Politetrafluoretilen (PTFE) je polimer ugljika i fluora. Ovaj materijal ima najpoznatiji naziv: teflon.
Svojstva PTFE-a uključuju:
Izvrsna mehanička svojstva (<1%)
Kemijska inertnost otpornost na koroziju
Otpornost na toplinu
Najmanji koeficijenti trenja
Neljepljiva svojstva (podnosi stalne visoke temperature od 500°f (260°c))
Otpornost na habanje
Visoko talište
Izvrsna svojstva PTFE-a daju mu širok raspon primjena, a najčešće se koristi kao neljepljivi premaz za posuđe. Bolja otpornost na habanje PTFE-a omogućuje mu kombiniranje s različitim materijalima putem emulzijske polimerizacije ili obrade suspenzijske polimerizacije kako bi se formirali industrijski proizvodi visoke toplinske otpornosti s izvrsnim mehaničkim svojstvima, kao što su izolacija žice, pokretne trake za hranu, fleksibilne neljepljive tkanine itd.
![2]()
Politetrafluoretilen je otkriven 1938. Prvotno ga je otkrio američki kemičar Roy J. Plunkett (1910. – 1994.) kada je pokušavao napraviti novi rashladni medij od spoja ugljika i fluora. Ljudi u to vrijeme ne bi pomislili na ovaj obični proizvod. Čudni katalizatori utjecat će na svaki aspekt svijeta.
Godine 1941. DuPont je dobio patent za ovaj proizvod i registrirao zaštitni znak pod imenom 'Teflon' 1944. godine.
Danas se politetrafluoretilen naširoko koristi u mnogim područjima proizvodnje i života. U ugostiteljstvu se posuđe obloženo PTFE-om široko koristi; u odjevnoj industriji vrhunska odjeća otporna na hladnoću marki kao što su HELIKON i Carinthia koristi PTFE kao premaz ili vanjski sloj. , kako bi se postigla sposobnost da izdrži jaku hladnoću od -30°C; u vojnom polju, PTFE materijali s malim gubicima, izvrsnim dielektričnim svojstvima, dobrom konzistencijom, stabilnim kemijskim svojstvima i gotovo nikakvom apsorpcijom vlage široko se koriste u visokofrekventnim radarskim pločama. U medicinskom području, PTFE materijali također se široko koriste u umjetnim dijelovima tijela.
![3]()
PTFE je kratica za politetrafluoretilen, kemijski izraz za polimer (C2F4)n.
Ovaj materijal općenito se odnosi na bilo koji PTFE sintetski fluoropolimer marke. Glavne karakteristike politetrafluoretilena su sljedeće:
Maksimalna radna temperatura (°F /°C): 500/260
Vlačna čvrstoća na prekid (PSI): 4,000
Dielektrična konstanta (kV/mil): 3,7
Omjer: 2,16
Istezanje pri prekidu: 350%
Tvrdoća Shore D: 54
Široko korišten ptfe politetrafluoroetilen sintetski fluoropolimer s gornjim karakteristikama već ima bezbroj robnih marki, a glavne marke su sljedeće:
![4]()
Politetrafluoretilen je linearni polimer sastavljen od atoma ugljika (C) i fluora (F), kemijske formule (C2F4)n, gdje je n broj monomernih jedinica.
Struktura PTFE-a može se izraziti kao: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Dugi lanac PTFE molekula sastoji se od atoma ugljika, od kojih je svaki povezan s dva atoma fluora.
Atomi fluora gotovo prekrivaju površinu ugljikovih atoma spiralnog polimernog lanca. Atomi ugljika čine glavni lanac polimernog lanca. Atomi fluora tvore strukturu poput štita oko atoma ugljika, koja dobro štiti unutarnje atome ugljika.
Ovaj jedinstveni raspored atoma daje PTFE-u njegova iznimna svojstva. Ova molekularna struktura doprinosi fizičkim i kemijskim svojstvima PTFE-a bez premca.
Što je teflonski materijal?
Teflon je termoplastični fluoropolimer, a akronim za teflon je PTFE (polytetrafluoroethylene).
