El politetrafluoroetilè (PTFE) és un polímer de carboni i fluor. Aquest material té el nom més conegut: Tefló.
Les propietats del PTFE inclouen:
Excel·lents propietats mecàniques (<1%)
Inercia química resistència a la corrosió
Resistència a la calor
Coeficients de fricció més baixos
Propietats antiadherents (resisteix a altes temperatures contínues de 500 °f (260 °C))
Resistència al desgast
Alt punt de fusió
Les excel·lents propietats del PTFE li donen una àmplia gamma d'aplicacions i s'utilitza més habitualment com a recobriment antiadherent per a estris de cuina. La millor resistència al desgast del PTFE permet combinar-lo amb diversos materials mitjançant la polimerització en emulsió o el processament de polimerització en suspensió per formar productes industrials d'alta resistència tèrmica amb excel·lents propietats mecàniques, com ara aïllament de filferro, cintes transportadores de qualitat alimentària, teixits flexibles antiadherents, etc.
![2]()
El politetrafluoroetilè es va descobrir l'any 1938. Va ser descobert originalment pel químic nord-americà Roy J. Plunkett (1910–1994) quan estava intentant fer un nou refrigerant compost de carboni i fluor. La gent de l'època no hauria pensat en aquest producte normal. Els estranys catalitzadors afectaran tots els aspectes del món.
El 1941, DuPont va obtenir una patent per a aquest producte i va registrar una marca comercial amb el nom de 'Teflon' el 1944.
Actualment, el politetrafluoroetilè s'ha utilitzat àmpliament en molts camps de producció i vida. A la indústria de la restauració, els estris de cuina recoberts de PTFE s'utilitzen àmpliament; a la indústria de la confecció, les millors peces de roba a prova de fred de marques com HELIKON i Carinthia utilitzen PTFE com a recobriment o capa exterior. , per tal d'aconseguir la capacitat de suportar el fred intens de -30 °C; En l'àmbit militar, els materials de PTFE amb pèrdues baixes, excel·lents propietats dielèctriques, bona consistència, propietats químiques estables i gairebé cap absorció d'humitat s'utilitzen àmpliament en panells de radar d'alta freqüència. En l'àmbit mèdic, els materials de PTFE també s'utilitzen àmpliament en parts artificials del cos.
![3]()
PTFE significa politetrafluoroetilè, el terme químic per al polímer (C2F4)n.
Aquest material es refereix generalment a qualsevol fluoropolímer sintètic de ptfe de marca. Les principals característiques del politetrafluoroetilè són les següents:
Temperatura màxima de funcionament (°F /°C): 500/260
Resistència a la tracció a la ruptura (PSI): 4.000
Constant dielèctrica (kV/mil): 3,7
Proporció: 2,16
Elongació a la ruptura: 350%
Duresa Shore D: 54
El fluoropolímer sintètic de politetrafluoroetilè ptfe àmpliament utilitzat amb les característiques anteriors ja té innombrables marques, les principals marques són les següents:
Estructura química de PTFE
![4]()
El politetrafluoroetilè és un polímer lineal format per àtoms de carboni (C) i fluor (F), amb la fórmula química (C2F4)n, on n és el nombre d'unitats monòmeres.
L'estructura del PTFE es pot expressar com: -CF2-CF2-CF2-CF2-
La llarga cadena de molècules de PTFE està formada per àtoms de carboni, cadascun dels quals està lligat a dos àtoms de fluor.
Els àtoms de fluor cobreixen gairebé la superfície dels àtoms de carboni de la cadena polimèrica espiral. Els àtoms de carboni formen la cadena principal de la cadena polimèrica. Els àtoms de fluor formen una estructura semblant a un escut al voltant dels àtoms de carboni, que protegeix bé els àtoms de carboni interns.
Aquesta disposició única d'àtoms dóna al PTFE les seves propietats excepcionals. Aquesta estructura molecular contribueix a les propietats físiques i químiques incomparables del PTFE.
Què és el material de tefló?
El tefló és un fluoropolímer termoplàstic i l'acrònim de tefló és PTFE (politetrafluoroetilè).
