El politetrafluoroetileno (PTFE) es un polímero de carbono y flúor. Este material tiene el nombre más familiar: Teflon.
Las propiedades de PTFE incluyen:
Excelentes propiedades mecánicas (<1%)
Inertidad química Resistencia a la corrosión
Resistencia al calor
Coeficientes más bajos de fricción
Propiedades sin palo (soporta altas temperaturas continuas de 500 ° F (260 ° C))
Resistencia al desgaste
Punto de fusión alto
Las excelentes propiedades de PTFE le dan una amplia gama de aplicaciones, y se usa más comúnmente como un recubrimiento antiadherente para utensilios de cocina. La mejor resistencia al desgaste de PTFE permite que se combine con varios materiales a través de la polimerización de la emulsión o el procesamiento de polimerización de suspensión para formar altos productos industriales resistentes al término con excelentes propiedades mecánicas, como aislamiento de alambre, cinturones transportadores de grado alimenticio, tejidos no stick flexibles, etc.
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El politetrafluoroetileno se descubrió en 1938. Fue descubierto originalmente por el químico estadounidense Roy J. Plunkett (1910-1994) cuando intentaba hacer un nuevo refrigerante compuesto de carbono y flúor. La gente en ese momento no habría pensado en este producto ordinario. Los catalizadores extraños afectarán todos los aspectos del mundo.
En 1941, DuPont obtuvo una patente para este producto y registró una marca registrada bajo el nombre 'Teflon ' en 1944.
Hoy en día, el politetrafluoroetileno se ha utilizado ampliamente en muchos campos de producción y vida. En la industria de catering, los utensilios de cocina recubiertos de PTFE se usan ampliamente; En la industria de la ropa, la mejor ropa a prueba de frío de marcas como Helikon y Carintia usa PTFE como capa o capa externa. , para lograr la capacidad de resistir el frío severo de -30 ° C; En el campo militar, los materiales PTFE con baja pérdida, excelentes propiedades dieléctricas, buena consistencia, propiedades químicas estables y casi ninguna absorción de humedad se usa ampliamente en paneles de radar de alta frecuencia de radio. En el campo de la medicina, los materiales PTFE también se usan ampliamente en las partes artificiales del cuerpo.
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PTFE significa politetrafluoroetileno, el término químico para el polímero (C2F4) n.
Este material generalmente se refiere a cualquier fluoropolímero sintético PTFE de marca. Las principales características del politetrafluoroetileno son las siguientes:
Temperatura de funcionamiento máxima (° F /° C): 500/260
Resistencia a la tracción en el descanso (PSI): 4,000
Constante dieléctrica (kV/mil): 3.7
Proporción: 2.16
Alargamiento en el descanso: 350%
Shore D Dureza: 54
El fluoropolímero sintético de politetrafluoroetileno PTFE ampliamente utilizado con las características anteriores ya tiene innumerables marcas, las marcas principales son las siguientes:
Estructura química de PTFE
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El politetrafluoroetileno es un polímero lineal compuesto de átomos de carbono (C) y flúor (F), con la fórmula química (C2F4) N, donde N es el número de unidades monómero.
La estructura de PTFE se puede expresar como: -CF2-CF2-CF2-CF2-
La larga cadena de moléculas de PTFE está compuesta por átomos de carbono, cada uno de los cuales está vinculado a dos átomos de fluorina.
Los átomos de flúor casi cubren la superficie de los átomos de carbono de la cadena de polímero espiral. Los átomos de carbono forman la cadena principal de la cadena de polímeros. Los átomos de flúor forman una estructura tipo escudo alrededor de los átomos de carbono, lo que protege bien los átomos de carbono internos.
Esta disposición única de átomos le da a PTFE sus propiedades excepcionales. Esta estructura molecular contribuye a las propiedades físicas y químicas incomparables de PTFE.
¿Cuál es el material de teflón?
El teflón es un fluoropolímero termoplástico, y el acrónimo de teflón es PTFE (politetrafluoroetileno).
Teflon es una marca registrada de Chemours, sin embargo, PTFE también se puede comprar en empresas que no sean Chemours.
