Polütetrafluoroetüleen (PTFE) on süsiniku ja fluori polümeer. Sellel materjalil on kõige tuntum nimi: Teflon.
PTFE omadused on järgmised:
Suurepärased mehaanilised omadused (<1%)
Keemilise inertsuse korrosioonikindlus
Kuumakindlus
Madalaimad hõõrdetegurid
Mittekleepuvad omadused (talub pidevaid kõrgeid temperatuure 500°f (260°c))
Kulumiskindlus
Kõrge sulamistemperatuur
PTFE suurepärased omadused võimaldavad seda kasutada laialdaselt ja seda kasutatakse kõige sagedamini kööginõude mittenakkuva kattena. PTFE parem kulumiskindlus võimaldab seda kombineerida erinevate materjalidega emulsioonpolümerisatsiooni või suspensioonpolümerisatsiooni töötlemise teel, et moodustada suurepäraste mehaaniliste omadustega kõrge termilise vastupidavusega tööstustooteid, nagu traadiisolatsioon, toidukõlblikud konveierilindid, painduvad mittenakkuvad kangad jne.
Mis on PTFE?
Polütetrafluoroetüleen avastati 1938. aastal. Selle avastas algselt Ameerika keemik Roy J. Plunkett (1910–1994), kui ta üritas valmistada uut süsiniku- ja fluoriühendist külmutusagensit. Sel ajal poleks inimesed selle tavalise toote peale mõelnud. Kummalised katalüsaatorid mõjutavad kõiki maailma aspekte.
1941. aastal sai DuPont sellele tootele patendi ja registreeris 1944. aastal kaubamärgi 'Teflon' nime all.
Tänapäeval on polütetrafluoroetüleeni laialdaselt kasutatud paljudes tootmis- ja eluvaldkondades. Toitlustustööstuses kasutatakse laialdaselt PTFE-ga kaetud kööginõusid; rõivatööstuses kasutavad külmakindlad tipprõivad sellistelt kaubamärkidelt nagu HELIKON ja Carinthia katte või väliskihina PTFE-d. , et saavutada võime taluda tugevat -30°C külma; sõjalises valdkonnas kasutatakse kõrge raadiosagedusliku radari paneelides laialdaselt väikese kadu, suurepäraste dielektriliste omaduste, hea konsistentsi, stabiilsete keemiliste omaduste ja peaaegu igasuguse niiskuse neeldumisega PTFE materjale. Meditsiinivaldkonnas kasutatakse PTFE materjale laialdaselt ka kunstlikes kehaosades.
Mida PTFE tähendab?
PTFE tähistab polütetrafluoroetüleeni, polümeeri (C2F4)n keemilist terminit.
See materjal viitab üldiselt mis tahes kaubamärgiga ptfe sünteetilisele fluoropolümeerile. Polütetrafluoroetüleeni peamised omadused on järgmised:
Maksimaalne töötemperatuur (°F /°C): 500/260
Tõmbetugevus purunemisel (PSI): 4000
Dielektriline konstant (kV/mil): 3,7
Proportsioon: 2,16
Katkene venivus: 350%
Shore D kõvadus: 54
Ülaltoodud omadustega laialdaselt kasutataval ptfe polütetrafluoroetüleeni sünteetilisel fluoropolümeeril on juba lugematu arv kaubamärke, peamised kaubamärgid on järgmised:
TEFLON®: keemia
FLUON®: AGC Ltd
DYNEON®: 3M
POLYFLON: Daikin Industrial Co., Ltd.
ALGOFLON: Solvay Ltd.
PTFE keemiline struktuur
Polütetrafluoroetüleen on süsiniku (C) ja fluori (F) aatomitest koosnev lineaarne polümeer, mille keemiline valem on (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 fluoriaatomiga.
Fluori aatomid katavad peaaegu spiraalse polümeeri ahela süsinikuaatomite pinna. Süsinikuaatomid moodustavad polümeeri ahela peamise ahela. Fluori aatomid moodustavad süsinikuaatomite ümber kilbitaolise struktuuri, mis kaitseb hästi sisemisi süsinikuaatomeid.
See ainulaadne aatomite paigutus annab PTFE-le selle erakordsed omadused. See molekulaarstruktuur aitab kaasa PTFE võrratutele füüsikalistele ja keemilistele omadustele.
Mis on teflonmaterjal?
Teflon on termoplastne fluoropolümeer ja tefloni akronüüm on PTFE (polütetrafluoroetüleen).
