El politetrafluoroetileno (PTFE) es un polímero de carbono y flúor. Este material tiene el nombre más familiar: teflón.
Las propiedades del PTFE incluyen:
Excelentes propiedades mecánicas (<1%)
Resistencia a la corrosión por inercia química.
Resistencia al calor
Coeficientes de fricción más bajos
Propiedades antiadherentes (soporta altas temperaturas continuas de 500°f (260°c))
Resistencia al desgaste
Alto punto de fusión
Las excelentes propiedades del PTFE le otorgan una amplia gama de aplicaciones y se utiliza más comúnmente como revestimiento antiadherente para utensilios de cocina. La mejor resistencia al desgaste del PTFE permite que se combine con diversos materiales mediante polimerización en emulsión o proceso de polimerización en suspensión para formar productos industriales de alta resistencia térmica con excelentes propiedades mecánicas, como aislamiento de cables, cintas transportadoras de calidad alimentaria, telas flexibles antiadherentes, etc.
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El politetrafluoroetileno fue descubierto en 1938. Fue descubierto originalmente por el químico estadounidense Roy J. Plunkett (1910-1994) cuando intentaba fabricar un nuevo refrigerante compuesto de carbono y flúor. La gente de aquella época no habría pensado en este producto corriente. Extraños catalizadores afectarán a todos los aspectos del mundo.
En 1941, DuPont obtuvo una patente para este producto y registró una marca comercial con el nombre 'Teflon' en 1944.
Hoy en día, el politetrafluoroetileno se ha utilizado ampliamente en muchos campos de la producción y la vida. En la industria de la restauración, los utensilios de cocina recubiertos de PTFE se utilizan ampliamente; En la industria de la confección, las mejores prendas resistentes al frío de marcas como HELIKON y Carinthia utilizan PTFE como revestimiento o capa exterior. , para lograr la capacidad de soportar el frío severo de -30°C; En el campo militar, los materiales de PTFE con bajas pérdidas, excelentes propiedades dieléctricas, buena consistencia, propiedades químicas estables y casi sin absorción de humedad se utilizan ampliamente en paneles de radar de alta radiofrecuencia. En el campo médico, los materiales de PTFE también se utilizan ampliamente en 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 de ptfe de marca. Las principales características del politetrafluoroetileno son las siguientes:
Temperatura máxima de funcionamiento (°F /°C): 500/260
Resistencia a la tracción en rotura (PSI): 4000
Constante dieléctrica (kV/mil): 3,7
Proporción: 2,16
Elongación a la rotura: 350%
Dureza Shore D: 54
El fluoropolímero sintético de politetrafluoroetileno de ptfe ampliamente utilizado con las características anteriores ya cuenta con innumerables marcas, las principales marcas son las siguientes:
Estructura química de PTFE
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El politetrafluoroetileno es un polímero lineal compuesto por átomos de carbono (C) y flúor (F), con la fórmula química (C2F4)n, donde n es el número de unidades monoméricas.
La estructura del PTFE se puede expresar como: -CF2-CF2-CF2-CF2-
La larga cadena de moléculas de PTFE está formada por átomos de carbono, cada uno de los cuales está unido a dos átomos de flúor.
Los átomos de flúor casi cubren la superficie de los átomos de carbono de la cadena polimérica en espiral. Los átomos de carbono forman la cadena principal de la cadena polimérica. Los átomos de flúor forman una estructura similar a un escudo alrededor de los átomos de carbono, que protege bien los átomos de carbono internos.
Esta disposición única de átomos confiere al PTFE sus propiedades excepcionales. Esta estructura molecular contribuye a las incomparables propiedades físicas y químicas del PTFE.
¿Cuál es el material de teflón?
El teflón es un fluoropolímero termoplástico y el acrónimo de teflón es PTFE (politetrafluoroetileno).
Teflón es una marca comercial de Chemours; sin embargo, el PTFE también se puede comprar en otras empresas además de Chemours.
El teflón es un material popular debido a su baja fricción, resistencia a altas temperaturas y resistencia química.
Por supuesto, el teflón es un material polimérico polimerizado a partir de tetrafluoroetileno y es un tipo de material perfluorado. Su nombre químico es politetrafluoroetileno (PTFE).
La estructura química del teflón es muy singular. La estructura molecular es que F (átomos de flúor) reemplaza a todos los H (átomos de hidrógeno) en la cadena C. Al mismo tiempo, debido a que el radio del átomo de flúor es mucho mayor que el radio del átomo de carbono, la repulsión entre los átomos es muy grande, por lo que no Como los átomos de hidrógeno, se pueden organizar en un plano, por lo que los átomos de flúor casi se enrollan en espiral para envolver los átomos de carbono, de modo que el mundo exterior solo puede entrar en contacto con los átomos de flúor relativamente inertes.
