O politetrafluoroetileno (PTFE) é um polímero de carbono e flúor. Este material tem o nome mais familiar: Teflon.
As propriedades do PTFE incluem:
Excelentes propriedades mecânicas (<1%)
Resistência à corrosão química
Resistência ao calor
Coeficientes mais baixos de atrito
Propriedades sem bastões (suporta altas temperaturas contínuas de 500 ° F (260 ° C))
Resistência ao desgaste
Alto ponto de fusão
As excelentes propriedades do PTFE fornecem uma ampla gama de aplicações e são mais comumente usadas como um revestimento antiaderente para utensílios de cozinha. A melhor resistência ao desgaste da PTFE permite que ele seja combinado com vários materiais por meio do processamento de polimerização ou polimerização por suspensão emulsão para formar produtos industriais resistentes térmicos com excelentes propriedades mecânicas, como isolamento de arame, cintos transportadores de qualidade alimentar, tecidos não-stick flexíveis, etc.
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O politetrafluoroetileno foi descoberto em 1938. Foi originalmente descoberto pelo químico americano Roy J. Plunkett (1910–1994) quando ele estava tentando fazer um novo refrigerante de composto de carbono e flúor. As pessoas na época não teriam pensado nesse produto comum. Catalisadores estranhos afetarão todos os aspectos do mundo.
Em 1941, a DuPont obteve uma patente para este produto e registrou uma marca comercial sob o nome 'Teflon ' em 1944.
Atualmente, o politetrafluoroetileno tem sido amplamente utilizado em muitos campos de produção e vida. Na indústria de catering, os utensílios revestidos com PTFE são amplamente utilizados; Na indústria de roupas, as principais roupas à prova de frio de marcas como Helikon e Carínthia usam PTFE como revestimento ou camada externa. , a fim de alcançar a capacidade de suportar o frio grave de -30 ° C; No campo militar, materiais de PTFE com baixa perda, excelentes propriedades dielétricas, boa consistência, propriedades químicas estáveis e quase nenhuma absorção de umidade são amplamente utilizadas em painéis de radar de radiofrequência alta. No campo médico, os materiais PTFE também são amplamente utilizados em partes do corpo artificial.
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O PTFE significa Politetrafluoroetileno, o termo químico do polímero (C2F4) n.
Este material geralmente se refere a qualquer fluoropolímero sintético da marca PTFE. As principais características do politetrafluoroetileno são as seguintes:
Temperatura de operação máxima (° F /° C): 500/260
Força de tração no intervalo (psi): 4.000
Constante dielétrica (kv/mil): 3.7
Proporção: 2.16
Alongamento no intervalo: 350%
Shore D dureza: 54
O fluoropolímero sintético de politetrafluoroetileno de PTFE amplamente utilizado com as características acima já possui inúmeras marcas, as principais marcas são as seguintes:
Estrutura química do PTFE
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O politetrafluoroetileno é um polímero linear composto por átomos de carbono (C) e fluorina (F), com a fórmula química (C2F4) N, onde n é o número de unidades de monômero.
A estrutura do PTFE pode ser expressa como: -CF2-CF2-CF2-CF2-
A cadeia longa de moléculas de PTFE é composta de átomos de carbono, cada um dos quais está ligado a dois átomos de flúor.
Os átomos de flúor quase cobrem a superfície dos átomos de carbono da cadeia de polímero em espiral. Os átomos de carbono formam a cadeia principal da cadeia polimérica. Os átomos de fluorina formam uma estrutura semelhante a uma escudo em torno dos átomos de carbono, que protege bem os átomos de carbono interno.
Esse arranjo exclusivo de átomos dá ao PTFE suas propriedades excepcionais. Essa estrutura molecular contribui para as propriedades físicas e químicas incomparáveis da PTFE.
O que é o material de Teflon?
Teflon é um fluoropolímero termoplástico, e o acrônimo de Teflon é PTFE (politetrafluoroetileno).
