Polütetrafluoroetüleen (PTFE) on süsinik ja fluori polümeer. Sellel materjalil on kõige tuttavam nimi: teflon.
PTFE omadused hõlmavad:
Suurepärased mehaanilised omadused (<1%)
Keemiline inertsuse korrosiooniresistentsus
Kuumakindlus
Madalaimad hõõrdetegurid
Mittekepp omadused (talub pidevat kõrget temperatuuri 500 ° F (260 ° C)
Kulumiskindlus
Kõrge sulamistemperatuur
PTFE suurepärased omadused annavad sellele laias valikus rakendusi ja seda kasutatakse kõige sagedamini köögitarvete mittekleepuva kattena. PTFE parem kulumiskindlus võimaldab seda kombineerida erinevate materjalidega emulsiooni polümerisatsiooni või suspensiooni polümerisatsiooni töötlemise kaudu, et moodustada kõrge soojuskindlad tööstustooted, millel on suurepärased mehaanilised omadused, näiteks traadi isolatsioon, toidukvaliteediga konveierilindid, paindlikud mittekleepuvad kangad jne.
Mis on PTFE?
Polütetrafluoroetüleeni avastati 1938. aastal. Selle avastas algselt Ameerika keemik Roy J. Plunkett (1910–1994), kui ta üritas teha uut süsiniku ja fluori ühendi külmutusagensi. Sel ajal poleks inimesed seda tavatoodet mõelnud. Kummalised katalüsaatorid mõjutavad maailma kõiki aspekte.
1941. aastal hankis DuPont selle toote jaoks patendi ja registreeris 1944. aastal kaubamärgi nimega 'Teflon '.
Tänapäeval on polütetrafluoroetüleeni laialdaselt kasutatud paljudes tootmis- ja eluvaldkondades. Toitlustustööstuses kasutatakse laialdaselt PTFE kaetud köögitarbeid; Riietustööstuses kasutavad selliste brändide nagu Helikon ja Carintia parimad külmakindlad rõivad kõik PTFE-d katte- või välimise kihina. , et saavutada võime vastu pidada tugevale külmale -30 ° C; Sõjaväevaldkonnas ei kasutata kõrge raadiosagedusliku radaripaneelides PTFE materjali madala kaotusega, suurepäraseid dielektrilisi omadusi, head konsistentsi, stabiilseid keemilisi omadusi ja peaaegu niiskuse imendumist. Meditsiinivaldkonnas kasutatakse PTFE materjale laialdaselt ka kunstlikes kehaosades.
Mida PTFE tähistab?
PTFE tähistab polütetrafluoroetüleeni, mis on polümeeri (C2F4) n.
See materjal viitab üldiselt mis tahes kaubamärgiga PTFE sünteetilisele fluoropolümeerile. Polütetrafluoroetüleeni peamised omadused on järgmised:
Maksimaalne töötemperatuur (° F /° C): 500/260
Tõmbetugevus vaheajal (psi): 4000
Dielektriline konstant (KV/mil): 3,7
Proportsioon: 2.16
Pikkumine vaheajal: 350%
Kalda D karedus: 54
Ülaltoodud omadustega laialdaselt kasutatav PTFE polütetrafluoroetüleen sünteetiline fluoropolümeer on juba lugematu arv kaubamärke, peamised kaubamärgid on järgmised:
Teflon®: kemotuurid
Fluon®: AGC Ltd
Dyneon®: 3m
Polyflon: Daikin Industrial Co., Ltd.
Algoflon: Solvay Ltd.
PTFE keemiline struktuur
Polütetrafluoroetüleen on lineaarne polümeer, mis koosneb süsiniku (C) ja fluori (F) aatomitest, keemilise valemiga (C2F4) N, kus n on monomeeriühikute arv.
PTFE struktuuri saab väljendada järgmiselt: -cf2-cf2-cf2-cf2-
PTFE molekulide pikk ahel koosneb süsinikuaatomitest, millest igaüks on seotud kahe fluori aatomiga.
Fluori aatomid katavad peaaegu spiraalpolümeeriahela süsinikuaatomite pinna. Süsinikuaatomid moodustavad polümeeriahela põhiahela. Fluori aatomid moodustavad süsinikuaatomite ümber kilbilaadse struktuuri, mis kaitseb hästi sisemisi süsinikuaatomeid.
See aatomite ainulaadne paigutus annab PTFE -le oma erakordsed omadused. See molekulaarne struktuur aitab kaasa PTFE võrreldamatutele füüsikalistele ja keemilistele omadustele.
Mis on tefloni materjal?