El tefló és una marca comercial de Chemours, però, el PTFE també es pot comprar a empreses diferents de Chemours.
El tefló és un material popular a causa de la seva baixa fricció, resistència a altes temperatures i resistència química.
Per descomptat, el tefló és un material polimèric polimeritzat a partir de tetrafluoroetilè i és un tipus de material perfluorat. El seu nom químic és politetrafluoroetilè (PTFE).
L'estructura química del tefló és molt única. L'estructura molecular és que F (àtoms de fluor) substitueix tots els H (àtoms d'hidrogen) de la cadena C. Al mateix temps, com que el radi de l'àtom de fluor és molt més gran que el radi de l'àtom de carboni, la repulsió entre els àtoms és molt gran, per la qual cosa no com els àtoms d'hidrogen, es poden disposar en un pla, de manera que els àtoms de fluor gairebé en espiral embolcallen els àtoms de carboni, de manera que el món exterior només pot entrar en contacte amb els àtoms de fluor relativament inerts.
Amb una forta barrera d'àtoms de fluor, l'estructura del polímer de tefló és relativament estable en comparació amb altres materials.
![11]()
El PTFE és un polímer polimeritzat a partir de monòmers de tetrafluoroetilè. És una cera transparent o opaca semblant al PE. La seva densitat és de 2,2 g/cm3 i la seva taxa d'absorció d'aigua és inferior al 0,01%.
L'estructura química del polímer PTFE és similar a la del PE, excepte que tots els àtoms d'hidrogen del polietilè són substituïts per àtoms de fluor. A causa de l'alta energia d'enllaç i el rendiment estable de l'enllaç CF, té una excel·lent resistència a la corrosió química i pot suportar tots els àcids forts (inclosa l'aigua regia), excepte els metalls alcalins fosos, els mitjans oxidants i l'hidròxid de sodi per sobre de 300 °C. Així com els efectes d'oxidants forts, agents reductors i diversos dissolvents orgànics.
L'àtom F de la molècula de PTFE és simètric i els dos elements de l'enllaç CF estan units de manera covalent. No hi ha electrons lliures a la molècula, la qual cosa fa que tota la molècula sigui neutra. Per tant, té excel·lents propietats dielèctriques i el seu aïllament elèctric no es veu afectat per la influència de l'entorn i la freqüència.
Propietats físiques del tefló
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
La seva resistivitat de volum és superior a 1017, la seva pèrdua dielèctrica és petita, la seva tensió de ruptura és alta, la seva resistència a l'arc és bona i pot funcionar en un entorn elèctric de 250 °C. Com que no hi ha enllaços d'hidrogen a l'estructura molecular del PTFE, l'estructura és simètrica, de manera que la seva cristal·lització El grau de cristal·lització és molt alt (generalment la cristal·linitat és del 55% ~ 75%, de vegades fins al 94%), cosa que fa que el PTFE sigui extremadament resistent a la calor. La seva temperatura de fusió és de 324 °C, la seva temperatura de descomposició és de 415 °C i la seva temperatura màxima d'ús és de 250 °C. És fràgil La temperatura és de -190 °C i la temperatura de distorsió de la calor (en condicions de 0,46 MPa) és de 120 °C.
El material de tefló té bones propietats mecàniques. La seva resistència a la tracció és de 21 ~ 28 MPa, la resistència a la flexió és de 11 ~ 14 MPa, l'allargament és del 250% ~ 300% i els seus coeficients de fricció dinàmics i estàtics contra l'acer són de 0,04, millor que el niló, el poliformaldehid i el polietilè. El coeficient de fricció dels plàstics freds és petit.
El PTFE pur té poca resistència, poca resistència al desgast i poca resistència a la fluència. Normalment cal afegir algunes partícules inorgàniques al polímer de PTFE, com ara grafit, grup disulfur, òxid d'alumini, fibra de vidre, fibra de carboni, etc. per millorar-ne les propietats mecàniques. , i també es pot ampliar cooperant amb altres polímers com la polifenilasa (PHB), el sulfur de polifenilè (PFS), el polietilenglicol (PEEK), el copolímer de polietilè/propilè (PFEP), etc. el seu rang de temperatura d'amortiment, millorant la seva resistència a la variabilitat.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
El procés de fabricació utilitza cloroform com a matèria primera, utilitza àcid fluorhídric anhidre per fluorar el cloroform, la temperatura de reacció és superior a 65ºC, utilitza pentaclorur d'antimoni com a catalitzador i, finalment, utilitza craqueig tèrmic per produir tetrafluoroetilè.