Teflon on Chemoursi kaubamärk, kuid PTFE-d saab osta ka muudelt ettevõtetelt peale Chemoursi.
Teflon on madala hõõrdumise, kõrge temperatuuritaluvuse ja keemilise vastupidavuse tõttu populaarne materjal.
Kas teflon PTFE
Loomulikult on teflon tetrafluoroetüleenist polümeriseeritud polümeermaterjal ja teatud tüüpi perfluoritud materjal. Selle keemiline nimetus on polütetrafluoroetüleen (PTFE).
Tefloni keemiline struktuur on väga ainulaadne. Molekulaarne struktuur on selline, et F (fluoriaatomid) asendab kõik H (vesinikuaatomid) C-ahelas. Samal ajal, kuna fluori aatomi raadius on palju suurem kui süsinikuaatomi raadius, on aatomite vaheline tõukejõud väga suur, nii et see ei toimu. Nagu vesinikuaatomid, saab neid paigutada tasapinnaliselt, nii et fluori aatomid lähevad süsinikuaatomite mähimiseks peaaegu spiraalselt üles, nii et välismaailm saab kokku puutuda ainult suhteliselt inertsete fluoriaatomitega.
Tugeva fluoriaatomi barjääriga on teflonpolümeeri struktuur teiste materjalidega võrreldes suhteliselt stabiilne.
Tefloni omadused
PTFE on tetrafluoroetüleenmonomeerist polümeriseeritud polümeer. See on PE-ga sarnane läbipaistev või läbipaistmatu vaha. Selle tihedus on 2,2 g/cm3 ja veeimavus on alla 0,01%.
PTFE polümeeri keemiline struktuur on sarnane PE omaga, välja arvatud see, et kõik vesinikuaatomid polüetüleenis on asendatud fluori aatomitega. Tänu suurele sideenergiale ja CF-sideme stabiilsele jõudlusele on sellel suurepärane keemiline korrosioonikindlus ja see talub kõiki tugevaid happeid (sealhulgas aqua regia), välja arvatud sulatatud leelismetallid, oksüdeerivad ained ja naatriumhüdroksiid temperatuuril üle 300 °C. Samuti tugevate oksüdeerijate, redutseerivate ainete ja erinevate orgaaniliste lahustite mõju.
PTFE molekulis olev F-aatom on sümmeetriline ja CF-sideme kaks elementi on kovalentselt seotud. Molekulis ei ole vabu elektrone, mistõttu on kogu molekul neutraalne. Seetõttu on sellel suurepärased dielektrilised omadused ning selle elektriisolatsiooni ei mõjuta keskkonna ja sageduse mõju.
Tefloni füüsikalised omadused
Selle mahutakistus on suurem kui 1017, selle dielektriline kadu on väike, läbilöögipinge on kõrge, kaaretakistus on hea ja see võib töötada 250 °C elektrikeskkonnas. Kuna PTFE molekulaarstruktuuris ei ole vesiniksidemeid, on struktuur sümmeetriline, seega on selle kristallisatsioon Kristallisatsiooniaste on väga kõrge (tavaliselt on kristallilisus 55% ~ 75%, mõnikord isegi 94%), mis muudab PTFE äärmiselt kuumakindlaks. Selle sulamistemperatuur on 324 °C, lagunemistemperatuur on 415 °C ja maksimaalne kasutustemperatuur on 250 °C. See on rabe Temperatuur on -190 °C ja soojusmoonutustemperatuur (0,46 MPa tingimustes) on 120 °C.
Teflonmaterjalil on head mehaanilised omadused. Selle tõmbetugevus on 21–28 MPa, paindetugevus 11–14 MPa, pikenemine 250–300% ning selle dünaamilised ja staatilised hõõrdetegurid terase suhtes on mõlemad 0,04, mis on parem kui nailon, polüformaldehüüd ja polüetüleen. Jahedate plastide hõõrdetegur on väike.
Puhtal PTFE on madal tugevus, halb kulumiskindlus ja halb roomamiskindlus. Tavaliselt on PTFE polümeerile vaja lisada mõningaid anorgaanilisi osakesi, nagu grafiit, disulfiidrühm, alumiiniumoksiid, klaaskiud, süsinikkiud jne, et parandada selle mehaanilisi omadusi. , ja seda saab laiendada ka koostöös teiste polümeeridega, nagu polüfenülaas (PHB), polüfenüleensulfiid (PFS), polüetüleenglükool (PEEK), polüetüleen/propüleenkopolümeer (PFEP) jne, selle summutustemperatuuri vahemik, parandades selle vastupidavust varieeruvusele.