Teflon on termoplastiline fluoropolümeer ja tefloni akronüüm on PTFE (polütetrafluoroetüleen).
Teflon on kemouride kaubamärk, kuid PTFE -d saab osta ka muudest ettevõtetest kui Chemours.
Teflon on populaarne materjal madala hõõrdumise, kõrge temperatuuri ja keemilise takistuse tõttu.
On teflon ptfe
Muidugi on teflon tetrafluoroetüleenist polümeriseeritud polümeerimaterjal ja on teatud tüüpi perfluoritud materjal. Selle keemiline nimi on polütetrafluoroetüleen (PTFE).
Tefloni keemiline struktuur on väga ainulaadne. Molekulaarstruktuur on see, et F (fluori aatomid) asendab C -ahela kõiki H (vesinikuaatomid). Kuna fluori aatomi raadius on palju suurem kui süsiniku aatomi raadius, on aatomite vaheline tõrjumine väga suur, nii et see ei meeldi vesinikuaatomitele, neid saab paigutada tasapinnale, nii et fluori aatomid peaaegu spiraalides süsinikuaatomid, nii et välismaailma ei saaks ainult suhteliselt inert -fluine -aatomitega kokku puutuda.
Tugeva fluori aatomibarjääri korral on tefloni polümeeri struktuur teiste materjalidega võrreldes suhteliselt stabiilne.
Tefloni omadused
PTFE on tetrafluoroetüleenist monomeerist polümeriseeritud polümeer. See on läbipaistev või läbipaistmatu vaha, mis on sarnane PE -ga. Selle tihedus on 2,2 g/cm3 ja selle vee imendumise kiirus on väiksem kui 0,01%.
PTFE polümeeri keemiline struktuur on sarnane PE -ga, välja arvatud see, et kõik polüetüleeni vesinikuaatomid asendatakse fluori aatomitega. Kõrge sideme energia ja CF -sideme stabiilse jõudluse tõttu on sellel suurepärane keemiline korrosioonikindlus ja ta talub kõiki tugevaid happeid (sealhulgas Aqua Legia), välja arvatud sula leelisemetallid, oksüdeerivad söötmed ja naatriumhüdroksiid üle 300 ° C. Samuti tugevate oksüdeerijate mõju, redutseerivate ainete ja mitmesuguste orgaaniliste lahustite mõju.
PTFE molekuli F aatom on sümmeetriline ja CF -sideme kaks elementi on kovalentselt seotud. Molekulis pole vabasid elektrone, mis muudab kogu molekuli neutraalseks. Seetõttu on sellel suurepärased dielektrilised omadused ja keskkonna ja sageduse mõju ei mõjuta selle elektrilist isolatsiooni.
Tefloni füüsilised omadused
Selle mahutakistus on suurem kui 1017, dielektriline kadu on väike, selle jaotuspinge on kõrge, kaaretakistus on hea ja see võib töötada elektrilises keskkonnas 250 ° C. Kuna PTFE molekulaarstruktuuris pole vesiniksidemeid, on struktuur sümmeetriline, seega on selle kristalliseerumine kristalliseerumise aste väga kõrge (üldiselt on kristallilisus 55%~ 75%, mõnikord koguni 94%), mis muudab PTFE äärmiselt kuumaresistentseks. Selle sulamistemperatuur on 324 ° C, selle lagunemistemperatuur on 415 ° C ja maksimaalne kasutamise temperatuur on 250 ° C. See on habras, temperatuur on -190 ° C ja soojuse moonutuste temperatuur (tingimustes 0,46MPa) on 120 ° C.
Tefloni materjalil on head mehaanilised omadused. Selle tõmbetugevus on 21 ~ 28MPa, paindetugevus on 11 ~ 14MPa, pikenemine on 250%~ 300%ning selle dünaamilised ja staatilised hõõrdekoefitsiendid terase vastu on mõlemad 0,04, mis on parem kui naloonist, polüformaldehüüdist ja polüetüleenist. Jaheda plasti hõõrdetegur on väike.
Puhas PTFE -l on madal tugevus, halb kulumiskindlus ja halb pugemiskindlus. Tavaliselt on vaja lisada PTFE polümeerile mõned anorgaanilised osakesed, näiteks grafiit, disulfiidrühm, alumiiniumoksiid, klaaskiud, süsinikkiud jne, et parandada selle mehaanilisi omadusi. , ja seda saab laiendada ka teiste polümeeridega, nagu polüfenüüla (PHB), polüfenüleensulfiidi (PFS), polüetüleenglükooli (PEEK), polüetüleeni/propüleeni kopolümeeri (PFEP) jne, koostööd, parandades selle varieeruvuse suhtes vastupidavust.
