Polytetrafluorethylen (PTFE) je uhlíkový a fluorový polymer. Tento materiál má nejznámější název: teflon.
Mezi vlastnosti PTFE patří:
Vynikající mechanické vlastnosti (<1%)
Chemická inertnost odolnost proti korozi
Tepelná odolnost
Nejnižší koeficienty tření
Nepřilnavé vlastnosti (odolává trvale vysokým teplotám 500 °F (260 °C))
Odolnost proti opotřebení
Vysoký bod tání
Vynikající vlastnosti PTFE mu dávají široké možnosti použití a nejčastěji se používá jako nepřilnavý povlak na nádobí. Lepší odolnost PTFE proti opotřebení umožňuje, aby byl kombinován s různými materiály prostřednictvím emulzní polymerace nebo suspenzní polymerace za vzniku vysoce tepelně odolných průmyslových produktů s vynikajícími mechanickými vlastnostmi, jako je izolace drátu, potravinářské dopravní pásy, flexibilní nepřilnavé tkaniny atd.
![2]()
Polytetrafluorethylen byl objeven v roce 1938. Původně ho objevil americký chemik Roy J. Plunkett (1910–1994), když se pokoušel vyrobit nové chladivo na bázi uhlíku a fluoru. Lidi by v té době tento obyčejný produkt nenapadl. Podivné katalyzátory ovlivní každý aspekt světa.
V roce 1941 získala společnost DuPont patent na tento produkt a v roce 1944 zaregistrovala ochrannou známku pod názvem 'Teflon'.
V současné době je polytetrafluorethylen široce používán v mnoha oblastech výroby a života. V gastronomickém průmyslu je nádobí potažené PTFE široce používáno; v oděvním průmyslu používají špičkové mrazuvzdorné oděvy značek jako HELIKON a Carinthia jako potah nebo vnější vrstvu PTFE. , aby bylo dosaženo schopnosti odolávat silným mrazům -30 °C; ve vojenské oblasti se ve vysokofrekvenčních radarových panelech široce používají materiály PTFE s nízkou ztrátou, vynikajícími dielektrickými vlastnostmi, dobrou konzistencí, stabilními chemickými vlastnostmi a téměř žádnou absorpcí vlhkosti. V lékařské oblasti jsou PTFE materiály také široce používány v umělých částech těla.
![3]()
PTFE je zkratka pro polytetrafluorethylen, chemický termín pro polymer (C2F4)n.
Tento materiál obecně označuje jakýkoli značkový syntetický fluoropolymer ptfe. Hlavní vlastnosti polytetrafluorethylenu jsou následující:
Maximální provozní teplota (°F /°C): 500/260
Pevnost v tahu při přetržení (PSI): 4 000
Dielektrická konstanta (kV/mil): 3,7
Podíl: 2,16
Prodloužení při přetržení: 350 %
Tvrdost Shore D: 54
Široce používaný syntetický fluoropolymer ptfe polytetrafluorethylen s výše uvedenými charakteristikami již má nespočet značek, hlavní značky jsou následující:
![4]()
Polytetrafluorethylen je lineární polymer složený z atomů uhlíku (C) a fluoru (F) s chemickým vzorcem (C2F4)n, kde n je počet monomerních jednotek.
Struktura PTFE může být vyjádřena jako: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Dlouhý řetězec molekul PTFE je tvořen atomy uhlíku, z nichž každý je spojen se dvěma atomy fluoru.
Atomy fluoru téměř pokrývají povrch atomů uhlíku spirálového polymerního řetězce. Atomy uhlíku tvoří hlavní řetězec polymerního řetězce. Atomy fluoru tvoří kolem atomů uhlíku strukturu podobnou štítu, která dobře chrání vnitřní atomy uhlíku.
Toto jedinečné uspořádání atomů dává PTFE jeho výjimečné vlastnosti. Tato molekulární struktura přispívá k jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem PTFE.
Co je teflonový materiál?
Teflon je termoplastický fluoropolymer a teflonová zkratka je PTFE (polytetrafluorethylen).