Teflon é uma marca comercial de Chemours, no entanto, o PTFE também pode ser comprado de empresas que não sejam a Chemours.
Teflon é um material popular devido ao seu baixo atrito, resistência a alta temperatura e resistência química.
Obviamente, o Teflon é um material polimérico polimerizado a partir de tetrafluoroetileno e é um tipo de material perfluorizado. Seu nome químico é politetrafluoroetileno (PTFE).
A estrutura química de Teflon é muito única. A estrutura molecular é que F (átomos de fluorina) substitui todos os H (átomos de hidrogênio) na cadeia C. Ao mesmo tempo, como o raio do átomo de flúor é muito maior que o raio do átomo de carbono, a repulsão entre os átomos é muito grande; portanto, não gosta de átomos de hidrogênio, eles podem ser dispostos em um plano; portanto, os átomos de flúor quase se elevam para envolver os átomos de carbono, para que o mundo exterior só possa entrar em contato com os relatórios de fluores.
Com uma forte barreira do átomo de fluorina, a estrutura do polímero de Teflon é relativamente estável em comparação com outros materiais.
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O PTFE é um polimérico polimerizado do monômero de tetrafluoroetileno. É uma cera transparente ou opaca semelhante à PE. Sua densidade é de 2,2g/cm3 e sua taxa de absorção de água é inferior a 0,01%.
A estrutura química do polímero de PTFE é semelhante à do PE, exceto que todos os átomos de hidrogênio no polietileno são substituídos por átomos de flúor. Devido à alta energia de ligação e desempenho estável da ligação FC, ela possui excelente resistência à corrosão química e pode suportar todos os ácidos fortes (incluindo aquáticos), exceto metais alcalinos fundidos, meios oxidantes e hidróxido de sódio acima de 300 ° C. Bem como os efeitos de oxidantes fortes, a redução de agentes e vários solventes orgânicos.
O átomo F na molécula de PTFE é simétrico e os dois elementos na ligação CF são ligados covalentemente. Não há elétrons livres na molécula, tornando toda a molécula neutra. Portanto, possui excelentes propriedades dielétricas e seu isolamento elétrico não é afetado pela influência do ambiente e da frequência.
Propriedades físicas de Teflon
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Sua resistividade de volume é maior que 1017, sua perda dielétrica é pequena, sua tensão de ruptura é alta, sua resistência ao arco é boa e pode funcionar em um ambiente elétrico de 250 ° C. Como não há ligações de hidrogênio na estrutura molecular do PTFE, a estrutura é simétrica; portanto, sua cristalização no grau de cristalização é muito alta (geralmente a cristalinidade é de 55%~ 75%, às vezes tão alta quanto 94%), o que torna o PTFE extremamente resistente ao calor. Sua temperatura de fusão é 324C, sua temperatura de decomposição é de 415 ° C e sua temperatura máxima de uso é de 250 ° C. É quebradiço a temperatura é de -190 ° C e a temperatura de distorção do calor (sob condições de 0,46MPa) é de 120 ° C.
O material de Teflon possui boas propriedades mecânicas. Sua resistência à tração é de 21 ~ 28MPa, a resistência à flexão é de 11 a 14mpa, o alongamento é de 250%~ 300%e seus coeficientes de atrito dinâmico e estático contra o aço são 0,04, o que é melhor que nylon, poliformaldeído e polietileno. O coeficiente de atrito de plásticos frios é pequeno.
O PTFE puro tem baixa resistência, baixa resistência ao desgaste e baixa resistência à fluência. Geralmente é necessário adicionar algumas partículas inorgânicas ao polímero PTFE, como grafite, grupo dissulfeto, óxido de alumínio, fibra de vidro, fibra de carbono, etc. para melhorar suas propriedades mecânicas. , e também pode ser expandido cooperando com outros polímeros, como polifenilase (PHB), sulfetido de polifenileno (PFS), polietileno glicol (PEEK), copolímero de polietileno/propileno (PFEP), etc. sua faixa de temperatura de amortecimento, melhorando sua resistência à variabilidade.
