Polytetrafluorieteeni (PTFE) on hiili- ja fluoripolymeeri. Tällä materiaalilla on tutuin nimi: Teflon.
PTFE:n ominaisuuksia ovat:
Erinomaiset mekaaniset ominaisuudet (<1 %)
Kemiallinen inertisyys korroosionkestävyys
Lämmönkestävyys
Alhaisimmat kitkakertoimet
Tarttumattomat ominaisuudet (kestää jatkuvia korkeita lämpötiloja 500°f (260°c))
Kulutuskestävyys
Korkea sulamispiste
PTFE:n erinomaiset ominaisuudet antavat sille laajan valikoiman sovelluksia, ja sitä käytetään yleisimmin keittoastioiden tarttumattomana pinnoitteena. PTFE:n parempi kulutuskestävyys mahdollistaa sen yhdistämisen erilaisiin materiaaleihin emulsiopolymerointi- tai suspensiopolymerointiprosessoinnilla, jolloin muodostuu erittäin lämmönkestäviä teollisuustuotteita, joilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, kuten lankaeristys, elintarvikekelpoiset kuljetinhihnat, joustavat tarttumattomat kankaat jne.
![2]()
Polytetrafluorieteeni löydettiin vuonna 1938. Sen löysi alun perin amerikkalainen kemisti Roy J. Plunkett (1910–1994), kun hän yritti tehdä uutta hiili- ja fluoriyhdisteistä kylmäainetta. Ihmiset eivät tuolloin olisi uskoneet tätä tavallista tuotetta. Outoja katalyytit vaikuttavat kaikkiin maailman osa-alueisiin.
Vuonna 1941 DuPont sai patentin tälle tuotteelle ja rekisteröi tavaramerkin nimellä 'Teflon' vuonna 1944.
Nykyään polytetrafluorieteeniä on käytetty laajasti monilla tuotannon ja elämän aloilla. Ateriateollisuudessa PTFE-pinnoitettuja astioita käytetään laajalti; vaateteollisuudessa HELIKONin ja Kärntenin kaltaisten merkkien kylmänkestävät huippuvaatteet käyttävät PTFE:tä pinnoitteena tai ulkokerroksena. , jotta saavutetaan kyky kestää kovaa -30 °C:n kylmää; armeija-alalla korkean radiotaajuisen tutkapaneeleissa käytetään laajalti PTFE-materiaaleja, joilla on pieni häviö, erinomaiset dielektriset ominaisuudet, hyvä konsistenssi, vakaat kemialliset ominaisuudet ja lähes olematon kosteuden imeytyminen. Lääketieteen alalla PTFE-materiaaleja käytetään laajalti myös keinotekoisissa kehon osissa.
![3]()
PTFE tarkoittaa polytetrafluorieteeniä, joka on polymeerin (C2F4)n kemiallinen termi.
Tämä materiaali viittaa yleensä mihin tahansa merkkituotteeseen synteettiseen ptfe-fluoripolymeeriin. Polytetrafluorietyleenin tärkeimmät ominaisuudet ovat seuraavat:
Suurin käyttölämpötila (°F /°C): 500/260
Murtovetolujuus (PSI): 4 000
Dielektrisyysvakio (kV/mil): 3.7
Suhde: 2.16
Murtovenymä: 350 %
Shore D -kovuus: 54
Laajalti käytetyllä ptfe-polytetrafluorieteenisynteettisellä fluoripolymeerillä, jolla on yllä olevat ominaisuudet, on jo lukemattomia merkkejä, päämerkit ovat seuraavat:
PTFE:n kemiallinen rakenne
![4]()
Polytetrafluorieteeni on lineaarinen polymeeri, joka koostuu hiili- (C) ja fluori (F) atomeista ja jonka kemiallinen kaava (C2F4)n, jossa n on monomeeriyksiköiden lukumäärä.
PTFE:n rakenne voidaan ilmaista seuraavasti: -CF2-CF2-CF2-CF2-
PTFE-molekyylien pitkä ketju koostuu hiiliatomeista, joista jokainen on kytketty kahteen fluoriatomiin.
Fluoriatomit peittävät melkein spiraalipolymeeriketjun hiiliatomien pinnan. Hiiliatomit muodostavat polymeeriketjun pääketjun. Fluoriatomit muodostavat hiiliatomien ympärille kilpimaisen rakenteen, joka suojaa hyvin sisäisiä hiiliatomeja.
Tämä ainutlaatuinen atomien järjestely antaa PTFE:lle sen poikkeukselliset ominaisuudet. Tämä molekyylirakenne edistää PTFE:n vertaansa vailla olevia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.
Mikä on teflonmateriaali?
Teflon on termoplastinen fluoripolymeeri, ja teflonin lyhenne on PTFE (polytetrafluorieteeni).
