj koegzistiraju temperatura, pritisak i kemijski mediji, a gubici koji rezultiraju prilično su alarmantni. Dok PTFE materijal ima odličnu otpornost na koroziju, politetrafluoroetilen koristi glavne materijale otporne na koroziju u naftnoj, hemijskoj, tekstilnoj i drugim industrijama.
Specifične primjene uključuju: dovodne cijevi, izduvne cijevi, parne cijevi za transport korozivnih plinova, cijevi za ulje visokog pritiska za valjaonice, cijevi visokog, srednjeg i niskog tlaka za hidraulične sisteme aviona i sisteme za hladno prešanje, tornjeve za destilaciju, izmjenjivače topline, kotlove, tornjeve i rezervoare. Performanse zaptivača hemijske opreme kao što su obloge i ventili imaju veliki uticaj na efikasnost i performanse celokupne mašine i opreme. PTFE materijal ima karakteristike otpornosti na koroziju, otpornosti na starenje, niskog koeficijenta trenja i neljepljivosti, širokog temperaturnog raspona i dobre elastičnosti, što ga čini vrlo pogodnim za proizvodnju zaptivki sa visokim zahtjevima otpornosti na koroziju i radnim temperaturama iznad 100°. Kao što su zaptivke za žlebljene prirubnice mašina, izmjenjivači topline, posude visokog pritiska, posude velikog prečnika, ventili i pumpe, zaptivke za staklene reakcione posude, ravne prirubnice, prirubnice velikog prečnika, osovine, klipnjače, klipnjače, pužne pumpe, zaptivke klipnjača itd.
2. Nisko trenje politetrafluoroetilena (PTFE) se koristi u aplikacijama opterećenja.
Dijelovi trenja neke opreme nisu prikladni za podmazivanje, na primjer u situacijama kada će se mast za podmazivanje otopiti otapalima i postati neučinkovita, ili u proizvodnji papira, farmaceutskih proizvoda, hrane, tekstila, itd. Proizvodi u industrijskom polju moraju izbjegavati kontaminaciju uljem za podmazivanje, što čini punjeni materijal za podmazivanje najidealnijim mehaničkim materijalom za PTFE materijale bez direktnog opterećenja opreme. dijelovi. To je zato što je koeficijent trenja ovog materijala najniži među poznatim čvrstim materijalima. Njegova specifična upotreba uključuje ležajeve za hemijsku opremu, mašine za proizvodnju papira i poljoprivredne mašine, kao klipni prstenovi, vodilice za alatne mašine i prstenovi za vođenje. Široko se koriste u projektima civilne gradnje kao potporni tobogani za mostove, krovne rešetke tunelske čelične konstrukcije, velike kemijske cjevovode i rezervoare za skladištenje. Blokovi, kao i koji se koriste kao nosači mostova i zakretni mostovi, itd.
3. Primjena politetrafluoroetilena (PTFE) u elektroničkim i električnim aplikacijama.
Svojstveni mali gubici i mala dielektrična konstanta PTFE materijala omogućavaju da se od njega naprave emajlirane žice za upotrebu u mikro motorima, termoparovima, kontrolnim uređajima itd., PTFE elektroizolaciona folija Idealan je izolacioni materijal za proizvodnju kondenzatora, radio izolacionih obloga, izolovanih kablova, motora i transformatora. To je također jedan od nezamjenjivih materijala za industrijske elektronske komponente kao što su svemir i svemir. Upotreba plastičnih folija sa fluorom ima visoku propusnost za kiseonik i visoku propusnost za vodenu paru. Ova selektivna propusnost male propusnosti može se koristiti za proizvodnju senzora kisika. Karakteristike fluoroplastike koje uzrokuju devijaciju polarnog naboja pod visokom temperaturom i visokim pritiskom mogu se koristiti za proizvodnju mikrofona, zvučnika, dijelova na robotima itd., a mogu se koristiti i njihova niska refrakcija. Karakteristike visoke efikasnosti mogu napraviti optička vlakna.
4.Primjena politetrafluoroetilena (PTFE) u medicinskoj medicini.
Ekspandirani PTFE materijal je čisto inertan i ima vrlo jaku biološku prilagodljivost. Neće izazvati odbacivanje od strane tijela i nema fiziološke nuspojave na ljudsko tijelo. Može se sterilizirati bilo kojom metodom. Njegova mikroporozna struktura omogućava upotrebu u raznim rehabilitacijskim rješenjima, uključujući umjetne krvne žile i flastere za regeneraciju mekih tkiva i kirurške šavove za vaskularne, srčane, opće i ortopedske operacije.
PTFE materijal ima najmanju površinsku napetost među čvrstim materijalima i ne prianja ni na jednu supstancu. Takođe ima karakteristike otpornosti na visoke i niske temperature i hemijsku inertnost, što ga čini pogodnim za primene kao što je proizvodnja. Nelepljive posude se široko koriste u aplikacijama protiv lepljenja. Proces protiv ljepljenja uglavnom uključuje dvije vrste: ugradnju PTFE ploče na podlogu i postavljanje PTFE premaz ili lak kompozitni sa staklom na podlozi kroz termičko skupljanje.
Iako PTFE materijali i dalje imaju problem velikih poteškoća u zavarivanju, s napretkom tehnologije, nove metode sinteze će uskoro riješiti bolne točke PTFE-a i primijeniti PTFE na širi spektar polja.
