Politetrafluoroetylen (PTFE) to polimer węglowy i fluorowy. Ten materiał ma najbardziej znaną nazwę: teflon.
Właściwości PTFE obejmują:
Doskonałe właściwości mechaniczne (<1%)
Obojętność chemiczna, odporność na korozję
Odporność na ciepło
Najniższe współczynniki tarcia
Właściwości nieprzywierające (wytrzymuje ciągłe wysokie temperatury 500°f (260°c))
Odporność na zużycie
Wysoka temperatura topnienia
Doskonałe właściwości PTFE dają mu szeroki zakres zastosowań, a najczęściej stosowany jest jako powłoka nieprzywierająca naczyń kuchennych. Większa odporność PTFE na zużycie pozwala na łączenie go z różnymi materiałami poprzez polimeryzację emulsyjną lub polimeryzację suspensyjną w celu wytworzenia produktów przemysłowych o wysokiej odporności termicznej i doskonałych właściwościach mechanicznych, takich jak izolacja drutu, przenośniki taśmowe dopuszczone do kontaktu z żywnością, elastyczne tkaniny nieprzywierające itp.
![2]()
Politetrafluoroetylen odkryto w 1938 r. Pierwotnie odkrył go amerykański chemik Roy J. Plunkett (1910–1994), kiedy próbował wytworzyć nowy czynnik chłodniczy na bazie węgla i fluoru. Ludzie w tamtym czasie nie pomyśleliby o tak zwyczajnym produkcie. Dziwne katalizatory wpłyną na każdy aspekt świata.
W 1941 roku firma DuPont uzyskała patent na ten produkt, a w 1944 roku zarejestrowała znak towarowy pod nazwą „Teflon”.
Obecnie politetrafluoroetylen znalazł szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach produkcji i życia. W branży gastronomicznej szeroko stosowane są naczynia kuchenne pokryte PTFE; w przemyśle odzieżowym najlepsze ubrania odporne na zimno takich marek jak HELIKON i Carinthia wykorzystują PTFE jako powłokę lub warstwę zewnętrzną. , aby osiągnąć odporność na silne zimno -30°C; w wojsku materiały PTFE o niskiej stracie, doskonałych właściwościach dielektrycznych, dobrej konsystencji, stabilnych właściwościach chemicznych i prawie braku absorpcji wilgoci są szeroko stosowane w panelach radarowych o wysokiej częstotliwości radiowej. W medycynie materiały PTFE są również szeroko stosowane w sztucznych częściach ciała.
![3]()
PTFE oznacza politetrafluoroetylen, chemiczne określenie polimeru (C2F4)n.
Ten materiał ogólnie odnosi się do dowolnego markowego syntetycznego fluoropolimeru ptfe. Główne cechy politetrafluoroetylenu są następujące:
Maksymalna temperatura robocza (°F/°C): 500/260
Wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu (PSI): 4000
Stała dielektryczna (kV/mil): 3,7
Proporcja: 2,16
Wydłużenie przy zerwaniu: 350%
Twardość Shore'a D: 54
Szeroko stosowany syntetyczny fluoropolimer ptfe politetrafluoroetylenu o powyższych cechach ma już niezliczone marki, główne marki to:
![4]()
Politetrafluoroetylen to liniowy polimer złożony z atomów węgla (C) i fluoru (F), o wzorze chemicznym (C2F4)n, gdzie n to liczba jednostek monomeru.
Strukturę PTFE można wyrazić jako: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Długi łańcuch cząsteczek PTFE składa się z atomów węgla, z których każdy jest połączony z dwoma atomami fluoru.
Atomy fluoru prawie pokrywają powierzchnię atomów węgla spiralnego łańcucha polimeru. Atomy węgla tworzą główny łańcuch łańcucha polimeru. Atomy fluoru tworzą wokół atomów węgla strukturę przypominającą tarczę, która dobrze chroni wewnętrzne atomy węgla.
To unikalne rozmieszczenie atomów nadaje PTFE wyjątkowe właściwości. Ta struktura molekularna przyczynia się do niezrównanych właściwości fizycznych i chemicznych PTFE.
Jaki jest materiał teflonowy?
Teflon to termoplastyczny fluoropolimer, a akronim teflonu to PTFE (politetrafluoroetylen).
Teflon jest znakiem towarowym firmy Chemours, jednakże PTFE można kupić także od firm innych niż Chemours.
Teflon jest popularnym materiałem ze względu na niskie tarcie, odporność na wysoką temperaturę i odporność chemiczną.