Aokai es produeix mitjançant polimerització en suspensió o polimerització en emulsió.
Preparació del monòmer tetrafluoroetilè
Industrialment, el cloroform s'utilitza com a matèria primera, l'àcid fluorhídric anhidre s'utilitza per fluorar el cloroform, la temperatura de reacció és superior a 65ºC, el pentaclorur d'antimoni s'utilitza com a catalitzador i, finalment, el tetrafluoroetilè es produeix per craqueig tèrmic. El tetrafluoroetilè també es pot produir fent reaccionar zinc amb tetrafluorodicloroetano a altes temperatures.
Preparació de politetrafluoroetilè
En una tetera de polimerització d'esmalt o d'acer inoxidable, s'utilitza aigua com a mitjà, persulfat de potassi com a iniciador, sal d'amoni d'àcid perfluorocarboxílic com a dispersant, fluorocarbon com a estabilitzador i tetrafluoroetilè es polimeritza redox per obtenir polietilè en pols fina. Tetrafluoroetilè.
Afegiu diversos additius a l'olla de reacció i el monòmer de tetrafluoroetilè entra a l'olla de polimerització en fase gasosa. Ajusteu la temperatura del bullidor a 25 °C i, a continuació, afegiu una certa quantitat d'activador (metabisulfit de sodi) per iniciar la polimerització mitjançant un sistema redox. Durant el procés de polimerització, s'afegeixen monòmers contínuament i la pressió de polimerització es manté a 0,49 ~ 0,78 MPa. La dispersió obtinguda després de la polimerització es dilueix amb aigua fins a una certa concentració i la temperatura s'ajusta a 15 ~ 20ºC. Després de l'agregació amb agitació mecànica, es renta amb aigua i s'asseca, és a dir, aquest producte s'obté en forma de resina granular fina.
El recobriment de tefló en si és segur: el material de tefló en si no és tòxic, no es descompondrà i no causarà perills per a la salut. Això probablement es deu al fet que la seva estructura molecular és bàsicament insoluble en productes químics reals, i molt menys digerida i absorbida pel cos humà.
Obteniu més informació sobre la seguretat del tefló
Per a què serveix el PTFE?
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Les propietats úniques del PTFE el fan àmpliament utilitzat en operacions industrials i marines com la indústria química, petroli, tèxtil, alimentació, fabricació de paper, medicina, electrònica i maquinària.
Aplicació de politetrafluoroetilè (PTFE) en propietats anticorrosió:
A causa dels defectes de resistència a la corrosió del cautxú, el vidre, els aliatges metàl·lics i altres materials, és difícil satisfer l'entorn dur on coexisteixen temperatura, pressió i medis químics, i les pèrdues resultants són força alarmants. Tot i que el material PTFE té una excel·lent resistència a la corrosió, el politetrafluoroetilè utilitza els principals materials resistents a la corrosió en indústries del petroli, química, tèxtil i altres.
Les aplicacions específiques inclouen: canonades de lliurament, canonades d'escapament, canonades de vapor per al transport de gasos corrosius, canonades d'oli d'alta pressió per a laminadors, canonades d'alta, mitjana i baixa pressió per a sistemes hidràulics d'avions i sistemes de premsa en fred, torres de destil·lació, intercanviadors de calor, teteras, torres i dipòsits. El rendiment dels segells d'equips químics, com ara revestiments i vàlvules, té un gran impacte en l'eficiència i el rendiment de tota la màquina i l'equip. El material PTFE té les característiques de resistència a la corrosió, resistència a l'envelliment, baix coeficient de fricció i antiadherència, ampli rang de temperatures i bona elasticitat, el que el fa molt adequat per a la fabricació de segells amb requisits d'alta resistència a la corrosió i temperatures de funcionament superiors a 100 °. Com ara segells per a brides acanalades de màquines, intercanviadors de calor, recipients d'alta pressió, recipients de gran diàmetre, vàlvules i bombes, segells per a pots de reacció de vidre, brides planes, brides de gran diàmetre, eixos, varetes de pistons, varetes de vàlvules, bombes d'engranatges sense fi, segells de tirants, etc.
