Le polytétrafluoroéthylène (PTFE) est un polymère de carbone et de fluor. Ce matériel a le nom le plus familier: Téflon.
Les propriétés de PTFE comprennent:
Excellentes propriétés mécaniques (<1%)
Résistance à la corrosion de l'inertie chimique
Résistance à la chaleur
Coefficients de frottement les plus bas
Propriétés non bâtones (résiste à des températures élevées continues de 500 ° F (260 ° C)))
Se résistance à l'usure
Point de fusion élevé
Les excellentes propriétés de PTFE lui donnent un large éventail d'applications, et il est le plus souvent utilisé comme revêtement antiadhésif pour les ustensiles de cuisine. La meilleure résistance à l'usure de PTFE lui permet de combiner divers matériaux par la polymérisation des émulsions ou le traitement de polymérisation en suspension pour former des produits industriels à forte résistance thermique avec d'excellentes propriétés mécaniques, telles que l'isolation par fil, les ceintures de convoyeur de qualité alimentaire, les tissus antiadhésifs flexibles, etc.
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Le polytétrafluoroéthylène a été découvert en 1938. Il a été découvert à l'origine par le chimiste américain Roy J. Plunkett (1910-1994) lorsqu'il essayait de fabriquer un nouveau réfrigérant à composé de carbone et de fluor. Les gens à l'époque n'auraient pas pensé à ce produit ordinaire. Des catalyseurs étranges affecteront tous les aspects du monde.
En 1941, Dupont a obtenu un brevet pour ce produit et a enregistré une marque sous le nom de 'Teflon ' en 1944.
De nos jours, le polytétrafluoroéthylène a été largement utilisé dans de nombreux domaines de production et de vie. Dans l'industrie de la restauration, les ustensiles de cuisine enduits de PTFE sont largement utilisés; Dans l'industrie des vêtements, les vêtements à l'épreuve du froid supérieurs de marques telles que Helikon et Carinthia utilisent tous PTFE comme couche ou couche extérieure. , afin d'obtenir la capacité de résister au rhume sévère de -30 ° C; Dans le domaine militaire, les matériaux PTFE avec une faible perte, d'excellentes propriétés diélectriques, une bonne consistance, des propriétés chimiques stables et presque aucune absorption d'humidité ne sont largement utilisées dans des panneaux radar à haute fréquence radio. Dans le domaine médical, les matériaux PTFE sont également largement utilisés dans les parties du corps artificielles.
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PTFE signifie Polytetrafluoroéthylène, le terme chimique pour le polymère (C2F4) n.
Ce matériau fait généralement référence à tout fluoropolymère synthétique PTFE de marque. Les principales caractéristiques du polytétrafluoroéthylène sont les suivantes:
Température de fonctionnement maximale (° F / ° C): 500/260
Force de traction à Break (PSI): 4 000
Constante diélectrique (kv / mil): 3.7
Proportion: 2.16
Allongement à la pause: 350%
Rivage d dureté: 54
Le fluoropolymère synthétique PTFE polytetrafluoroéthylène largement utilisé avec les caractéristiques ci-dessus a déjà d'innombrables marques, les marques principales sont les suivantes:
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Le polytétrafluoroéthylène est un polymère linéaire composé d'atomes de carbone (C) et de fluor (F), avec la formule chimique (C2F4) N, où n est le nombre d'unités monomères.
La structure de PTFE peut être exprimée comme: -CF2-CF2-CF2-CF2-
La longue chaîne de molécules PTFE est constituée d'atomes de carbone, dont chacun est lié à deux atomes de fluor.
Les atomes de fluor couvrent presque la surface des atomes de carbone de la chaîne de polymère en spirale. Les atomes de carbone forment la chaîne principale de la chaîne polymère. Les atomes de fluor forment une structure semblable à un bouclier autour des atomes de carbone, qui protège bien les atomes de carbone internes.
Cet arrangement unique d'atomes donne à PTFE ses propriétés exceptionnelles. Cette structure moléculaire contribue aux propriétés physiques et chimiques inégalées de PTFE.
Qu'est-ce que le matériau en téflon?
Le téflon est un fluoropolymère thermoplastique et l'acronyme de téflon est PTFE (polytétrafluoroéthylène).
Téflon est une marque de fabricants de Chemours, cependant, PTFE peut également être acheté auprès de sociétés autres que les Chemiours.