Oczywiście teflon jest materiałem polimerowym polimeryzowanym z tetrafluoroetylenu i jest rodzajem materiału perfluorowanego. Jego nazwa chemiczna to politetrafluoroetylen (PTFE).
Struktura chemiczna teflonu jest bardzo wyjątkowa. Struktura molekularna polega na tym, że F (atomy fluoru) zastępuje wszystkie H (atomy wodoru) w łańcuchu C. Jednocześnie, ponieważ promień atomu fluoru jest znacznie większy niż promień atomu węgla, odpychanie między atomami jest bardzo duże, więc nie będzie tak jak atomy wodoru, można je ułożyć w płaszczyźnie, więc atomy fluoru prawie spiralnie w górę, aby owinąć atomy węgla, tak że świat zewnętrzny może stykać się tylko ze stosunkowo obojętnymi atomami fluoru.
Dzięki silnej barierze dla atomów fluoru struktura polimeru teflonowego jest stosunkowo stabilna w porównaniu z innymi materiałami.
![11]()
PTFE jest polimerem polimeryzowanym z monomeru tetrafluoroetylenu. Jest to przezroczysty lub nieprzezroczysty wosk podobny do PE. Jego gęstość wynosi 2,2 g/cm3, a stopień wchłaniania wody jest mniejszy niż 0,01%.
Struktura chemiczna polimeru PTFE jest podobna do struktury PE, z tą różnicą, że wszystkie atomy wodoru w polietylenie zastąpiono atomami fluoru. Ze względu na wysoką energię wiązania i stabilne działanie wiązania CF, ma ono doskonałą odporność na korozję chemiczną i może wytrzymać wszystkie mocne kwasy (w tym wodę królewską) z wyjątkiem stopionych metali alkalicznych, mediów utleniających i wodorotlenku sodu w temperaturze powyżej 300°C. Jak również działanie silnych utleniaczy, środków redukujących i różnych rozpuszczalników organicznych.
Atom F w cząsteczce PTFE jest symetryczny, a dwa elementy wiązania CF są związane kowalencyjnie. W cząsteczce nie ma wolnych elektronów, co sprawia, że cała cząsteczka jest neutralna. Dlatego ma doskonałe właściwości dielektryczne, a na jego izolację elektryczną nie ma wpływu wpływ środowiska i częstotliwości.
Właściwości fizyczne teflonu
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Jego rezystywność skrośna jest większa niż 1017, jego straty dielektryczne są małe, jego napięcie przebicia jest wysokie, jego odporność na łuk jest dobra i może pracować w środowisku elektrycznym o temperaturze 250°C. Ponieważ w strukturze molekularnej PTFE nie ma wiązań wodorowych, struktura jest symetryczna, więc jego krystalizacja Stopień krystalizacji jest bardzo wysoki (ogólnie krystaliczność wynosi 55% ~ 75%, czasami nawet 94%), co sprawia, że PTFE jest wyjątkowo odporny na ciepło. Jego temperatura topnienia wynosi 324°C, temperatura rozkładu 415°C, a maksymalna temperatura stosowania wynosi 250°C. Jest kruchy. Temperatura wynosi -190°C, a temperatura odkształcenia pod wpływem ciepła (w warunkach 0,46 MPa) wynosi 120°C.
Materiał teflonowy ma dobre właściwości mechaniczne. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 21 ~ 28 MPa, wytrzymałość na zginanie 11 ~ 14 MPa, wydłużenie 250% ~ 300%, a dynamiczne i statyczne współczynniki tarcia o stal wynoszą 0,04, co jest lepsze niż nylon, poliformaldehyd i polietylen. Współczynnik tarcia chłodnych tworzyw sztucznych jest niewielki.
Czysty PTFE ma niską wytrzymałość, słabą odporność na zużycie i słabą odporność na pełzanie. Zwykle konieczne jest dodanie do polimeru PTFE pewnych cząstek nieorganicznych, takich jak grafit, grupa dwusiarczkowa, tlenek glinu, włókno szklane, włókno węglowe itp., aby poprawić jego właściwości mechaniczne. , a także można go ekspandować poprzez współpracę z innymi polimerami, takimi jak polifenylaza (PHB), siarczek polifenylenu (PFS), glikol polietylenowy (PEEK), kopolimer polietylen/propylen (PFEP) itp. w zakresie temperatur tłumienia, poprawiając jego odporność na zmienność.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
W procesie produkcyjnym jako surowiec wykorzystuje się chloroform, do fluorowania chloroformu stosuje się bezwodny kwas fluorowodorowy, temperatura reakcji przekracza 65°C, jako katalizator wykorzystuje się pięciochlorek antymonu, a na koniec wykorzystuje się kraking termiczny do produkcji tetrafluoroetylenu.