El teflón es un material popular debido a su baja fricción, alta resistencia a la temperatura y resistencia química.
Por supuesto, el teflón es un material de polímero polimerizado a partir de tetrafluoroetileno y es un tipo de material perfluorado. Su nombre químico es politetrafluoroetileno (PTFE).
La estructura química de teflón es muy única. La estructura molecular es que F (átomos de flúor) reemplaza todas las h (átomos de hidrógeno) en la cadena C. Al mismo tiempo, debido a que el radio del átomo de flúor es mucho más grande que el radio del átomo de carbono, la repulsión entre los átomos es muy grande, por lo que no le gustan los átomos de hidrógeno, se pueden organizar en un plano, por lo que los átomos de fluorina casi en espiral para envolver los átomos de carbono, por lo que al mundo exterior solo puede entrar en contacto con los átomos de fluorina de inerte relativamente.
Con una fuerte barrera del átomo de flúor, la estructura del polímero de teflón es relativamente estable en comparación con otros materiales.
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PTFE es un polímero polimerizado del monómero de tetrafluoroetileno. Es una cera transparente u opaca similar a PE. Su densidad es de 2.2g/cm3 y su tasa de absorción de agua es inferior al 0.01%.
La estructura química del polímero PTFE es similar a la de PE, excepto que todos los átomos de hidrógeno en el polietileno son reemplazados por átomos de flúor. Debido a la alta energía de enlace y el rendimiento estable del enlace CF, tiene una excelente resistencia a la corrosión química y puede resistir todos los ácidos fuertes (incluido Aqua Regia), excepto los metales alcalinos fundidos, los medios oxidantes e hidróxido de sodio por encima de 300 ° C. Así como los efectos de los oxidantes fuertes, los agentes reductores y varios solventes orgánicos.
El átomo F en la molécula PTFE es simétrico, y los dos elementos en el enlace CF se unen covalentemente. No hay electrones libres en la molécula, lo que hace que toda la molécula neutral. Por lo tanto, tiene excelentes propiedades dieléctricas, y su aislamiento eléctrico no se ve afectado por la influencia del medio ambiente y la frecuencia.
Propiedades físicas de teflón
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Su resistividad de volumen es mayor que 1017, su pérdida dieléctrica es pequeña, su voltaje de descomposición es alto, su resistencia al arco es buena y puede funcionar en un entorno eléctrico de 250 ° C. Debido a que no hay enlaces de hidrógeno en la estructura molecular PTFE, la estructura es simétrica, por lo que su cristalización es muy alto (generalmente la cristalinidad es 55%~ 75%, a veces tan alto como 94%), lo que hace que PTFE sea extremadamente resistente al calor. Su temperatura de fusión es de 324 ° C, su temperatura de descomposición es de 415 ° C y su temperatura de uso máximo es de 250 ° C. Es frágil que la temperatura es de -190 ° C, y la temperatura de distorsión del calor (en condiciones de 0.46MPa) es de 120 ° C.
El material de teflón tiene buenas propiedades mecánicas. Su resistencia a la tracción es de 21 ~ 28MPa, la resistencia a la flexión es de 11 ~ 14MPa, el alargamiento es del 250%~ 300%, y sus coeficientes de fricción dinámica y estática contra el acero son 0.04, que es mejor que el nylon, el poliformaldehído y el polietileno. El coeficiente de fricción de los plásticos fríos es pequeño.
PTFE puro tiene poca resistencia, mala resistencia al desgaste y una mala resistencia de fluencia. Por lo general, es necesario agregar algunas partículas inorgánicas al polímero PTFE, como grafito, grupo disulfuro, óxido de aluminio, fibra de vidrio, fibra de carbono, etc. para mejorar sus propiedades mecánicas. , y también se puede ampliar cooperando con otros polímeros como la polifenilasa (PHB), el polifenilenulfuro (PFS), el polietilenglicol (PEEK), el copolímero de polietileno/propileno (PFEP), etc. Su rango de temperatura de amortiguación, mejorando su resistencia a la variabilidad.