Teflon on Chemoursin tavaramerkki, mutta PTFE:tä voi ostaa myös muilta yrityksiltä kuin Chemoursilta.
Teflon on suosittu materiaali alhaisen kitkan, korkean lämpötilan ja kemiallisen kestävyyden vuoksi.
Tietenkin teflon on polymeerimateriaali, joka on polymeroitu tetrafluorietyleenistä ja on eräänlainen perfluorattu materiaali. Sen kemiallinen nimi on polytetrafluorieteeni (PTFE).
Teflonin kemiallinen rakenne on hyvin ainutlaatuinen. Molekyylirakenne on, että F (fluoriatomit) korvaa kaikki H:t (vetyatomit) C-ketjussa. Samaan aikaan, koska fluoriatomin säde on paljon suurempi kuin hiiliatomin säde, atomien välinen repulsio on erittäin suuri, joten se ei tule Vetyatomien tapaan ne voivat järjestyä tasoon, joten fluoriatomit lähes kierrevät kiertymään hiiliatomien ympärille, jolloin ulkomaailma pääsee kosketuksiin vain suhteellisen inerttien fluoriatomien kanssa.
Vahvan fluoriatomisulun ansiosta teflonpolymeerirakenne on suhteellisen vakaa muihin materiaaleihin verrattuna.
![11]()
PTFE on polymeeri, joka on polymeroitu tetrafluorieteenimonomeerista. Se on läpinäkyvä tai läpinäkymätön vaha, joka on samanlainen kuin PE. Sen tiheys on 2,2 g/cm3 ja sen veden absorptionopeus on alle 0,01 %.
PTFE-polymeerin kemiallinen rakenne on samanlainen kuin PE:n, paitsi että kaikki polyeteenin vetyatomit on korvattu fluoriatomeilla. Korkean sidosenergian ja CF-sidoksen vakaan suorituskyvyn ansiosta sillä on erinomainen kemiallinen korroosionkestävyys ja se kestää kaikkia vahvoja happoja (mukaan lukien aqua regia) paitsi sulat alkalimetallit, hapettavat aineet ja natriumhydroksidi yli 300 °C:ssa. Sekä vahvojen hapettimien, pelkistysaineiden ja erilaisten orgaanisten liuottimien vaikutukset.
PTFE-molekyylin F-atomi on symmetrinen, ja CF-sidoksen kaksi alkuainetta ovat sitoutuneet kovalenttisesti. Molekyylissä ei ole vapaita elektroneja, joten koko molekyyli on neutraali. Siksi sillä on erinomaiset dielektriset ominaisuudet, eikä ympäristön ja taajuuden vaikutus vaikuta sen sähköeristykseen.
Teflonin fyysiset ominaisuudet
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Sen tilavuusresistanssi on suurempi kuin 1017, sen dielektrinen häviö on pieni, sen läpilyöntijännite on korkea, sen kaarivastus on hyvä ja se voi toimia 250 °C:n sähköisessä ympäristössä. Koska PTFE:n molekyylirakenteessa ei ole vetysidoksia, rakenne on symmetrinen, joten sen kiteytys Kiteytysaste on erittäin korkea (yleensä kiteisyys on 55% ~ 75%, joskus jopa 94%), mikä tekee PTFE:stä erittäin lämmönkestävän. Sen sulamislämpötila on 324 °C, hajoamislämpötila 415 °C ja enimmäiskäyttölämpötila 250 °C. Se on hauras. Lämpötila on -190°C ja lämpövääristymälämpötila (0,46 MPa olosuhteissa) 120°C.
Teflonmateriaalilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet. Sen vetolujuus on 21–28 MPa, taivutuslujuus 11–14 MPa, venymä 250–300 %, ja sen dynaamiset ja staattiset kitkakertoimet terästä vastaan ovat molemmat 0,04, mikä on parempi kuin nailon, polyformaldehydi ja polyeteeni. Kylmien muovien kitkakerroin on pieni.
Puhtaalla PTFE:llä on alhainen lujuus, huono kulutuskestävyys ja huono virumiskestävyys. Yleensä PTFE-polymeeriin on tarpeen lisätä epäorgaanisia hiukkasia, kuten grafiittia, disulfidiryhmää, alumiinioksidia, lasikuitua, hiilikuitua jne. sen mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi. , ja sitä voidaan myös laajentaa tekemällä yhteistyötä muiden polymeerien, kuten polyfenylaasin (PHB), polyfenyleenisulfidin (PFS), polyetyleeniglykolin (PEEK), polyeteeni/propeenikopolymeerin (PFEP) jne. kanssa sen vaimennuslämpötila-alue, mikä parantaa sen vaihtelukykyä.