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O processo de fabricação usa clorofórmio como matéria -prima, usa ácido hidrofluórico anidro para fluorinar a clorofórmio, a temperatura da reação está acima de 65ºC, usa pentacloreto de antimônio como catalisador e finalmente usa rachaduras térmicas para produzir tetrafluoroetileno.
O AOKAI é produzido usando polimerização de suspensão ou polimerização de emulsão.
Preparação do monômero tetrafluoroetileno
Industrialmente, a clorofórmio é usada como matéria -prima, o ácido hidrofluórico anidro é usado para fluorinar a clorofórmio, a temperatura da reação está acima de 65ºC, o pentacloreto de antimônio é usado como catalisador e, finalmente, tetrafluoretileno é produzido por rachaduras térmicas. O tetrafluoroetileno também pode ser produzido reagindo com zinco com tetrafluorodicloroetano a altas temperaturas.
Preparação de politetrafluoroetileno
Em uma chaleira de polimerização de esmalte ou de aço inoxidável, a água é usada como o persulfato de potássio é usado como iniciador, o sal de amônio do ácido perfluorocarboxílico é usado como dispersante, o fluorocarboneto é usado como estabilizador e o poli -redoneteneno é redotonte. Tetrafluoroetileno.
Adicione vários aditivos à chaleira da reação e o monômero de tetrafluoroetileno entra na chaleira de polimerização na fase gasosa. Ajuste a temperatura na chaleira a 25 ° C e adicione uma certa quantidade de ativador (metabisulfito de sódio) para iniciar a polimerização através de um sistema redox. Durante o processo de polimerização, os monômeros são adicionados continuamente e a pressão de polimerização é mantida em 0,49 ~ 0,78MPa. A dispersão obtida após a polimerização é diluída para uma certa concentração com água e a temperatura é ajustada para 15 ~ 20ºC. Após a agregação com agitação mecânica, é lavada com água e seca, ou seja, este produto é obtido como resina granular fina.
O revestimento de teflon em si é seguro: o material de teflon não é tóxico, não se decomporá e não causará riscos à saúde. Provavelmente, isso ocorre porque sua estrutura molecular é basicamente insolúvel em produtos químicos reais, muito menos digerido e absorvido pelo corpo humano.
Saiba mais sobre a segurança do Teflon
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As propriedades únicas do PTFE o tornam amplamente utilizado em operações industriais e marinhas, como indústria química, petróleo, têxtil, alimentos, fabricação de papel, medicina, eletrônica e máquinas.
Aplicação de politetrafluoroetileno (PTFE) em propriedades anticorrosão:
Devido aos defeitos na resistência à corrosão de borracha, vidro, ligas de metal e outros materiais, é difícil atender ao ambiente severo onde a temperatura, a pressão e os meios químicos coexistem, e as perdas resultantes são bastante alarmantes. Enquanto o material do PTFE possui excelente resistência à corrosão, o politetrafluoroetileno usa os principais materiais resistentes à corrosão em petróleo, químico, têxtil e outras indústrias.
As aplicações específicas incluem: tubos de entrega, tubos de escape, tubos de vapor para transportar gases corrosivos, tubos de óleo de alta pressão para moinhos de rolagem, tubos de alta, média e baixa pressão para sistemas hidráulicos de aeronaves e sistemas de imprensa a frio, torres de destilação, trocadores de calor, chalteres, torres e tanques. O desempenho de vedações de equipamentos químicos, como revestimentos e válvulas, tem um grande impacto na eficiência e no desempenho de toda a máquina e equipamento. O material de PTFE possui as características da resistência à corrosão, resistência ao envelhecimento, coeficiente de baixo atrito e não-nocivo, ampla faixa de temperatura e boa elasticidade, tornando-o muito adequado para fábricas com altos requisitos de resistência à corrosão e temperaturas operacionais acima de 100 °. Como focas para flanges ranhuradas de máquinas, trocadores de calor, vasos de alta pressão, embarcações de grande diâmetro, válvulas e bombas, vedações para vasos de reação de vidro, flanges planos, flanges de grande diâmetro, eixos, hastes, hastes de pistão, bastões de válvula, bombas de engrenagem de worm, velais, etc.