Kuidas teflon tehakse
Tootmisprotsess kasutab toorainena kloroformi, kasutab kloroformi fluoriks saamiseks veevaba hüdrofluoriinhapet, reaktsiooni temperatuur on üle 65 ° C, katalüsaatorina kasutab antimon pentakloriidi ja kasutab lõpuks termilist pragunemist tetrafluoroetüleeniks.
Aokai toodetakse suspensiooni polümerisatsiooni või emulsiooni polümerisatsiooni abil.
Monomeeri tetrafluoroetüleeni ettevalmistamine
Tööstuslikult kasutatakse toorainena kloroformi, kloroformi fluoriks kasutamiseks kasutatakse veevaba hüdrofluoriidhapet, reaktsiooni temperatuur on üle 65 ° C, katalüsaatorina kasutatakse antimonite pentakloriidi ja lõpuks tetrafluoroetüleen toodetakse termilise pragunemisega. Tetrafluoroetüleeni saab toota ka tsingi reageerimisel tetrafluorodiskloroetaaniga kõrgetel temperatuuridel.
Polütetrafluoroetüleeni ettevalmistamine
Enaili või roostevabast terasest polümerisatsiooni veekeetjat kasutatakse söötmena vett, initsiaatorina kasutatakse kaaliumi persulfaati, dispergeerivana kasutatakse perfluorokarboksüülhappe ammooniumsoola, stabilisaatorina kasutatakse fluorosüsinikut ja tetrofluoroetüleen on redokspolümeeritud polümeeritud polümeeritud polümeeritud polümeeritud. Tetrafluoroetüleeni.
Lisage reaktsiooni veekeetjale mitmesugused lisandid ja tetrafluoroetüleenimonomeer siseneb gaasifaasis polümerisatsiooni veekeetja. Reguleerige veekeetja temperatuuri temperatuurini 25 ° C, seejärel lisage polümerisatsiooni käivitamiseks redokssüsteemi kaudu teatud kogus aktivaatorit (naatriummetabisulfit). Polümerisatsiooniprotsessi ajal lisatakse monomeerid pidevalt ja polümerisatsioonirõhk on 0,49 ~ 0,78MPa. Pärast polümerisatsiooni saadud dispersioon lahjendatakse teatud kontsentratsiooniga veega ja temperatuur reguleeritakse 15 ~ 20 ° C -ni. Pärast mehaanilise segamisega agregatsiooni pestakse see veega ja kuivatatakse, see tähendab, et see toode saadakse peene graanulina.
Kas teflon on ohutu?
Teflonkatte ise on ohutu: teflonmaterjal ise on mittetoksiline, ei lagune ega põhjusta terviseohte. Tõenäoliselt on selle põhjuseks see, et selle molekulaarstruktuur on põhimõtteliselt lahustumatu reaalsetes kemikaalides, rääkimata inimkeha seedimisest ja imendumisest.
PTFE ainulaadsed omadused muudavad selle laialdaselt kasutatavaks tööstus- ja mereoperatsioonides nagu keemiatööstus, nafta, tekstiili, toit, paber, ravimid, elektroonika ja masinad.
Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) kasutamine korrosioonivastastes omadustes:
Kummi, klaasi, metallisulamite ja muude materjalide korrosioonikindluse puuduste tõttu on keeruline täita karmi keskkonda, kus temperatuur, rõhk ja keemiline söötmed eksisteerivad ning sellest tulenevad kaotused on üsna murettekitavad. Kui PTFE-materjalil on suurepärane korrosioonikindlus, kasutab polütetrafluoroetüleen peamisi korrosioonikindlaid materjale nafta-, kemikaali-, tekstiil- ja muudes tööstusharudes.
Spetsiifilised rakendused hõlmavad: tarnetorusid, väljalasketorusid, aurutorusid söövitavate gaaside transportimiseks, kõrgsurveõli torud veerevate veskide jaoks, kõrged, keskmised ja madala rõhuga torud lennukite hüdrosüsteemide jaoks ja külmapressisüsteemid, destilleeritornid, destilleeritornid, soojusvahetid, ketsid, punkrid ja tankid. Keemiliste seadmete tihendite, näiteks vooderdiste ja ventiilide jõudlus mõjutab suurt mõju kogu masina ja seadme tõhususele ja jõudlusele. PTFE-materjalil on korrosioonikindluse, vananemiskindluse, madala hõõrdeteguri ja mittekleepuvuse, laia temperatuurivahemiku ja hea elastsuse omadused, muutes selle väga sobivaks tihendite tootmiseks, mille kõrge korrosioonikindlusnõuded ja töötemperatuur on üle 100 °. Nagu näiteks masinate sooneäärsete äärikute, soojusvahetite, kõrgsurveveresoonte, suure läbimõõduga anumate, ventiilide ja pumpade, klaasist reaktsioonipottide, lamedate äärikute, suure läbimõõduga äärikute, võllide, kolb varda, klapi vardade, ussivardade, lipsupumpade jms jaoks, jne.