Teflon je zaštitni znak Chemoursa, međutim, PTFE se može kupiti i od drugih tvrtki osim Chemoursa.
Teflon je popularan materijal zbog niskog trenja, otpornosti na visoke temperature i otpornosti na kemikalije.
Naravno, teflon je polimerni materijal polimeriziran iz tetrafluoroetilena i vrsta je perfluoriranog materijala. Njegov kemijski naziv je politetrafluoretilen (PTFE).
Kemijska struktura teflona vrlo je jedinstvena. Molekularna struktura je takva da F (atomi fluora) zamjenjuju sve H (atome vodika) na C lancu. U isto vrijeme, budući da je radijus atoma fluora mnogo veći od radijusa atoma ugljika, odbojnost između atoma je vrlo velika, tako da neće Poput atoma vodika, oni se mogu rasporediti u ravnini, tako da atomi fluora gotovo spiralno omataju atome ugljika, tako da vanjski svijet može doći u kontakt samo s relativno inertnim atomima fluora.
Uz jaku barijeru atoma fluora, struktura teflonskog polimera je relativno stabilna u usporedbi s drugim materijalima.
![11]()
PTFE je polimer polimeriziran iz monomera tetrafluoretilena. To je proziran ili neproziran vosak sličan PE-u. Gustoća mu je 2,2 g/cm3, a stupanj upijanja vode manji od 0,01%.
Kemijska struktura PTFE polimera slična je onoj PE, osim što su svi atomi vodika u polietilenu zamijenjeni atomima fluora. Zbog visoke energije veze i stabilnih performansi CF veze, ima izvrsnu otpornost na kemijsku koroziju i može izdržati sve jake kiseline (uključujući aqua regia) osim rastaljenih alkalnih metala, oksidirajućih medija i natrijevog hidroksida iznad 300°C. Kao i djelovanje jakih oksidansa, redukcijskih sredstava i raznih organskih otapala.
Atom F u molekuli PTFE je simetričan, a dva elementa u CF vezi su kovalentno vezana. U molekuli nema slobodnih elektrona, što cijelu molekulu čini neutralnom. Stoga ima izvrsna dielektrična svojstva, a na njegovu električnu izolaciju ne utječu utjecaji okoline i frekvencije.
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Njegov volumni otpor veći je od 1017, njegov dielektrični gubitak je mali, njegov probojni napon je visok, njegova otpornost na luk je dobra i može raditi u električnom okruženju od 250 °C. Budući da nema vodikovih veza u molekularnoj strukturi PTFE-a, struktura je simetrična, pa je njegova kristalizacija. Stupanj kristalizacije je vrlo visok (općenito je kristalnost 55% ~ 75%, ponekad i do 94%), što PTFE čini iznimno otpornim na toplinu. Temperatura taljenja mu je 324°C, temperatura raspadanja 415°C, a maksimalna uporabna temperatura 250°C. Krhak je. Temperatura je -190°C, a temperatura toplinske distorzije (pod uvjetima od 0,46MPa) je 120C.
Teflon materijal ima dobra mehanička svojstva. Njegova vlačna čvrstoća je 21~28MPa, čvrstoća na savijanje je 11~14MPa, istezanje je 250%~300%, a njegovi dinamički i statički koeficijenti trenja o čelik su 0,04, što je bolje od najlona, poliformaldehida i polietilena. Koeficijent trenja hladne plastike je mali.
Čisti PTFE ima malu čvrstoću, slabu otpornost na trošenje i slabu otpornost na puzanje. Obično je potrebno dodati neke anorganske čestice PTFE polimeru, kao što su grafit, disulfidna skupina, aluminijev oksid, staklena vlakna, ugljična vlakna itd. kako bi se poboljšala njegova mehanička svojstva. , a također se može proširiti suradnjom s drugim polimerima kao što su polifenilaza (PHB), polifenilen sulfid (PFS), polietilen glikol (PEEK), polietilen/propilen kopolimer (PFEP), itd. njegov raspon temperature prigušenja, poboljšavajući njegovu otpornost na varijabilnost.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
Proizvodni proces koristi kloroform kao sirovinu, koristi bezvodnu fluorovodičnu kiselinu za fluoriranje kloroforma, temperatura reakcije je iznad 65ºC, koristi antimonov pentaklorid kao katalizator i na kraju koristi termičko krekiranje za proizvodnju tetrafluoroetilena.
