O politetrafluoroetileno (PTFE) é um polímero de carbono e flúor. Este material tem o nome mais conhecido: Teflon.
As propriedades do PTFE incluem:
Excelentes propriedades mecânicas (<1%)
Resistência à corrosão por inércia química
Resistência ao calor
Coeficientes de atrito mais baixos
Propriedades antiaderentes (resiste a altas temperaturas contínuas de 500°f (260°c))
Resistência ao desgaste
Alto ponto de fusão
As excelentes propriedades do PTFE proporcionam uma ampla gama de aplicações e é mais comumente usado como revestimento antiaderente para utensílios de cozinha. A melhor resistência ao desgaste do PTFE permite que ele seja combinado com vários materiais por meio de polimerização em emulsão ou processamento de polimerização em suspensão para formar produtos industriais de alta resistência térmica com excelentes propriedades mecânicas, como isolamento de fios, correias transportadoras de qualidade alimentar, tecidos flexíveis antiaderentes, etc.
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O politetrafluoroetileno foi descoberto em 1938. Foi originalmente descoberto pelo químico americano Roy J. Plunkett (1910–1994) quando ele tentava fazer um novo refrigerante composto de carbono e flúor. As pessoas da época não teriam pensado neste produto comum. Estranhos catalisadores 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.
Hoje em dia, o politetrafluoroetileno tem sido amplamente utilizado em muitos campos da produção e da vida. Na indústria de catering, as panelas revestidas com PTFE são amplamente utilizadas; na indústria de vestuário, as melhores roupas à prova de frio de marcas como HELIKON e Carinthia usam PTFE como revestimento ou camada externa. , para conseguir suportar o frio intenso 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 utilizados em painéis de radar de alta radiofrequência. Na área médica, os materiais de PTFE também são amplamente utilizados em partes artificiais do corpo.
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PTFE significa politetrafluoroetileno, o termo químico para o polímero (C2F4)n.
Este material geralmente se refere a qualquer fluoropolímero sintético de PTFE de marca. As principais características do politetrafluoroetileno são as seguintes:
Temperatura máxima de operação (°F /°C): 500/260
Resistência à tração na ruptura (PSI): 4.000
Constante dielétrica (kV/mil): 3,7
Proporção: 2,16
Alongamento na ruptura: 350%
Dureza Shore D: 54
O fluoropolímero sintético de politetrafluoroetileno 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 flúor (F), com fórmula química (C2F4)n, onde n é o número de unidades monoméricas.
A estrutura do PTFE pode ser expressa como: -CF2-CF2-CF2-CF2-
A longa cadeia de moléculas de PTFE é composta por átomos de carbono, cada um deles ligado a dois átomos de flúor.
Os átomos de flúor quase cobrem a superfície dos átomos de carbono da cadeia polimérica espiral. Os átomos de carbono formam a cadeia principal da cadeia polimérica. Os átomos de flúor formam uma estrutura semelhante a um escudo ao redor dos átomos de carbono, que protege bem os átomos de carbono internos.
Este arranjo único de átomos confere ao PTFE propriedades excepcionais. Esta estrutura molecular contribui para as propriedades físicas e químicas incomparáveis do PTFE.
Qual é o material Teflon?
Teflon é um fluoropolímero termoplástico e a sigla Teflon é PTFE (politetrafluoroetileno).
Teflon é uma marca registrada da Chemours, no entanto, o PTFE também pode ser adquirido de outras empresas que não a Chemours.
O teflon é um material popular devido ao seu baixo atrito, resistência a altas temperaturas e resistência química.
Obviamente, o Teflon é um material polimérico polimerizado a partir de tetrafluoroetileno e é um tipo de material perfluorado. Seu nome químico é politetrafluoretileno (PTFE).
A estrutura química do Teflon é única. A estrutura molecular é que F (átomos de flúor) 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, por isso não será Como os átomos de hidrogênio, eles podem ser dispostos em um plano, de modo que os átomos de flúor quase espiralam para cima para envolver os átomos de carbono, de modo que o mundo exterior só pode entrar em contato com os átomos de flúor relativamente inertes.
Com uma forte barreira de átomos de flúor, a estrutura do polímero de Teflon é relativamente estável em comparação com outros materiais.
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PTFE é um polímero polimerizado a partir do monômero de tetrafluoroetileno. É uma cera transparente ou opaca semelhante ao 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 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 ao desempenho estável da ligação CF, ela possui excelente resistência à corrosão química e pode suportar todos os ácidos fortes (incluindo água régia), exceto metais alcalinos fundidos, meios oxidantes e hidróxido de sódio acima de 300°C. Bem como os efeitos de oxidantes fortes, agentes redutores e diversos solventes orgânicos.