Aokai wytwarza się metodą polimeryzacji suspensyjnej lub polimeryzacji emulsyjnej.
Wytwarzanie monomeru tetrafluoroetylenu
W przemyśle jako surowiec stosuje się chloroform, do fluorowania chloroformu stosuje się bezwodny kwas fluorowodorowy, temperatura reakcji przekracza 65°C, jako katalizator stosuje się pięciochlorek antymonu, a na koniec tetrafluoroetylen wytwarza się w procesie krakingu termicznego. Tetrafluoroetylen można również wytwarzać w wyniku reakcji cynku z tetrafluorodichloroetanem w wysokich temperaturach.
Wytwarzanie politetrafluoroetylenu
W kotle do polimeryzacji emaliowanej lub ze stali nierdzewnej jako medium stosuje się wodę, nadsiarczan potasu jako inicjator, sól amonową kwasu perfluorokarboksylowego jako środek dyspergujący, fluorowęglowodór jako stabilizator, a tetrafluoroetylen poddaje się polimeryzacji redoks w celu uzyskania drobnego sproszkowanego polietylenu. Tetrafluoroetylen.
Do reaktora dodaje się różne dodatki, a monomer tetrafluoroetylenu wchodzi do kotła polimeryzacyjnego w fazie gazowej. Ustawić temperaturę w kotle na 25°C, następnie dodać odpowiednią ilość aktywatora (pirosiarczynu sodu), aby zainicjować polimeryzację poprzez układ redoks. Podczas procesu polimeryzacji monomery dodaje się w sposób ciągły, a ciśnienie polimeryzacji utrzymuje się na poziomie 0,49 ~ 0,78 MPa. Dyspersję otrzymaną po polimeryzacji rozcieńcza się wodą do określonego stężenia i reguluje temperaturę do 15~20°C. Po agregacji w wyniku mechanicznego mieszania przemywa się wodą i suszy, to znaczy produkt ten otrzymuje się w postaci drobnoziarnistej żywicy.
Czy teflon jest bezpieczny?
Sama powłoka teflonowa jest bezpieczna: sam materiał teflonowy jest nietoksyczny, nie rozkłada się i nie powoduje zagrożeń dla zdrowia. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że jego struktura molekularna jest w zasadzie nierozpuszczalna w prawdziwych substancjach chemicznych, nie mówiąc już o trawieniu i wchłanianiu przez ludzki organizm.
Dowiedz się więcej o bezpieczeństwie teflonu
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Unikalne właściwości PTFE sprawiają, że jest on szeroko stosowany w operacjach przemysłowych i morskich, takich jak przemysł chemiczny, ropa naftowa, tekstylia, żywność, papiernictwo, medycyna, elektronika i maszyny.
Zastosowanie politetrafluoroetylenu (PTFE) we właściwościach antykorozyjnych:
Ze względu na braki w odporności korozyjnej gumy, szkła, stopów metali i innych materiałów, trudno jest sprostać trudnym warunkom, w których współistnieją temperatura, ciśnienie i media chemiczne, a wynikające z tego straty są dość alarmujące. Chociaż materiał PTFE ma doskonałą odporność na korozję, politetrafluoroetylen wykorzystuje główne materiały odporne na korozję w przemyśle naftowym, chemicznym, tekstylnym i innych.
Specyficzne zastosowania obejmują: rury tłoczne, rury wydechowe, rury parowe do transportu gazów korozyjnych, wysokociśnieniowe rury olejowe do walcowni, rury wysokiego, średniego i niskiego ciśnienia do układów hydraulicznych samolotów i systemów tłoczenia na zimno, wieże destylacyjne, wymienniki ciepła, kotły, wieże i zbiorniki. Wydajność uszczelnień urządzeń chemicznych, takich jak wykładziny i zawory, ma ogromny wpływ na wydajność i wydajność całej maszyny i sprzętu. Materiał PTFE charakteryzuje się odpornością na korozję, odpornością na starzenie, niskim współczynnikiem tarcia i niekleistością, szerokim zakresem temperatur i dobrą elastycznością, dzięki czemu doskonale nadaje się do produkcji uszczelek o wysokich wymaganiach dotyczących odporności na korozję i temperatur roboczych powyżej 100°. Takie jak uszczelki do rowkowanych kołnierzy maszyn, wymienników ciepła, zbiorników wysokociśnieniowych, zbiorników o dużej średnicy, zaworów i pomp, uszczelnienia do szklanych naczyń reakcyjnych, kołnierzy płaskich, kołnierzy o dużej średnicy, wałów, tłoczysk, tłoczysk zaworów, pomp zębatych ślimakowych, uszczelnień drążków kierowniczych itp.