2. Koormusrakendustes kasutatakse polütetrafluoroetüleeni (PTFE) madala hõõrdumise jõudlust.
Mõne seadme hõõrdeosad ei sobi määrimiseks, näiteks olukordades, kus määrdemäär lahutatakse lahustitega ja muutuvad ebaefektiivseteks, ega paberitegevuses, farmaatsia, toidu, tekstiil jne. Tööstusvaldkonnas olevad tooted peavad vältima õli saastumist, mis muudab täidetud PTFE-materjalid kõige ideaalseteks koormuseks. Selle põhjuseks on asjaolu, et selle materjali hõõrdetegur on teadaolevate tahkete materjalide hulgas madalaim. Selle spetsiifilised kasutusalad hõlmavad keemiliste seadmete laagreid, pabermasinaid ja põllumajandusmasinaid, kuna kolvirõngad, tööpinkide juhend rööpad ja juhendamisrõngad. Neid kasutatakse laialdaselt tsiviilehitusprojektides sildade tugiklaasidena, tunneli terasest konstruktsiooni katusekorruseid, suuri keemilisi torustikke ja hoiumahuteid. Plokid, samuti kasutatakse sillatugesid ja silla pöördeid jne.
3. Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) rakendused elektroonilistes ja elektrilistes rakendustes.
PTFE -materjalide omane madal kadu ja väike dielektriline konstant võimaldab selle valmistada emailitud juhtmeteks, mida kasutatakse mikromootorites, termopaarides, juhtimisseadmetes jne., PTFE elektrilise isolatsiooni kile. See on ideaalne isoleermaterjal, mis on ideaalne tootmiseks kondensaatoriteks, raadiosolatsioonis, isoleeritud kaablid, motorid ja trafod. See on ka üks hädavajalikke materjale tööstuslike elektrooniliste komponentide, näiteks lennunduse ja kosmose jaoks. Fluori plastkilede kasutamisel on kõrge hapniku ja kõrge läbilaskvuse läbilaskvus. Seda väikese läbilaskvuse valikulist läbilaskvust saab kasutada hapnikuandurite tootmiseks. Mikrofonide, robotite jms tootmiseks saab kasutada fluoroplastide omadusi, mis põhjustavad polaarlaengu kõrvalekaldet kõrgel temperatuuril ja kõrgrõhkul, ning kasutada saab nende madalat murdumist. Kõrge efektiivsuse omadused võivad teha optilisi kiude.
Laiendatud PTFE materjal on puhtalt inertne ja sellel on väga tugev bioloogiline kohanemisvõime. See ei põhjusta keha tagasilükkamist ja sellel pole füsioloogilisi kõrvaltoimeid inimkehale. Seda saab steriliseerida mis tahes meetodil. Selle mikropoorne struktuur võimaldab kasutada erinevates rehabilitatsioonilahendustes, sealhulgas kunstlikes veresoonedes ja laigud pehmete kudede regenereerimiseks ja kirurgiliste õmbluste jaoks veresoonte, südame, üldiste ja ortopeediliste operatsioonide jaoks.
5. Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) osutamisevastaste omaduste rakendamine.
PTFE materjalil on tahkete materjalide seas väikseim pindpinevus ja see ei kleepu ühegi ainega. Sellel on ka kõrge ja madala temperatuuriga vastupidavuse ja keemilise inertsuse omadused, muutes selle sobivaks sellisteks kasutamiseks nagu tootmine. Mittekleepuvaid panne kasutatakse laialdaselt stiilisõppidevastastes rakendustes. Vastane protsess sisaldab peamiselt kahte tüüpi: PTFE-lehe installimine substraadile ja asetamine PTFE kattekiht või lakk, mis on komposteeritud klaasiga substraadil soojuse kokkutõmbumise kaudu.
Ehkki PTFE materjalidel on endiselt keevitamisraskusi, lahendavad uued sünteesimeetodid PTFE valupunktid ja rakendavad PTFE -d laiemasse põldude vahemikku.