Con una fuerte barrera contra los átomos de flúor, la estructura del polímero de teflón es relativamente estable en comparación con otros materiales.
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El PTFE es un polímero polimerizado a partir de monómero de tetrafluoroetileno. Es una cera transparente u opaca similar al PE. Su densidad es de 2,2 g/cm3 y su tasa de absorción de agua es inferior al 0,01%.
La estructura química del polímero PTFE es similar a la del PE, excepto que todos los átomos de hidrógeno del polietileno son reemplazados por átomos de flúor. Debido a la alta energía del enlace y al rendimiento estable del enlace CF, tiene una excelente resistencia a la corrosión química y puede soportar todos los ácidos fuertes (incluido el agua regia), excepto metales alcalinos fundidos, medios oxidantes e hidróxido de sodio por encima de 300 °C. Así como los efectos de oxidantes fuertes, agentes reductores y diversos disolventes orgánicos.
El átomo de F en la molécula de PTFE es simétrico y los dos elementos del enlace CF están unidos covalentemente. No hay electrones libres en la molécula, lo que hace que toda la molécula sea neutra. 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 del teflón
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Su resistividad volumétrica es mayor que 1017, su pérdida dieléctrica es pequeña, su voltaje de ruptura 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 del PTFE, la estructura es simétrica, por lo que su cristalización. El grado de cristalización es muy alto (generalmente la cristalinidad es del 55% al 75%, a veces hasta el 94%), lo que hace que el 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 máxima de uso es de 250°C. Es frágil. La temperatura es de -190 °C y la temperatura de distorsión por calor (en condiciones de 0,46 MPa) es de 120 °C.
El material de teflón tiene buenas propiedades mecánicas. Su resistencia a la tracción es de 21~28MPa, su resistencia a la flexión es de 11~14MPa, su alargamiento es de 250%~300% y sus coeficientes de fricción dinámica y estática contra el acero son ambos de 0,04, lo que es mejor que el nailon, el poliformaldehído y el polietileno. El coeficiente de fricción de los plásticos fríos es pequeño.
El PTFE puro tiene poca resistencia, poca resistencia al desgaste y poca resistencia a la fluencia. Generalmente es necesario agregar algunas partículas inorgánicas al polímero de PTFE, como grafito, grupo disulfuro, óxido de aluminio, fibra de vidrio, fibra de carbono, etc., para mejorar sus propiedades mecánicas. , y también se puede expandir cooperando con otros polímeros como polifenilasa (PHB), sulfuro de polifenileno (PFS), polietilenglicol (PEEK), copolímero de polietileno/propileno (PFEP), etc. su rango de temperatura de amortiguación, mejorando su resistencia a la variabilidad.
¿Cómo se fabrica el teflón?
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El proceso de fabricación utiliza cloroformo como materia prima, utiliza ácido fluorhídrico anhidro para fluorar el cloroformo, la temperatura de reacción es superior a 65ºC, utiliza pentacloruro de antimonio como catalizador y finalmente utiliza craqueo térmico para producir tetrafluoroetileno.
Aokai se produce mediante polimerización en suspensión o polimerización en emulsión.
Preparación de monómero tetrafluoroetileno.
Industrialmente se utiliza cloroformo como materia prima, ácido fluorhídrico anhidro para fluorar el cloroformo, la temperatura de reacción es superior a 65ºC, pentacloruro de antimonio como catalizador y finalmente se produce tetrafluoroetileno mediante craqueo térmico. El tetrafluoroetileno también se puede producir haciendo reaccionar zinc con tetrafluorodicloroetano a altas temperaturas.
Preparación de politetrafluoroetileno.
En una caldera de polimerización de esmalte o acero inoxidable, se usa agua como medio, persulfato de potasio como iniciador, sal de amonio del ácido perfluorocarboxílico como dispersante, fluorocarbono como estabilizador y tetrafluoroetileno se polimeriza redox para obtener polietileno en polvo fino. Tetrafluoroetileno.
Agregue varios aditivos al recipiente de reacción y el monómero de tetrafluoroetileno ingresa al recipiente de polimerización en fase gaseosa. Ajuste la temperatura en el hervidor 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, se añaden monómeros continuamente y la presión de polimerización se mantiene entre 0,49 y 0,78 MPa. La dispersión obtenida después de la polimerización se diluye hasta 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, se obtiene este producto como resina granular fina.
El revestimiento de teflón en sí es seguro: el material de teflón en sí no es tóxico, no se descompone y no causa riesgos para la salud. Probablemente esto se deba a que su estructura molecular es básicamente insoluble en sustancias químicas reales, y mucho menos digerida y absorbida por el cuerpo humano.