2. Politetrafluoroetylen (PTFE) o niskim współczynniku tarcia jest stosowany w zastosowaniach obciążeniowych.
Części cierne niektórych urządzeń nie nadają się do smarowania, na przykład w sytuacjach, gdy smar rozpuści się w rozpuszczalnikach i stanie się nieskuteczny, lub w przemyśle papierniczym, farmaceutycznym, spożywczym, tekstylnym itp. Produkty stosowane w przemyśle muszą unikać zanieczyszczenia olejem smarowym, co sprawia, że wypełnione materiały PTFE są najbardziej idealnym materiałem do bezolejowego smarowania (bezpośredniego przenoszenia obciążenia) części urządzeń mechanicznych. Dzieje się tak dlatego, że współczynnik tarcia tego materiału jest najniższy spośród znanych materiałów stałych. Jego specyficzne zastosowania obejmują łożyska do sprzętu chemicznego, maszyn papierniczych i maszyn rolniczych, jako pierścienie tłokowe, szyny prowadzące obrabiarek i pierścienie prowadzące. Są szeroko stosowane w projektach budownictwa cywilnego jako prowadnice podporowe mostów, kratownice dachowe konstrukcji stalowych tuneli, duże rurociągi chemiczne i zbiorniki magazynowe. Bloki, a także stosowane jako podpory mostów i obrotnice mostów itp.
3.Zastosowania politetrafluoroetylenu (PTFE) w zastosowaniach elektronicznych i elektrycznych.
Niska strata i mała stała dielektryczna materiałów PTFE umożliwiają wytwarzanie z nich emaliowanych drutów do stosowania w mikrosilnikach, termoparach, urządzeniach sterujących itp. Folia izolacyjna z PTFE. Jest to idealny materiał izolacyjny do produkcji kondensatorów, wykładzin izolacyjnych radiowych, izolowanych kabli, silników i transformatorów. Jest to również jeden z niezbędnych materiałów do przemysłowych komponentów elektronicznych, takich jak przemysł lotniczy i kosmiczny. Zastosowanie folii z tworzyw fluorowych charakteryzuje się wysoką przepuszczalnością tlenu i wysoką przepuszczalnością pary wodnej. Tę selektywną przepuszczalność o małej przepuszczalności można wykorzystać do produkcji czujników tlenu. Właściwości fluoroplastów, które powodują odchylenie ładunku polarnego pod wpływem wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia, można wykorzystać do produkcji mikrofonów, głośników, części robotów itp., a także można wykorzystać ich niskie załamanie światła. Charakterystyka wysokiej wydajności może wytwarzać włókna optyczne.
4.Zastosowanie politetrafluoroetylenu (PTFE) w medycynie.
Ekspandowany materiał PTFE jest całkowicie obojętny i ma bardzo silne właściwości adaptacyjne biologiczne. Nie powoduje odrzucenia przez organizm i nie powoduje fizjologicznych skutków ubocznych dla organizmu człowieka. Można go sterylizować dowolną metodą. Jego mikroporowata struktura pozwala na zastosowanie w różnorodnych rozwiązaniach rehabilitacyjnych, w tym w sztucznych naczyniach krwionośnych i plastrach do regeneracji tkanek miękkich oraz szwach chirurgicznych w chirurgii naczyniowej, kardiologicznej, ogólnej i ortopedycznej.
5.Zastosowanie właściwości antyadhezyjnych politetrafluoroetylenu (PTFE).
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
Materiał PTFE ma najmniejsze napięcie powierzchniowe spośród materiałów stałych i nie przylega do żadnej substancji. Ma również właściwości odporności na wysokie i niskie temperatury oraz obojętność chemiczną, dzięki czemu nadaje się do zastosowań takich jak produkcja. Patelnie z powłoką nieprzywierającą są szeroko stosowane w zastosowaniach zapobiegających przywieraniu. Proces antyadhezyjny obejmuje głównie dwa rodzaje: zainstalowanie arkusza PTFE na podłożu i umieszczenie Powłoka PTFE lub lakier łączony ze szkłem na podłożu poprzez skurcz cieplny.
Dowiedz się więcej o powłokach PTFE
Chociaż materiały PTFE nadal charakteryzują się dużą trudnością w spawaniu, wraz z postępem technologii nowe metody syntezy wkrótce rozwiążą problemy związane z PTFE i umożliwią zastosowanie PTFE w szerszym zakresie dziedzin.