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El proceso de fabricación utiliza cloroformo como materia prima, utiliza ácido hidrofluorico anhidro para fluorar cloroformo, la temperatura de reacción es superior a 65ºC, utiliza pentacloruro de antimonio como catalizador y finalmente utiliza grietas térmicas para producir tetrafluoroetileno.
Aokai se produce utilizando polimerización de suspensión o polimerización de emulsión.
Preparación de monómero tetrafluoroetileno
Industrialmente, el cloroformo se usa como materia prima, el ácido hidrofluorico anhidro se usa para fluorar el cloroformo, la temperatura de reacción es superior a 65ºC, el pentacloruro de antimonio se usa como catalizador y finalmente el tetrafluoroetileno se produce mediante cracking térmico. El tetrafluoroetileno también se puede producir reaccionando el zinc con tetrafluorodicloroetano a altas temperaturas.
Preparación de politetrafluoroetileno
En un hervidor de polimerización de esmalte o acero inoxidable, el agua se usa como medio, el persulfato de potasio se usa como iniciador, el ácido de perfluorocarboxílico, la sal de amonio se usa como dispersante, el fluorocarbono se usa como estabilizador y el estabilizador y el tetrafluoroetileno se vuelve polimerizado redoxpolerizado para obtener el polvo de polvo fino. Tetrafluoroetileno.
Agregue varios aditivos a la tetera de reacción, y el monómero de tetrafluoroetileno entra en la tetera de polimerización en la fase gaseosa. Ajuste la temperatura en la tetera a 25 ° C, luego agregue una cierta cantidad de activador (metabisulfito de sodio) para iniciar la polimerización a través de un sistema redox. Durante el proceso de polimerización, los monómeros se agregan continuamente y la presión de polimerización se mantiene a 0.49 ~ 0.78MPa. La dispersión obtenida después de la polimerización se diluye a una cierta concentración con agua, y la temperatura se ajusta a 15 ~ 20ºC. Después de la agregación con agitación mecánica, se lava con agua y se seca, es decir, este producto se obtiene como resina granular fina.
El recubrimiento de teflón en sí es seguro: el material de teflón en sí no es tóxico, no se descompondrá y no causará riesgos para la salud. Esto probablemente se deba a que su estructura molecular es básicamente insoluble en productos químicos reales, y mucho menos digerido y absorbido por el cuerpo humano.
Obtenga más información sobre la seguridad de teflón
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Las propiedades únicas de PTFE lo hacen ampliamente utilizado en operaciones industriales y marinas, como la industria química, petróleo, textiles, alimentos, fabricación de papel, medicina, electrónica y maquinaria.
Aplicación de politetrafluoroetileno (PTFE) en propiedades anticorrosiones:
Debido a los defectos en la resistencia a la corrosión de caucho, vidrio, aleaciones de metal y otros materiales, es difícil cumplir con el entorno duro donde la temperatura, la presión y los medios químicos coexisten, y las pérdidas resultantes son bastante alarmantes. Mientras que el material PTFE tiene una excelente resistencia a la corrosión, el politetrafluoroetileno utiliza los principales materiales resistentes a la corrosión en las industrias de petróleo, químicos, textiles y otras.
Las aplicaciones específicas incluyen: tuberías de suministro, tuberías de escape, tuberías de vapor para transportar gases corrosivos, tuberías de aceite de alta presión para molinos, tuberías altas, medianas y de baja presión para sistemas hidráulicos de aeronaves y sistemas de prensa en frío, torres de destilación, intercambiadores de calor, hervidores, torres y tanques. El rendimiento de los sellos de equipos químicos, como revestimientos y válvulas, tiene un gran impacto en la eficiencia y el rendimiento de toda la máquina y el equipo. El material de PTFE tiene las características de resistencia a la corrosión, resistencia al envejecimiento, un coeficiente de bajo fricción y un no testenería, un amplio rango de temperatura y una buena elasticidad, lo que lo hace muy adecuado para la fabricación de focas con requisitos de resistencia de alta corrosión y temperaturas de funcionamiento superiores a 100 °. Tales como sellos para papas ranuradas de máquinas, intercambiadores de calor, recipientes de alta presión, vasos de gran diámetro, válvulas y bombas, sellos para macetas de reacción de vidrio, bridas planas, bridas de diámetro grande, ejes, varillas de pistón, varillas de válvulas, bombas de engranaje de gusano, focas de barras, etc., etc.