Obtenga más información sobre la seguridad del teflón
¿Para qué se utiliza el PTFE?
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Las propiedades únicas del PTFE lo hacen ampliamente utilizado en operaciones industriales y marinas, como la industria química, el petróleo, los textiles, los alimentos, la fabricación de papel, la medicina, la electrónica y la maquinaria.
Aplicación del politetrafluoroetileno (PTFE) en propiedades anticorrosión:
Debido a los defectos en la resistencia a la corrosión del caucho, el vidrio, las aleaciones metálicas y otros materiales, es difícil afrontar el duro entorno donde coexisten la temperatura, la presión y los medios químicos, 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 petrolera, química, textil 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 laminadores, tuberías de alta, media y baja presión para sistemas hidráulicos de aeronaves y sistemas de prensado en frío, torres de destilación, intercambiadores de calor, calderas, torres y tanques. El rendimiento de los sellos de los 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 PTFE tiene las características de resistencia a la corrosión, resistencia al envejecimiento, bajo coeficiente de fricción y no pegajosidad, amplio rango de temperatura y buena elasticidad, lo que lo hace muy adecuado para fabricar sellos con altos requisitos de resistencia a la corrosión y temperaturas de funcionamiento superiores a 100°. Tales como sellos para bridas ranuradas de máquinas, intercambiadores de calor, recipientes de alta presión, recipientes de gran diámetro, válvulas y bombas, sellos para recipientes de reacción de vidrio, bridas planas, bridas de gran diámetro, ejes, vástagos de pistón, vástagos de válvulas, bombas de engranaje helicoidal, sellos de tirantes, etc.
2.El rendimiento de baja fricción del politetrafluoroetileno (PTFE) se utiliza en aplicaciones de carga.
Las piezas de fricción de algunos equipos no son adecuadas para la lubricación, como en situaciones en las que la grasa lubricante se disuelve en disolventes y se vuelve ineficaz, o en la fabricación de papel, productos farmacéuticos, alimentos, textiles, etc. Los productos en el campo industrial deben evitar la contaminación por aceite lubricante, lo que hace que los materiales rellenos de PTFE sean el material más ideal para la lubricación sin aceite (carga directa) de piezas de equipos mecánicos. 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 fabricación de papel y maquinaria agrícola, como anillos de pistón, rieles guía de máquinas herramienta y anillos guía. Se utilizan ampliamente en proyectos de construcción civil como toboganes de soporte para puentes, armaduras de techos de estructuras de acero de túneles, grandes tuberías de productos químicos y tanques de almacenamiento. Bloques, así como utilizados como soportes de puentes y pivotes de puentes, etc.
3.Aplicaciones del politetrafluoroetileno (PTFE) en aplicaciones electrónicas y eléctricas.
La baja pérdida inherente y la pequeña constante dieléctrica de los materiales de PTFE permiten convertirlo en cables esmaltados para su uso en micromotores, termopares, dispositivos de control, etc. Película aislante eléctrica de PTFE. Es un material aislante ideal para fabricar condensadores, revestimientos aislantes de radio, cables aislados, motores y transformadores. También es uno de los materiales indispensables para componentes electrónicos industriales como el aeroespacial y el aeroespacial. El uso de películas plásticas con flúor tiene una alta permeabilidad al oxígeno y una 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 provocan la desviación de la carga polar a altas temperaturas y altas presiones se pueden utilizar para fabricar micrófonos, altavoces, piezas de robots, etc., y se puede utilizar su baja refracción. Las características de alta eficiencia pueden fabricar fibras ópticas.
4.Aplicación del politetrafluoroetileno (PTFE) en medicina.
El material de PTFE expandido es puramente inerte y tiene una adaptabilidad biológica muy fuerte. No provocará rechazo por parte del cuerpo y no tiene efectos secundarios fisiológicos en el cuerpo humano. Puede esterilizarse 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 antiadherentes del 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 resistencia a altas y bajas temperaturas e inercia química, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como la fabricación. Las sartenes antiadherentes se utilizan ampliamente en aplicaciones antiadherentes. El proceso antiadherente incluye principalmente dos tipos: instalar la lámina de PTFE sobre el sustrato y colocar la Recubrimiento o barniz de PTFE compuesto con vidrio sobre el sustrato mediante termorretracción.
Obtenga más información sobre los recubrimientos de PTFE
Aunque los materiales de PTFE todavía tienen el problema de la gran dificultad de soldadura, con el avance de la tecnología, nuevos métodos de síntesis pronto resolverán los puntos débiles del PTFE y aplicarán el PTFE a una gama más amplia de campos.