Le téflon est un matériau populaire en raison de sa faible frottement, de sa résistance à haute température et de sa résistance chimique.
Bien sûr, le téflon est un matériau polymère polymérisé à partir de tétrafluoroéthylène et est un type de matériau perfluoré. Son nom chimique est le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
La structure chimique en téflon est très unique. La structure moléculaire est que F (atomes de fluor) remplace tous les H (atomes d'hydrogène) sur la chaîne C. En même temps, parce que le rayon de l'atome de fluor est beaucoup plus grand que le rayon de l'atome de carbone, la répulsion entre les atomes est très grande, de sorte qu'elle n'aimera pas les atomes d'hydrogène, ils peuvent être disposés dans un plan, de sorte que les atomes de fluor presque enracinement pour envelopper les atomes de carbone, de sorte que le monde extérieur ne peut entrer qu'en contact avec le fluorne relativement incert.
Avec une forte barrière d'atome de fluor, la structure du polymère en téflon est relativement stable par rapport aux autres matériaux.
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Le PTFE est un polymère polymérisé à partir de monomère tétrafluoroéthylène. Il s'agit d'une cire transparente ou opaque similaire à l'EP. Sa densité est de 2,2 g / cm3 et son taux d'absorption d'eau est inférieur à 0,01%.
La structure chimique du polymère PTFE est similaire à celle de l'EP, sauf que tous les atomes d'hydrogène du polyéthylène sont remplacés par des atomes de fluor. En raison de l'énergie de liaison élevée et des performances stables de la liaison CF, il a une excellente résistance à la corrosion chimique et peut résister à tous les acides forts (y compris Aqua Regia) à l'exception des métaux alcalins fondus, des milieux oxydants et de l'hydroxyde de sodium supérieur à 300 ° C. Ainsi que les effets de forts oxydants, réduisant les agents et divers solvants organiques.
L'atome F dans la molécule PTFE est symétrique et les deux éléments de la liaison CF sont liés de manière covalente. Il n'y a pas d'électrons libres dans la molécule, ce qui rend la molécule entière neutre. Par conséquent, il a d'excellentes propriétés diélectriques, et son isolation électrique n'est pas affectée par l'influence de l'environnement et de la fréquence.
Propriétés physiques en téflon
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Sa résistivité de volume est supérieure à 1017, sa perte diélectrique est petite, sa tension de panne est élevée, sa résistance à l'arc est bonne et elle peut fonctionner dans un environnement électrique de 250 ° C. Parce qu'il n'y a pas de liaisons hydrogène dans la structure moléculaire PTFE, la structure est symétrique, donc sa cristallisation du degré de cristallisation est très élevée (généralement la cristallinité est de 55% ~ 75%, parfois aussi élevée que 94%), ce qui rend le PTFE extrêmement résistant à la chaleur. Sa température de fusion est de 324 ° C, sa température de décomposition est de 415 ° C et sa température d'utilisation maximale est de 250 ° C. Il est fragile que la température est de -190 ° C et la température de la distorsion thermique (dans des conditions de 0,46 MPa) est de 120 ° C.
Le matériau en téflon a de bonnes propriétés mécaniques. Sa résistance à la traction est de 21 ~ 28 MPa, la résistance à la flexion est de 11 ~ 14MPA, l'allongement est de 250% ~ 300%, et ses coefficients de frottement dynamique et statique contre l'acier sont à la fois 0,04, ce qui est meilleur que le nylon, le polyformaldéhyde et le polyéthylène. Le coefficient de frottement des plastiques frais est petit.
Le PTFE pur a une faible résistance, une mauvaise résistance à l'usure et une mauvaise résistance au fluage. Il est généralement nécessaire d'ajouter des particules inorganiques au polymère PTFE, comme le graphite, le groupe disulfure, l'oxyde d'aluminium, la fibre de verre, la fibre de carbone, etc. pour améliorer ses propriétés mécaniques. , et peut également être élargi en coopérant avec d'autres polymères tels que la polyphénylase (PHB), le sulfure de polyphénylène (PFS), le polyéthylène glycol (PEEK), le polyéthylène / propylène copiralité (PFEP), etc. sa plage de températures d'amortissement, améliorant sa résistance à la variabilité.