Kuinka teflonia valmistetaan
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
Valmistusprosessissa käytetään raaka-aineena kloroformia, vedetöntä fluorivetyhappoa fluoraamaan kloroformia, reaktiolämpötila on yli 65 ºC, katalyyttinä käytetään antimonipentakloridia ja lopuksi lämpökrakkausta tetrafluorietyleenin valmistukseen.
Aokai valmistetaan käyttämällä suspensiopolymerointia tai emulsiopolymerointia.
Tetrafluorietyleenin monomeerin valmistus
Teollisesti raaka-aineena käytetään kloroformia, kloroformin fluoraukseen vedetöntä fluorivetyhappoa, reaktiolämpötila on yli 65 ºC, katalyyttinä käytetään antimonipentakloridia ja lopuksi tetrafluorieteeniä tuotetaan lämpökrakkauksella. Tetrafluorieteeniä voidaan valmistaa myös saattamalla sinkki reagoimaan tetrafluoridikloorietaanin kanssa korkeissa lämpötiloissa.
Polytetrafluorieteenin valmistus
Emali- tai ruostumattomasta teräksestä valmistetussa polymerointikattilassa väliaineena käytetään vettä, initiaattorina kaliumpersulfaattia, dispergointiaineena perfluorikarboksyylihapon ammoniumsuolaa, stabilointiaineena fluorihiilivetyä ja tetrafluorieteeni redox-polymeroidaan hienojakoisen polyeteenin saamiseksi. Tetrafluorieteeni.
Lisää erilaisia lisäaineita reaktiokattilaan, jolloin tetrafluorieteenimonomeeri tulee kaasufaasissa polymerointikattilaan. Säädä vedenkeittimen lämpötila 25 °C:seen ja lisää sitten tietty määrä aktivaattoria (natriummetabisulfiittia) polymeroinnin käynnistämiseksi redox-järjestelmän kautta. Polymerointiprosessin aikana monomeerejä lisätään jatkuvasti ja polymerointipaine pidetään 0,49-0,78 MPa:ssa. Polymeroinnin jälkeen saatu dispersio laimennetaan vedellä tiettyyn pitoisuuteen ja lämpötila säädetään 15-20 ºC:seen. Mekaanisella sekoittamisella yhdistämisen jälkeen se pestään vedellä ja kuivataan, toisin sanoen Tämä tuote saadaan hienorakeisena hartsina.
Teflonpinnoite itsessään on turvallinen: teflonmateriaali itsessään on myrkytöntä, ei hajoa eikä aiheuta terveyshaittoja. Tämä johtuu luultavasti siitä, että sen molekyylirakenne on pohjimmiltaan liukenematon todellisiin kemikaaleihin, puhumattakaan ihmiskehon sulattamisesta ja imeytymisestä.
Lue lisää teflon-turvallisuudesta
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
PTFE:n ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä laajan käytön teollisuudessa ja merenkulussa, kuten kemianteollisuudessa, öljy-, tekstiili-, elintarvike-, paperinvalmistuksessa, lääketieteessä, elektroniikassa ja koneissa.
Polytetrafluorietyleenin (PTFE) käyttö korroosionestoominaisuuksissa:
Kumin, lasin, metalliseosten ja muiden materiaalien korroosionkestävyyden puutteista johtuen on vaikea kohdata ankaraa ympäristöä, jossa lämpötila, paine ja kemialliset väliaineet ovat rinnakkain, ja niistä aiheutuvat häviöt ovat varsin hälyttäviä. Vaikka PTFE-materiaalilla on erinomainen korroosionkestävyys, polytetrafluorieteeni käyttää tärkeimpiä korroosionkestäviä materiaaleja öljy-, kemian-, tekstiili- ja muilla aloilla.
Erityisiä käyttökohteita ovat: syöttöputket, pakoputket, höyryputket syövyttävien kaasujen kuljetukseen, korkeapaineiset öljyputket valssaamoihin, korkea-, keski- ja matalapaineputket lentokoneiden hydraulijärjestelmiin ja kylmäpuristusjärjestelmiin, tislaustornit, lämmönvaihtimet, kattilat, tornit ja säiliöt. Kemiallisten laitteiden tiivisteiden, kuten vuorausten ja venttiilien, suorituskykyllä on suuri vaikutus koko koneen ja laitteiden tehokkuuteen ja suorituskykyyn. PTFE-materiaalilla on korroosionkestävyys, ikääntymisenkestävyys, alhainen kitkakerroin ja tarttumattomuus, laaja lämpötila-alue ja hyvä elastisuus, mikä tekee siitä erittäin sopivan tiivisteiden valmistukseen, joilla on korkeat korroosionkestävyysvaatimukset ja käyttölämpötila yli 100 °. Kuten tiivisteet koneiden uritettuihin laippoihin, lämmönvaihtimiin, korkeapaineastioihin, halkaisijaltaan suuriin astioihin, venttiileihin ja pumppuihin, lasireaktioastioiden tiivisteet, litteät laipat, halkaisijaltaan suuret laipat, akselit, männän varret, venttiilin varret, kierukkapyöräpumput, raidetangon tiivisteet jne.