2. El rendimiento de baja fricción del politetrafluoroetileno (PTFE) se usa en aplicaciones de carga.
Las partes de fricción de algunos equipos no son adecuadas para la lubricación, como en situaciones en las que la grasa lubricante se disolverá mediante solventes y se volverá ineficaz, o en la fabricación de papel, los productos farmacéuticos, los alimentos, los textiles, etc. Los productos en el campo industrial deben evitar la contaminación lubricante de la contaminación de aceite, lo que hace que los materiales de PTFE sean los materiales más ideales para el material ideal para lubricación al óleo (carga de carga décima). Esto se debe a que el coeficiente de fricción de este material es el más bajo entre los materiales sólidos conocidos. Sus usos específicos incluyen rodamientos para equipos químicos, maquinaria de papel y maquinaria agrícola, como anillos de pistón, rieles de guía de máquinas herramienta y anillos de guía. Se usan ampliamente en proyectos de construcción civil como diapositivas de soporte para puentes, armaduras de techo de estructura de acero de túnel, grandes tuberías químicas y tanques de almacenamiento. Bloques, así como utilizados como soportes de puente y giras de puente, etc.
3. Aplicaciones de politetrafluoroetileno (PTFE) en aplicaciones electrónicas y eléctricas.
La baja pérdida inherente y la constante dieléctrica pequeña de los materiales PTFE le permiten convertirse en cables esmaltados para su uso en micro motores, termopares, dispositivos de control, etc., película de aislamiento eléctrico PTFE es un material aislante ideal para condensadores de fabricación, radio aislantes, colacos aislados, motores y transformadores. También es uno de los materiales indispensables para componentes electrónicos industriales, como aeroespacial y aeroespacial. El uso de películas de plástico fluorina tiene una alta permeabilidad al oxígeno y la alta permeabilidad al vapor de agua. Esta permeabilidad selectiva de pequeña permeabilidad se puede utilizar para fabricar sensores de oxígeno. Las características de los fluoroplásticos que causan desviación de carga polar a alta temperatura y alta presión se pueden usar para fabricar micrófonos, altavoces, piezas en robots, etc., y se puede usar su baja refracción. Las características de alta eficiencia pueden hacer fibras ópticas.
4. Aplicación de politetrafluoroetileno (PTFE) en medicina médica.
El material PTFE expandido es puramente inerte y tiene una adaptabilidad biológica muy fuerte. No causará rechazo por el cuerpo y no tiene efectos secundarios fisiológicos en el cuerpo humano. Se puede esterilizar por cualquier método. Su estructura microporosa permite su uso en una variedad de soluciones de rehabilitación, incluidos vasos sanguíneos artificiales y parches para la regeneración de tejidos blandos y suturas quirúrgicas para cirugías vasculares, cardíacas, generales y ortopédicas.
5. Aplicación de las propiedades anti-palo de politetrafluoroetileno (PTFE).
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El material PTFE tiene la tensión superficial más pequeña entre los materiales sólidos y no se adhiere a ninguna sustancia. También tiene las características de la alta y baja resistencia a la temperatura y la inercia química, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como la fabricación. Las sartenes antiadherentes se usan ampliamente en aplicaciones anti-stick. El proceso anti-adhesivo incluye principalmente dos tipos: instalar la hoja PTFE en el sustrato y colocar el Recubrimiento de PTFE o barniz compuesto con vidrio en el sustrato a través de la contracción del calor.
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Aunque los materiales PTFE todavía tienen el problema de la alta dificultad en la soldadura, con el avance de la tecnología, los nuevos métodos de síntesis pronto resolverán los puntos débiles de PTFE y aplicarán PTFE a una gama más amplia de campos.