Comment est fabriqué du téflon
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Le processus de fabrication utilise le chloroforme comme matière première, utilise de l'acide hydrofluorique anhydre pour fluor du chloroforme, la température de réaction est supérieure à 65 ° C, utilise le pentachlorure d'antimoine comme catalyseur et utilise enfin la fissuration thermique pour produire du tétrafluoroéthylène.
L'AOKAI est produit en utilisant la polymérisation de la suspension ou la polymérisation de l'émulsion.
Préparation du monomère tétrafluoroéthylène
Industriellement, le chloroforme est utilisé comme matière première, l'acide hydrofluorique anhydre est utilisé pour fluor du chloroforme, la température de réaction est supérieure à 65 ° C, le pentachlorure d'antimoine est utilisé comme catalyseur, et enfin le tétrafluoroéthylène est produit par fissuration thermique. Le tétrafluoroéthylène peut également être produit en réagissant du zinc avec le tétrafluorodichloroéthane à des températures élevées.
Préparation du polytétrafluoroéthylène
Dans une bouilloire d'émail ou de polymérisation en acier inoxydable, l'eau est utilisée comme moyen, le persulfate de potassium est utilisé comme initiateur, le sel d'ammonium à l'acide perfluorocarboxylique est utilisé comme dispersant, le fluorocarbone est utilisé comme stabilisateur et le tétrafluoroéthylène est polymérisé pour obtenir du polyéthylène en poudre fin. Tétrafluoroéthylène.
Ajouter divers additifs à la bouilloire de réaction et le monomère tétrafluoroéthylène entre dans la bouilloire de polymérisation en phase gazeuse. Ajustez la température dans la bouilloire à 25 ° C, puis ajoutez une certaine quantité d'activateur (métabisulfite de sodium) pour initier la polymérisation via un système redox. Pendant le processus de polymérisation, les monomères sont ajoutés en continu et la pression de polymérisation est maintenue à 0,49 ~ 0,78 MPa. La dispersion obtenue après la polymérisation est diluée à une certaine concentration avec de l'eau, et la température est ajustée à 15 à 20 ° C. Après l'agrégation avec agitation mécanique, il est lavé à l'eau et séché, c'est-à-dire que ce produit est obtenu comme une résine granulaire fine.
Le revêtement en téflon lui-même est sûr: le matériau en téflon lui-même est non toxique, ne se décomposera pas et ne provoquera pas de risques pour la santé. Cela est probablement dû au fait que sa structure moléculaire est fondamentalement insoluble dans les produits chimiques réels, et encore moins digérés et absorbés par le corps humain.
En savoir plus sur la sécurité en téflon
Qu'est-ce que PTFE est utilisé pour？
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Les propriétés uniques du PTFE le rendent largement utilisé dans les opérations industrielles et marines telles que l'industrie chimique, le pétrole, le textile, la nourriture, la fabrication du papier, la médecine, l'électronique et les machines.
Application de polytétrafluoroéthylène (PTFE) dans les propriétés anti-corrosion:
En raison des défauts de la résistance à la corrosion du caoutchouc, du verre, des alliages métalliques et d'autres matériaux, il est difficile de respecter l'environnement sévère où la température, la pression et les milieux chimiques coexistent, et les pertes résultantes sont assez alarmantes. Alors que le matériau PTFE a une excellente résistance à la corrosion, le polytétrafluoroéthylène utilise les principaux matériaux résistants à la corrosion dans les industries pétrolières, chimiques, textiles et autres.
Les applications spécifiques comprennent: les tuyaux de livraison, les tuyaux d'échappement, les tuyaux de vapeur pour le transport de gaz corrosifs, les tuyaux d'huile à haute pression pour les rouleaux rouleaux, les tuyaux élevés, moyens et basse pression pour les systèmes hydrauliques d'avions et les systèmes de presse à froid, les tours de distillation, les échangeurs de chaleur, les bouilloires, les tours et les réservoirs. Les performances des joints d'équipement chimique telles que les doublures et les vannes ont un grand impact sur l'efficacité et les performances de l'ensemble de la machine et de l'équipement. Le matériau PTFE a les caractéristiques de la résistance à la corrosion, de la résistance au vieillissement, du coefficient de frottement faible et du non-finesse, de la large plage de températures et de la bonne élasticité, ce qui le rend très adapté aux joints de fabrication avec des besoins élevés de résistance à la corrosion et des températures de fonctionnement supérieures à 100 °. Tels que les joints pour les brides rainurées de machines, les échangeurs de chaleur, les récipients à haute pression, les récipients de grand diamètre, les vannes et les pompes, les joints pour les pots de réaction en verre, les brides plates, les brides de grand diamètre, les arbres, les tiges de piston, les tiges de valve, les pompes à engrenages de verrouillage, les joints de tir à tir, etc.