2.El rendiment de baixa fricció del politetrafluoroetilè (PTFE) s'utilitza en aplicacions de càrrega.
Les peces de fricció d'alguns equips no són adequades per a la lubricació, com ara en situacions en què el greix lubricant es dissol amb dissolvents i es torna ineficaç, o en la fabricació de paper, productes farmacèutics, aliments, tèxtils, etc. Els productes de l'àmbit industrial han d'evitar la contaminació d'oli lubricant, la qual cosa fa que els materials de PTFE farcits siguin el material més ideal per a la lubricació directa d'equips de càrrega mecànica sense oli. Això es deu al fet que el coeficient de fricció d'aquest material és el més baix entre els materials sòlids coneguts. Els seus usos específics inclouen coixinets per a equips químics, maquinària de fabricació de paper i maquinària agrícola, com anells de pistons, guies de màquines-eina i anells de guia. S'utilitzen àmpliament en projectes de construcció civil com a corredisses de suport per a ponts, encavallades d'estructura d'acer de túnels, grans canonades químiques i dipòsits d'emmagatzematge. Blocs, així com s'utilitzen com a suport de pont i girs de pont, etc.
3.Aplicacions del politetrafluoroetilè (PTFE) en aplicacions electròniques i elèctriques.
La baixa pèrdua inherent i la petita constant dielèctrica dels materials PTFE permeten convertir-lo en cables esmaltats per utilitzar-los en micromotors, termoparells, dispositius de control, etc., pel·lícula d'aïllament elèctric de PTFE. És un material aïllant ideal per a la fabricació de condensadors, revestiments aïllants de ràdio, cables aïllants, motors i transformadors. També és un dels materials indispensables per a components electrònics industrials com l'aeroespacial i aeroespacial. L'ús de pel·lícules de plàstic amb fluor té una alta permeabilitat a l'oxigen i una alta permeabilitat al vapor d'aigua. Aquesta permeabilitat selectiva de petita permeabilitat es pot utilitzar per fabricar sensors d'oxigen. Les característiques dels fluoroplàstics que provoquen desviació de càrrega polar a alta temperatura i alta pressió es poden utilitzar per fabricar micròfons, altaveus, peces de robots, etc., i es pot utilitzar la seva baixa refracció. Les característiques d'alta eficiència poden fer fibres òptiques.
4.Aplicació del politetrafluoroetilè (PTFE) en medicina mèdica.
El material de PTFE expandit és purament inert i té una adaptabilitat biològica molt forta. No causarà rebuig per part del cos i no té efectes secundaris fisiològics sobre el cos humà. Es pot esterilitzar per qualsevol mètode. La seva estructura microporosa permet el seu ús en una varietat de solucions de rehabilitació, incloent vasos sanguinis artificials i pegats per a la regeneració de teixits tous i sutures quirúrgiques per a cirurgies vasculars, cardíaques, generals i ortopèdiques.
5.Aplicació de propietats antiadherents del politetrafluoroetilè (PTFE).
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
El material PTFE té la tensió superficial més petita entre els materials sòlids i no s'adhereix a cap substància. També té les característiques de resistència a altes i baixes temperatures i inercia química, el que el fa apte per a aplicacions com la fabricació. Les paelles antiadherents s'utilitzen àmpliament en aplicacions antiadherents. El procés antiadhesiu inclou principalment dos tipus: instal·lar la làmina de PTFE al substrat i col·locar el Recobriment o vernís de PTFE compost amb vidre sobre el substrat mitjançant la contracció tèrmica.
Més informació sobre els recobriments de PTFE
Tot i que els materials de PTFE encara tenen el problema d'una gran dificultat en la soldadura, amb l'avenç de la tecnologia, els nous mètodes de síntesi aviat solucionaran els punts dolorosos del PTFE i aplicaran PTFE a una gamma més àmplia de camps.