Teflon je ochranná známka společnosti Chemours, avšak PTFE lze zakoupit i od jiných společností než Chemours.
Teflon je oblíbený materiál díky nízkému tření, vysoké teplotní odolnosti a chemické odolnosti.
Teflon je samozřejmě polymerní materiál polymerovaný z tetrafluorethylenu a je to typ perfluorovaného materiálu. Jeho chemický název je polytetrafluorethylen (PTFE).
Chemická struktura teflonu je velmi unikátní. Molekulární struktura je taková, že F (atomy fluoru) nahrazuje všechny H (atomy vodíku) na C řetězci. Zároveň, protože poloměr atomu fluoru je mnohem větší než poloměr atomu uhlíku, odpuzování mezi atomy je velmi velké, takže to nebude Stejně jako atomy vodíku, mohou být uspořádány v rovině, takže atomy fluoru téměř spirálovitě obalí atomy uhlíku, takže vnější svět může přijít do kontaktu pouze s relativně inertními atomy fluoru.
Se silnou bariérou atomu fluoru je teflonová polymerní struktura relativně stabilní ve srovnání s jinými materiály.
![11]()
PTFE je polymer polymerovaný z monomeru tetrafluorethylenu. Je to transparentní nebo neprůhledný vosk podobný PE. Jeho hustota je 2,2 g/cm3 a míra absorpce vody je menší než 0,01 %.
Chemická struktura polymeru PTFE je podobná jako u PE, kromě toho, že všechny atomy vodíku v polyethylenu jsou nahrazeny atomy fluoru. Díky vysoké vazebné energii a stabilnímu výkonu vazby CF má vynikající chemickou odolnost proti korozi a odolává všem silným kyselinám (včetně aqua regia) kromě roztavených alkalických kovů, oxidačních médií a hydroxidu sodného nad 300 °C. Stejně jako účinky silných oxidantů, redukčních činidel a různých organických rozpouštědel.
Atom F v molekule PTFE je symetrický a dva prvky ve vazbě CF jsou kovalentně vázané. V molekule nejsou žádné volné elektrony, takže celá molekula je neutrální. Proto má vynikající dielektrické vlastnosti a jeho elektrická izolace není ovlivněna vlivem prostředí a frekvence.
Fyzikální vlastnosti teflonu
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Jeho objemový odpor je větší než 1017, jeho dielektrická ztráta je malá, jeho průrazné napětí je vysoké, jeho oblouková odolnost je dobrá a může pracovat v elektrickém prostředí 250 °C. Protože v molekulární struktuře PTFE nejsou žádné vodíkové vazby, je struktura symetrická, takže její krystalizace Stupeň krystalizace je velmi vysoký (obecně je krystalinita 55%~75%, někdy až 94%), díky čemuž je PTFE extrémně tepelně odolný. Jeho teplota tání je 324 °C, teplota rozkladu je 415 °C a maximální teplota použití je 250 °C. Je křehký Teplota je -190 °C a teplota tepelné deformace (za podmínek 0,46 MPa) je 120 °C.
Teflonový materiál má dobré mechanické vlastnosti. Jeho pevnost v tahu je 21~28MPa, pevnost v ohybu je 11~14MPa, prodloužení je 250%~300% a jeho dynamické a statické koeficienty tření vůči oceli jsou oba 0,04, což je lepší než u nylonu, polyformaldehydu a polyethylenu. Koeficient tření chladných plastů je malý.
Čistý PTFE má nízkou pevnost, špatnou odolnost proti opotřebení a špatnou odolnost proti tečení. Obvykle je nutné přidat do PTFE polymeru nějaké anorganické částice, jako je grafit, disulfidová skupina, oxid hlinitý, skleněné vlákno, uhlíkové vlákno atd. pro zlepšení jeho mechanických vlastností. , a může být také rozšířen spoluprací s jinými polymery, jako je polyfenyláza (PHB), polyfenylensulfid (PFS), polyethylenglykol (PEEK), polyethylen/propylenový kopolymer (PFEP) atd. jeho rozsah teplot tlumení, čímž se zlepšuje jeho odolnost vůči variabilitě.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
Výrobní proces používá jako surovinu chloroform, k fluoraci chloroformu používá bezvodou kyselinu fluorovodíkovou, reakční teplota je nad 65 °C, jako katalyzátor se používá chlorid antimonitý a nakonec se používá tepelné krakování k výrobě tetrafluorethylenu.