Aokai se proizvodi polimerizacijom suspenzije ili polimerizacijom emulzije.
Dobivanje monomera tetrafluoretilena
Industrijski, kloroform se koristi kao sirovina, bezvodna fluorovodična kiselina se koristi za fluoriranje kloroforma, temperatura reakcije je iznad 65ºC, antimonov pentaklorid se koristi kao katalizator, i konačno tetrafluoroetilen se proizvodi toplinskim krekiranjem. Tetrafluoroetilen se također može proizvesti reakcijom cinka s tetrafluorodikloroetanom na visokim temperaturama.
Dobivanje politetrafluoretilena
U kotlu za polimerizaciju od emajla ili nehrđajućeg čelika, voda se koristi kao medij, kalij persulfat se koristi kao inicijator, perfluorokarboksilna kiselina amonijeva sol se koristi kao disperzant, fluorougljik se koristi kao stabilizator, a tetrafluoroetilen se redoks polimerizira da se dobije fini polietilen u prahu. Tetrafluoretilen.
Dodajte razne aditive u reakcijski kotao i monomer tetrafluoretilena ulazi u kotao za polimerizaciju u plinskoj fazi. Podesite temperaturu u kotlu na 25°C, zatim dodajte određenu količinu aktivatora (natrij metabisulfita) kako biste pokrenuli polimerizaciju kroz redoks sustav. Tijekom procesa polimerizacije, monomeri se kontinuirano dodaju, a tlak polimerizacije se održava na 0,49~0,78MPa. Disperzija dobivena nakon polimerizacije razrjeđuje se vodom do određene koncentracije, a temperatura se podešava na 15~20ºC. Nakon agregacije uz mehaničko miješanje, ispire se vodom i suši, tj. Ovaj proizvod se dobiva kao fina zrnasta smola.
Sam teflonski premaz je siguran: sam teflonski materijal je netoksičan, neće se rasgraditi i neće uzrokovati opasnosti po zdravlje. To je vjerojatno zato što je njegova molekularna struktura u osnovi netopljiva u pravim kemikalijama, a kamoli probavljena i apsorbirana u ljudskom tijelu.
Saznajte više o sigurnosti teflona
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Jedinstvena svojstva PTFE-a čine ga širokom primjenom u industrijskim i pomorskim operacijama kao što su kemijska industrija, nafta, tekstil, hrana, proizvodnja papira, medicina, elektronika i strojevi.
Primjena politetrafluoretilena (PTFE) u antikorozivnim svojstvima:
Zbog nedostataka u otpornosti na koroziju gume, stakla, metalnih legura i drugih materijala, teško je suočiti se s teškim okruženjem u kojem koegzistiraju temperatura, tlak i kemijski mediji, a rezultirajući gubici prilično su alarmantni. Dok PTFE materijal ima izvrsnu otpornost na koroziju, politetrafluoroetilen koristi glavne materijale otporne na koroziju u naftnoj, kemijskoj, tekstilnoj i drugim industrijama.
Specifične primjene uključuju: dovodne cijevi, ispušne cijevi, parne cijevi za transport korozivnih plinova, visokotlačne uljne cijevi za valjaonice, visokotlačne, srednje i niskotlačne cijevi za hidraulične sustave zrakoplova i sustave hladnog prešanja, destilacijske tornjeve, izmjenjivače topline, kotlove, tornjeve i spremnike. Izvedba brtvi kemijske opreme kao što su obloge i ventili ima veliki utjecaj na učinkovitost i performanse cijelog stroja i opreme. PTFE materijal ima karakteristike otpornosti na koroziju, otpornosti na starenje, niskog koeficijenta trenja i neljepljivosti, širokog temperaturnog raspona i dobre elastičnosti, što ga čini vrlo prikladnim za proizvodnju brtvila s visokim zahtjevima otpornosti na koroziju i radnim temperaturama iznad 100°. Kao što su brtve za užljebljene prirubnice strojeva, izmjenjivače topline, visokotlačne posude, posude velikog promjera, ventile i pumpe, brtve za staklene reakcijske posude, ravne prirubnice, prirubnice velikog promjera, osovine, klipnjače, šipke ventila, pumpe s pužnim zupčanicima, brtve spona itd.