2. La faible performance de frottement du polytétrafluoroéthylène (PTFE) est utilisée dans les applications de charge.
Les parties de frottement de certains équipements ne conviennent pas à la lubrification, comme dans les situations où la graisse lubrifiante sera dissoute par des solvants et deviendra inefficace, ou dans le papier, les produits pharmaceutiques, les aliments, les textiles, etc. dans le domaine industriel doivent éviter la condamnation à huile lubrifiante, qui fabrique des matériaux de ptfe les plus idéaux pour les pièces de lubrification sans huile (charge directe des équipements de la charge). En effet, le coefficient de frottement de ce matériau est le plus bas parmi les matériaux solides connus. Ses utilisations spécifiques incluent des roulements pour l'équipement chimique, les machines de fabrication de papier et les machines agricoles, en tant que anneaux de piston, rails de guidage de machines-outils et anneaux de guidage. Ils sont largement utilisés dans les projets de construction civile comme diapositives de support pour les ponts, les fermes de toit de structure en acier tunnel, les grands pipelines chimiques et les réservoirs de stockage. Blocs, ainsi que utilisés comme supports de pont et émeubles de pont, etc.
3. Applications du polytétrafluoroéthylène (PTFE) dans des applications électroniques et électriques.
La faible perte inhérente et la petite constante diélectrique des matériaux PTFE permettent de faire des fils émaillés pour une utilisation dans les micro-moteurs, les thermocouples, les dispositifs de contrôle, etc., le film d'isolation électrique PTFE est un matériau isolant idéal pour la fabrication de condensateurs, des revêtements radio isolants, des câbles isolés, des moteurs et des transformateurs. C'est également l'un des matériaux indispensables pour les composants électroniques industriels tels que l'aérospatiale et l'aérospatiale. L'utilisation de films plastiques en fluor a une perméabilité élevée en oxygène et une perméabilité élevée à la vapeur d'eau. Cette perméabilité sélective de la petite perméabilité peut être utilisée pour fabriquer des capteurs d'oxygène. Les caractéristiques des fluoroplastiques qui provoquent une déviation de charge polaire à haute température et à haute pression peuvent être utilisées pour fabriquer des microphones, des haut-parleurs, des pièces sur les robots, etc., et leur faible réfraction peut être utilisée. Les caractéristiques d'une grande efficacité peuvent fabriquer des fibres optiques.
4. Application du polytétrafluoroéthylène (PTFE) en médecine médicale.
Le matériau PTFE élargi est purement inerte et a une très forte adaptabilité biologique. Il ne provoquera pas le rejet par le corps et n'a aucun effet secondaire physiologique sur le corps humain. Il peut être stérilisé par n'importe quelle méthode. Sa structure microporeuse permet une utilisation dans une variété de solutions de réadaptation, y compris les vaisseaux sanguins artificiels et les patchs pour la régénération des tissus mous et les sutures chirurgicales pour les chirurgies vasculaires, cardiaques, générales et orthopédiques.
5.Application des propriétés anti-stick du polytétrafluoroéthylène (PTFE).
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Le matériau PTFE a la plus petite tension de surface parmi les matériaux solides et n'adhère à aucune substance. Il a également les caractéristiques d'une résistance à haute et basse température et à une inertie chimique, ce qui le rend adapté aux applications telles que la fabrication. Les casseroles antiadhésives sont largement utilisées dans les applications anti-stick. Le processus anti-adhésif comprend principalement deux types: l'installation de la feuille PTFE sur le substrat et plaçant le Revêtement PTFE ou vernis composé de verre sur le substrat par retrait thermique.
En savoir plus sur les revêtements PTFE
Bien que les matériaux PTFE aient toujours le problème des difficultés élevées à souder, avec l'avancement de la technologie, les nouvelles méthodes de synthèse résoudront bientôt les points douloureux de PTFE et appliqueront le PTFE à une gamme plus large de domaines.