Aokai se vyrábí suspenzní polymerací nebo emulzní polymerací.
Příprava monomeru tetrafluorethylenu
Průmyslově se jako surovina používá chloroform, k fluoraci chloroformu se používá bezvodá kyselina fluorovodíková, reakční teplota je nad 65ºC, jako katalyzátor se používá chlorid antimonitý a nakonec se tepelným krakováním vyrábí tetrafluorethylen. Tetrafluorethylen lze také vyrobit reakcí zinku s tetrafluordichlorethanem při vysokých teplotách.
Příprava polytetrafluorethylenu
V polymeračním kotli ze smaltu nebo nerezové oceli se jako médium používá voda, jako iniciátor se používá persíran draselný, jako dispergační činidlo se používá amonná sůl kyseliny perfluorkarboxylové, jako stabilizátor se používá fluorovaný uhlovodík a redoxně se polymeruje tetrafluorethylen za vzniku jemného práškového polyethylenu. Tetrafluorethylen.
Přidejte do reakční nádoby různé přísady a monomer tetrafluorethylenu vstupuje do polymerizační nádoby v plynné fázi. Upravte teplotu v konvici na 25 °C, poté přidejte určité množství aktivátoru (metabisulfitu sodného), aby se iniciovala polymerace prostřednictvím redoxního systému. Během polymeračního procesu se kontinuálně přidávají monomery a polymerační tlak se udržuje na 0,49~0,78 MPa. Disperze získaná po polymeraci se zředí na určitou koncentraci vodou a teplota se upraví na 15~20 °C. Po agregaci za mechanického míchání se promyje vodou a suší, to znamená, že se získá tento produkt jako jemnozrnná pryskyřice.
Samotný teflonový povlak je bezpečný: Teflonový materiál sám o sobě je netoxický, nerozkládá se a nezpůsobuje zdravotní rizika. Je to pravděpodobně proto, že jeho molekulární struktura je v podstatě nerozpustná ve skutečných chemikáliích, natož trávená a absorbovaná lidským tělem.
Zjistěte více o bezpečnosti teflonu
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Díky jedinečným vlastnostem PTFE je široce používán v průmyslových a námořních provozech, jako je chemický průmysl, ropa, textil, potravinářství, výroba papíru, lékařství, elektronika a stroje.
Použití polytetrafluorethylenu (PTFE) v antikorozních vlastnostech:
Vzhledem k poruchám odolnosti pryže, skla, kovových slitin a dalších materiálů proti korozi je obtížné se vyrovnat s drsným prostředím, kde koexistují teplota, tlak a chemická média, a výsledné ztráty jsou poměrně alarmující. Zatímco materiál PTFE má vynikající odolnost proti korozi, polytetrafluorethylen používá hlavní materiály odolné proti korozi v ropném, chemickém, textilním a jiném průmyslu.
Specifické aplikace zahrnují: výtlačné potrubí, výfukové potrubí, parní potrubí pro dopravu korozivních plynů, vysokotlaké olejové potrubí pro válcovny, vysokotlaké, středotlaké a nízkotlaké potrubí pro hydraulické systémy letadel a systémy lisování za studena, destilační věže, výměníky tepla, kotle, věže a nádrže. Výkon těsnění chemických zařízení, jako jsou obložení a ventily, má velký vliv na účinnost a výkon celého stroje a zařízení. Materiál PTFE má vlastnosti odolnosti proti korozi, odolnosti proti stárnutí, nízký koeficient tření a nelepivost, široký teplotní rozsah a dobrou elasticitu, díky čemuž je velmi vhodný pro výrobu těsnění s vysokými požadavky na odolnost proti korozi a provozními teplotami nad 100°. Jako jsou těsnění pro drážkované příruby strojů, výměníky tepla, vysokotlaké nádoby, velkoprůměrové nádoby, ventily a čerpadla, těsnění pro skleněné reakční nádoby, ploché příruby, velkoprůměrové příruby, hřídele, pístnice, ventilové tyče, šneková zubová čerpadla, těsnění spojovacích tyčí atd.