2.O desempenho de baixo atrito do politetrafluoroetileno (PTFE) é usado em aplicações de carga.
The friction parts of some equipment are not suitable for lubrication, such as in situations where lubricating grease will be dissolved by solvents and become ineffective, or in papermaking, pharmaceuticals, food, textiles, etc. Products in the industrial field need to avoid lubricating oil contamination, which makes filled PTFE materials the most ideal material for oil-free lubrication (direct load bearing) of mechanical equipment parts. Isso ocorre porque o coeficiente de atrito desse material é o mais baixo entre os materiais sólidos conhecidos. Seus usos específicos incluem rolamentos para equipamentos químicos, máquinas de fabricação de papel e máquinas agrícolas, como anéis de pistão, trilhos da guia de máquina -ferramenta e anéis de guia. Eles são amplamente utilizados em projetos de construção civil como lâminas de apoio para pontes, treliças de teto de estrutura de aço túnel, grandes tubulações químicas e tanques de armazenamento. Blocos, bem como usados como suportes de ponte e galhos de ponte, etc.
3. Aplicações de politetrafluoroetileno (PTFE) em aplicações eletrônicas e elétricas.
A baixa perda inerente e a pequena constante dielétrica de materiais PTFE permitem que ela seja transformada em fios esmaltados para uso em micro motores, termopares, dispositivos de controle, etc., filme de isolamento elétrico PTFE É um material isolante ideal para capacitores de fabricação, revestimentos de rádio isolantes, cabos isolados, motores e transformadores. É também um dos materiais indispensáveis para componentes eletrônicos industriais, como aeroespacial e aeroespacial. O uso de filmes plásticos de flúor tem alta permeabilidade ao oxigênio e alta permeabilidade ao vapor de água. Essa permeabilidade seletiva de pequena permeabilidade pode ser usada para fabricar sensores de oxigênio. As características dos fluoroplásticos que causam desvio de carga polar sob alta temperatura e alta pressão podem ser usadas para fabricar microfones, alto -falantes, peças em robôs etc., e sua baixa refração pode ser usada. As características da alta eficiência podem produzir fibras ópticas.
4. Aplicação de politetrafluoroetileno (PTFE) em Medicina Médica.
O material expandido do PTFE é puramente inerte e possui uma adaptabilidade biológica muito forte. Não causará rejeição pelo corpo e não tem efeitos colaterais fisiológicos no corpo humano. Pode ser esterilizado por qualquer método. Sua estrutura microporosa permite o uso em uma variedade de soluções de reabilitação, incluindo vasos sanguíneos artificiais e manchas para regeneração de tecidos moles e suturas cirúrgicas para cirurgias vasculares, cardíacas, gerais e ortopédicas.
5. Aplicação de propriedades anti-stick de politetrafluoroetileno (PTFE).
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O material PTFE tem a menor tensão superficial entre materiais sólidos e não adere a nenhuma substância. Ele também possui as características de resistência à alta e baixa temperatura e inércia química, tornando -o adequado para aplicações como a fabricação. As panelas antiaderentes são amplamente utilizadas em aplicações anti-stick. O processo anti-adesivo inclui principalmente dois tipos: instalando a folha de PTFE no substrato e colocando o Revestimento de PTFE ou verniz compositado com vidro no substrato por retração de calor.
Saiba mais sobre os revestimentos do PTFE
Embora os materiais de PTFE ainda tenham o problema de alta dificuldade em soldagem, com o avanço da tecnologia, novos métodos de síntese em breve resolverão os pontos problemáticos do PTFE e aplicarão o PTFE a uma ampla gama de campos.