2. Polytetrafluorietyleenin (PTFE) alhaista kitkaa käytetään kuormitussovelluksissa.
Joidenkin laitteiden kitkaosat eivät sovellu voiteluun, kuten tilanteissa, joissa voitelurasva liukenee liuottimien vaikutuksesta tehottomiksi, tai paperinvalmistuksessa, lääkkeissä, elintarvikkeissa, tekstiileissä jne. Teollisuuden tuotteissa on vältettävä voiteluöljyn kontaminaatiota, mikä tekee täytetyistä PTFE-materiaaleista ihanteellisen materiaalin mekaanisten voitelulaitteiden voiteluosiin. Tämä johtuu siitä, että tämän materiaalin kitkakerroin on alhaisin tunnetuista kiinteistä materiaaleista. Sen erityisiä käyttökohteita ovat kemiallisten laitteiden, paperinvalmistuskoneiden ja maatalouskoneiden laakerit männänrenkaina, työstökoneiden ohjauskiskoina ja ohjausrenkaina. Niitä käytetään laajalti siviilirakennusprojekteissa siltojen, tunnelien teräsrakenteiden kattoristikoiden, suurten kemikaaliputkien ja varastosäiliöiden tukiliukuina. Lohkot, samoin kuin käytetään sillan tukina ja sillan kääntökappaleina jne.
3. Polytetrafluorieteenin (PTFE) sovellukset elektroniikka- ja sähkösovelluksissa.
PTFE-materiaalien luontainen pieni häviö ja pieni dielektrisyysvakio mahdollistavat sen valmistamisen emaloiduiksi johtoiksi käytettäväksi mikromoottoreissa, lämpöpareissa, ohjauslaitteissa jne., PTFE-sähköeristekalvo Se on ihanteellinen eristysmateriaali kondensaattoreiden, radioeristysvaimentimien, eristettyjen kaapeleiden, moottoreiden ja muuntajien valmistukseen. Se on myös yksi korvaamattomista materiaaleista teollisuuden elektronisissa komponenteissa, kuten ilmailussa ja ilmailussa. Fluorimuovikalvojen käytöllä on korkea hapen läpäisevyys ja korkea vesihöyryn läpäisevyys. Tätä pienen läpäisevyyden selektiivistä läpäisevyyttä voidaan käyttää happianturien valmistukseen. Fluoroplastien ominaisuuksia, jotka aiheuttavat napavarauspoikkeamaa korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa, voidaan käyttää mikrofonien, kaiuttimien, robottien osien jne. valmistukseen ja niiden alhaista taittumista voidaan käyttää. Ominaisuudet korkea hyötysuhde voi tehdä optisia kuituja.
4. Polytetrafluorietyleenin (PTFE) käyttö lääketieteessä.
Paisutettu PTFE-materiaali on puhtaasti inerttiä ja sillä on erittäin vahva biologinen sopeutumiskyky. Se ei aiheuta kehon hylkimistä eikä sillä ole fysiologisia sivuvaikutuksia ihmiskehoon. Se voidaan steriloida millä tahansa menetelmällä. Sen mikrohuokoinen rakenne mahdollistaa käytön erilaisissa kuntoutusratkaisuissa, mukaan lukien keinotekoiset verisuonet ja laastarit pehmytkudosten uudistamiseen sekä kirurgiset ompeleet verisuoni-, sydän-, yleis- ja ortopedisiin leikkauksiin.
5. Polytetrafluorietyleenin (PTFE) tarttumisenesto-ominaisuuksien käyttö.
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
PTFE-materiaalilla on pienin pintajännitys kiinteistä materiaaleista, eikä se tartu mihinkään aineeseen. Sillä on myös korkean ja matalan lämpötilan kestävyys ja kemiallinen inertiteetti, mikä tekee siitä sopivan esimerkiksi valmistukseen. Tarttumattomia pannuja käytetään laajalti tarttumattomissa sovelluksissa. Liimanestoprosessi sisältää pääasiassa kaksi tyyppiä: PTFE-levyn asentaminen alustalle ja PTFE-pinnoite tai lakka yhdistettynä lasiin alustalle lämpökutistumisen kautta.
Lue lisää PTFE-pinnoitteista
Vaikka PTFE-materiaaleilla on edelleen suuri ongelma hitsauksessa, tekniikan kehittyessä uudet synteesimenetelmät ratkaisevat pian PTFE:n kipukohdat ja soveltavat PTFE:tä useammille aloille.