2. Nisko trenje politetrafluoroetilena (PTFE) koristi se u primjenama opterećenja.
Dijelovi trenja neke opreme nisu prikladni za podmazivanje, primjerice u situacijama kada će se mazivo mazivo otopiti otapalima i postati neučinkovito, ili u proizvodnji papira, farmaceutskim proizvodima, hrani, tekstilu itd. Proizvodi u industrijskom području moraju izbjegavati kontaminaciju uljem za podmazivanje, što punjene PTFE materijale čini najidealnijim materijalom za podmazivanje bez ulja (izravno opterećenje) dijelova mehaničke opreme. To je zato što je koeficijent trenja ovog materijala najniži među poznatim čvrstim materijalima. Njegova posebna upotreba uključuje ležajeve za kemijsku opremu, strojeve za proizvodnju papira i poljoprivredne strojeve, kao klipne prstenove, vodilice za alatne strojeve i prstenove za navođenje. Naširoko se koriste u građevinskim projektima kao potporni klizači za mostove, krovne nosače čeličnih konstrukcija tunela, velike kemijske cjevovode i spremnike za skladištenje. Blokovi, kao i korišteni kao nosači mostova i zakretnice mostova, itd.
3. Primjena politetrafluoroetilena (PTFE) u elektroničkim i električnim primjenama.
Inherentni mali gubici i mala dielektrična konstanta PTFE materijala omogućuju izradu emajliranih žica za upotrebu u mikromotorima, termoparovima, kontrolnim uređajima itd. PTFE električna izolacijska folija To je idealan izolacijski materijal za proizvodnju kondenzatora, radio izolacijskih obloga, izoliranih kabela, motora i transformatora. Također je jedan od nezamjenjivih materijala za industrijske elektroničke komponente poput zrakoplovstva i svemira. Upotreba plastičnih filmova s fluorom ima visoku propusnost za kisik i visoku propusnost za vodenu paru. Ova selektivna propusnost male propusnosti može se koristiti za proizvodnju senzora za kisik. Karakteristike fluoroplastike koje uzrokuju devijaciju polarnog naboja pod visokom temperaturom i visokim tlakom mogu se koristiti za proizvodnju mikrofona, zvučnika, dijelova na robotima itd., a može se koristiti i njihova niska refrakcija. Obilježja visoke učinkovitosti mogu napraviti optička vlakna.
4. Primjena politetrafluoretilena (PTFE) u medicini.
Ekspandirani PTFE materijal je potpuno inertan i ima vrlo jaku biološku prilagodljivost. Neće izazvati odbacivanje od strane tijela i nema fizioloških nuspojava na ljudsko tijelo. Može se sterilizirati na bilo koji način. Njegova mikroporozna struktura omogućuje upotrebu u raznim rehabilitacijskim rješenjima, uključujući umjetne krvne žile i flastere za regeneraciju mekog tkiva i kirurške konce za vaskularne, kardijalne, opće i ortopedske operacije.
5. Primjena svojstava protiv prianjanja politetrafluoretilena (PTFE).
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
PTFE materijal ima najmanju površinsku napetost među čvrstim materijalima i ne prianja ni na jednu tvar. Također ima karakteristike otpornosti na visoke i niske temperature i kemijsku inertnost, što ga čini prikladnim za primjene kao što je proizvodnja. Posude s neprijanjajućim slojem naširoko se koriste u aplikacijama protiv prianjanja. Postupak protiv lijepljenja uglavnom uključuje dvije vrste: postavljanje PTFE ploče na podlogu i postavljanje PTFE premaz ili lak spojen sa staklom na podlozi toplinskim skupljanjem.
Saznajte više o PTFE premazima
Iako PTFE materijali još uvijek imaju problem velikih poteškoća u zavarivanju, s napretkom tehnologije, nove metode sinteze uskoro će riješiti bolne točke PTFE-a i primijeniti PTFE u širem rasponu područja.