2. Nízký třecí výkon polytetrafluorethylenu (PTFE) se používá v zátěžových aplikacích.
Třecí části některých zařízení nejsou vhodné pro mazání, např. v situacích, kdy se mazací tuk rozpustí rozpouštědly a stane se neúčinným, nebo v papírenském, farmaceutickém, potravinářském, textilním průmyslu atd. Výrobky v průmyslové oblasti se musí vyhýbat kontaminaci mazacím olejem, což činí z plněných PTFE materiálů nejideálnější materiál pro bezolejové mazání mechanických zařízení (přímé zatížení součástí). Je to proto, že koeficient tření tohoto materiálu je nejnižší ze známých pevných materiálů. Jeho specifické použití zahrnuje ložiska pro chemická zařízení, papírenské stroje a zemědělské stroje, jako jsou pístní kroužky, vodicí lišty obráběcích strojů a vodicí kroužky. Jsou široce používány v projektech civilních staveb jako nosné skluzy pro mosty, vazníky ocelových konstrukcí tunelů, velká chemická potrubí a skladovací nádrže. Bloky, stejně jako používané jako podpěry mostů a otočné mosty atd.
3. Aplikace polytetrafluorethylenu (PTFE) v elektronických a elektrických aplikacích.
Vlastní nízké ztráty a malá dielektrická konstanta materiálů PTFE umožňují jeho výrobu do smaltovaných vodičů pro použití v mikromotorech, termočláncích, řídicích zařízeních atd., PTFE elektrická izolační fólie Je to ideální izolační materiál pro výrobu kondenzátorů, radiových izolačních vložek, izolovaných kabelů, motorů a transformátorů. Je to také jeden z nepostradatelných materiálů pro průmyslové elektronické součástky, jako je letectví a kosmonautika. Použití fluorových plastových fólií má vysokou propustnost pro kyslík a vysokou propustnost pro vodní páru. Tato selektivní propustnost malé permeability může být použita k výrobě kyslíkových senzorů. Charakteristiky fluoroplastů, které způsobují odchylku polárního náboje při vysoké teplotě a vysokém tlaku, lze využít k výrobě mikrofonů, reproduktorů, dílů na robotech atd. a lze využít jejich nízký lom. Charakteristiky vysoké účinnosti mohou vytvářet optická vlákna.
4. Aplikace polytetrafluorethylenu (PTFE) v lékařství.
Expandovaný PTFE materiál je čistě inertní a má velmi silnou biologickou adaptabilitu. Nezpůsobí odmítnutí tělem a nemá žádné fyziologické vedlejší účinky na lidské tělo. Může být sterilizován jakýmkoli způsobem. Jeho mikroporézní struktura umožňuje použití v různých rehabilitačních řešeních, včetně umělých cév a náplastí pro regeneraci měkkých tkání a chirurgických stehů pro cévní, srdeční, všeobecné a ortopedické operace.
5.Uplatnění antiadhezních vlastností polytetrafluorethylenu (PTFE).
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
Materiál PTFE má nejmenší povrchové napětí mezi pevnými materiály a nepřilne k žádné látce. Má také vlastnosti odolnosti vůči vysokým a nízkým teplotám a chemické inertnosti, díky čemuž je vhodný pro aplikace, jako je výroba. Nepřilnavé pánve jsou široce používány v antiadhézních aplikacích. Antiadhezivní proces zahrnuje především dva typy: instalace PTFE fólie na substrát a umístění Povlak PTFE nebo lak spojený se sklem na substrátu prostřednictvím tepelného smrštění.
Zjistěte více o PTFE povlakech
Přestože materiály PTFE mají stále problém s velkými obtížemi při svařování, s pokrokem technologie nové metody syntézy brzy vyřeší bolestivá místa PTFE a použijí PTFE v širším rozsahu oblastí.