Kuidas tefloni valmistatakse
Tootmisprotsessis kasutatakse toorainena kloroformi, kloroformi fluorimiseks kasutatakse veevaba fluoriidhapet, reaktsioonitemperatuur on üle 65ºC, katalüsaatorina kasutatakse antimonpentakloriidi ja lõpuks kasutatakse tetrafluoroetüleeni tootmiseks termilist krakkimist.
Aokai toodetakse suspensioonpolümerisatsiooni või emulsioonpolümerisatsiooni abil.
Monomeeri tetrafluoroetüleeni valmistamine
Tööstuslikult kasutatakse toorainena kloroformi, kloroformi fluorimiseks kasutatakse veevaba fluoriidhapet, reaktsioonitemperatuur on üle 65ºC, katalüsaatorina kasutatakse antimonpentakloriidi ja lõpuks tetrafluoroetüleeni toodetakse termilise krakkimise teel. Tetrafluoroetüleeni saab toota ka tsingi reageerimisel tetrafluorodikloroetaaniga kõrgel temperatuuril.
Polütetrafluoroetüleeni valmistamine
Emaili või roostevabast terasest polümerisatsioonikatlas kasutatakse keskkonnana vett, initsiaatorina kaaliumpersulfaati, dispergeeriva vahendina perfluorokarboksüülhappe ammooniumisoola, stabilisaatorina fluorsüsivesinikku ja tetrafluoroetüleeni redokspolümeriseeritakse peene pulbrilise polüetüleeni saamiseks. Tetrafluoroetüleen.
Lisage reaktsioonikeetjale erinevaid lisandeid ja tetrafluoroetüleenmonomeer siseneb gaasifaasis polümerisatsioonikatlasse. Reguleerige veekeetja temperatuur 25 °C-ni, seejärel lisage teatud kogus aktivaatorit (naatriummetabisulfit), et käivitada polümerisatsioon redokssüsteemi kaudu. Polümerisatsiooniprotsessi ajal lisatakse pidevalt monomeere ja polümerisatsioonirõhk hoitakse 0,49-0,78 MPa. Pärast polümerisatsiooni saadud dispersioon lahjendatakse veega teatud kontsentratsioonini ja temperatuur reguleeritakse 15-20 °C-ni. Pärast mehaanilise segamisega agregeerimist pestakse seda veega ja kuivatatakse, see tähendab, et toode saadakse peene granuleeritud vaiguna.
Kas teflon on ohutu?
Teflonkate ise on ohutu: teflonmaterjal ise on mittetoksiline, ei lagune ega põhjusta tervisele ohtu. Tõenäoliselt on selle põhjuseks see, et selle molekulaarstruktuur on põhimõtteliselt reaalsetes kemikaalides lahustumatu, rääkimata inimkeha seeditavast ja omastatavast.
PTFE ainulaadsete omaduste tõttu kasutatakse seda laialdaselt tööstus- ja meretöödel, nagu keemiatööstus, nafta, tekstiilitööstus, toit, paberi tootmine, meditsiin, elektroonika ja masinad.
Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) kasutamine korrosioonivastastes omadustes:
Kummi, klaasi, metallisulamite ja muude materjalide korrosioonikindluse defektide tõttu on raske toime tulla karmi keskkonnaga, kus temperatuur, rõhk ja keemiline keskkond eksisteerivad koos ning sellest tulenevad kaod on üsna murettekitavad. Kui PTFE materjalil on suurepärane korrosioonikindlus, siis polütetrafluoroetüleen kasutab peamisi korrosioonikindlaid materjale nafta-, keemia-, tekstiili- ja muudes tööstusharudes.
Spetsiifilised kasutusalad hõlmavad järgmist: tarnetorud, väljalasketorud, aurutorud söövitavate gaaside transportimiseks, kõrgsurveõlitorud valtstehaste jaoks, kõrge, keskmise ja madala rõhu torud lennukite hüdrosüsteemide ja külmpressisüsteemide jaoks, destilleerimistornid, soojusvahetid, veekeetjad, tornid ja mahutid. Keemiliste seadmete tihendite, nagu vooderdised ja ventiilid, jõudlus mõjutab oluliselt kogu masina ja seadmete tõhusust ja jõudlust. PTFE materjalil on korrosioonikindlus, vananemiskindlus, madal hõõrdetegur ja mittekleepuvus, lai temperatuurivahemik ja hea elastsus, mistõttu on see väga sobiv kõrgete korrosioonikindlusnõuete ja üle 100° töötemperatuuriga tihendite tootmiseks. Näiteks masinate, soojusvahetite, kõrgsurveanumate, suure läbimõõduga anumate, ventiilide ja pumpade tihendid, klaasreaktsioonipottide tihendid, lamedad äärikud, suure läbimõõduga äärikud, võllid, kolvivardad, klapivardad, tiguülekandepumbad, tõmbevarda tihendid jne.
2. Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) madalat hõõrdumist kasutatakse koormusrakendustes.
Mõnede seadmete hõõrduvad osad ei sobi määrimiseks, näiteks olukordades, kus määrdemääre lahustub lahustite toimel ja muutub ebaefektiivseks, või paberitootmises, ravimites, toidus, tekstiilitööstuses jne. Tööstusvaldkonna tooted peavad vältima määrdeõli saastumist, mistõttu on täidetud PTFE materjalid kõige ideaalsem materjal õlivabade seadmete mehaaniliseks määrdeaineks. Seda seetõttu, et selle materjali hõõrdetegur on teadaolevatest tahketest materjalidest madalaim. Selle spetsiifiliste kasutusalade hulka kuuluvad laagrid keemiaseadmetele, paberitootmismasinatele ja põllumajandusmasinatele, nagu kolvirõngad, tööpinkide juhtsiinid ja juhtrõngad. Neid kasutatakse laialdaselt tsiviilehitusprojektides sildade, tunnelite teraskonstruktsioonide katusefermide, suurte kemikaalide torustike ja mahutite tugislaididena. Plokid, samuti kasutusel sillatugede ja sillapöörlejatena jne.
3. Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) rakendused elektroonika- ja elektriseadmetes.
PTFE materjalidele omane väike kadu ja väike dielektriline konstant võimaldavad sellest valmistada emailitud juhtmeid, mida kasutatakse mikromootorites, termopaarides, juhtseadmetes jne. PTFE elektriisolatsioonikile See on ideaalne isolatsioonimaterjal kondensaatorite, raadioisolatsioonivooderdiste, isoleeritud kaablite, mootorite ja trafode tootmiseks. See on ka üks asendamatuid materjale selliste tööstuslike elektroonikakomponentide jaoks nagu lennundus ja lennundus. Fluorplastist kilede kasutamisel on kõrge hapniku läbilaskvus ja kõrge veeauru läbilaskvus. Seda väikese läbilaskvusega selektiivset läbilaskvust saab kasutada hapnikuandurite tootmiseks. Fluoroplastide omadusi, mis põhjustavad polaarlaengu hälvet kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul, saab kasutada mikrofonide, kõlarite, robotite osade jms valmistamiseks ning kasutada nende madalat murdumist. Kõrge efektiivsusega omadused võivad teha optilisi kiude.
Paisutatud PTFE materjal on puhtalt inertne ja sellel on väga tugev bioloogiline kohanemisvõime. See ei põhjusta keha äratõukereaktsiooni ega avalda inimkehale füsioloogilisi kõrvalmõjusid. Seda saab steriliseerida mis tahes meetodil. Selle mikropoorne struktuur võimaldab kasutada mitmesugustes taastusravilahendustes, sealhulgas tehisveresoontes ja plaastrites pehmete kudede regenereerimiseks ning kirurgilistes õmblustes veresoonte-, südame-, üld- ja ortopeediliste operatsioonide jaoks.
5. Polütetrafluoroetüleeni (PTFE) kleepumisvastaste omaduste rakendamine.
PTFE materjalil on tahketest materjalidest väikseim pindpinevus ja see ei nakku ühegi ainega. Sellel on ka kõrge ja madala temperatuuri vastupidavus ning keemiline inertsus, mistõttu see sobib kasutamiseks näiteks tootmises. Mittenakkuvaid panne kasutatakse laialdaselt kleepumisvastastes rakendustes. Kleepumisvastane protsess hõlmab peamiselt kahte tüüpi: PTFE-lehe paigaldamist aluspinnale ja PTFE kate või lakk, mis on koostatud aluspinnal kuumakahanemise tõttu klaasiga.
Kuigi PTFE-materjalide keevitamise probleem on endiselt väga keeruline, lahendavad uued sünteesimeetodid peagi PTFE valupunktid ja rakendavad PTFE-d paljudes valdkondades koos tehnoloogia arenguga.