O átomo F na molécula de PTFE é simétrico e os dois elementos na ligação CF estão 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 do Teflon
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Sua resistividade volumétrica é maior que 1017, sua perda dielétrica é pequena, sua tensão de ruptura é alta, sua resistência ao arco é boa e pode trabalhar em um ambiente elétrico de 250°C. Como não há ligações de hidrogênio na estrutura molecular do PTFE, a estrutura é simétrica, então sua cristalização O grau de cristalização é muito alto (geralmente a cristalinidade é de 55% ~ 75%, às vezes até 94%), o que torna o PTFE extremamente resistente ao calor. Sua temperatura de fusão é de 324°C, sua temperatura de decomposição é de 415°C e sua temperatura máxima de uso é de 250°C. É frágil. A temperatura é de -190 ° C e a temperatura de distorção térmica (sob condições de 0,46 MPa) é de 120 ° C.
O material Teflon possui boas propriedades mecânicas. Sua resistência à tração é de 21 ~ 28 MPa, a resistência à flexão é de 11 ~ 14 MPa, o alongamento é de 250% ~ 300% e seus coeficientes de atrito dinâmico e estático contra o aço são ambos de 0,04, o que é melhor que náilon, poliformaldeído e polietileno. O coeficiente de atrito dos 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 de 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), sulfeto de polifenileno (PFS), polietilenoglicol (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 utiliza clorofórmio como matéria-prima, utiliza ácido fluorídrico anidro para fluorar o clorofórmio, a temperatura de reação é superior a 65ºC, utiliza pentacloreto de antimônio como catalisador e, por fim, utiliza craqueamento térmico para produzir tetrafluoroetileno.
Aokai é produzido usando polimerização em suspensão ou polimerização em emulsão.
Preparação de monômero tetrafluoroetileno
Industrialmente, o clorofórmio é utilizado como matéria-prima, o ácido fluorídrico anidro é utilizado para fluorar o clorofórmio, a temperatura de reação é superior a 65ºC, o pentacloreto de antimônio é utilizado como catalisador e, finalmente, o tetrafluoroetileno é produzido por craqueamento térmico. O tetrafluoroetileno também pode ser produzido pela reação do zinco com tetrafluorodicloroetano em altas temperaturas.
Preparação de politetrafluoroetileno
Em uma chaleira de polimerização de esmalte ou aço inoxidável, a água é usada como meio, o persulfato de potássio é usado como iniciador, o sal de amônio do ácido perfluorocarboxílico é usado como dispersante, o fluorocarbono é usado como estabilizador e o tetrafluoroetileno é polimerizado redox para obter polietileno em pó fino. Tetrafluoroetileno.
Adicione vários aditivos à caldeira de reação e o monômero de tetrafluoroetileno entra na caldeira de polimerização na fase gasosa. Ajustar a temperatura na chaleira para 25°C, depois adicionar uma certa quantidade de ativador (metabissulfito de sódio) para iniciar a polimerização através de um sistema redox. Durante o processo de polimerização, monômeros são adicionados continuamente e a pressão de polimerização é mantida em 0,49 ~ 0,78 MPa. A dispersão obtida após a polimerização é diluída até uma determinada concentração com água e a temperatura é ajustada para 15~20ºC. Após agregação com agitação mecânica, é lavado com água e seco, ou seja, este produto é obtido como resina granular fina.
O revestimento de Teflon em si é seguro: o material de Teflon em si não é tóxico, não se decompõe e não causa riscos à saúde. Isto provavelmente ocorre porque sua estrutura molecular é basicamente insolúvel em produtos químicos reais, muito menos digerida e absorvida pelo corpo humano.
Saiba mais sobre a segurança do Teflon
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As propriedades únicas do PTFE tornam-no amplamente utilizado em operações industriais e marítimas, como indústria química, petróleo, têxtil, alimentos, fabricação de papel, medicina, eletrônica e máquinas.
Aplicação de politetrafluoroetileno (PTFE) em propriedades anticorrosivas:
Devido aos defeitos na resistência à corrosão da borracha, vidro, ligas metálicas e outros materiais, é difícil enfrentar o ambiente hostil onde coexistem temperatura, pressão e meios químicos, e as perdas resultantes são bastante alarmantes. Embora o material PTFE tenha excelente resistência à corrosão, o politetrafluoroetileno utiliza os principais materiais resistentes à corrosão nas indústrias de petróleo, química, têxtil e outras.
As aplicações específicas incluem: tubos de distribuição, tubos de escape, tubos de vapor para transporte de gases corrosivos, tubos de óleo de alta pressão para laminadores, tubos de alta, média e baixa pressão para sistemas hidráulicos de aeronaves e sistemas de prensagem a frio, torres de destilação, trocadores de calor, caldeiras, torres e tanques. O desempenho das 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 PTFE possui características de resistência à corrosão, resistência ao envelhecimento, baixo coeficiente de atrito e não pegajosidade, ampla faixa de temperatura e boa elasticidade, tornando-o muito adequado para a fabricação de vedações com altos requisitos de resistência à corrosão e temperaturas de operação acima de 100°. Como vedações para flanges ranhurados de máquinas, trocadores de calor, vasos de alta pressão, vasos de grande diâmetro, válvulas e bombas, vedações para potes de reação de vidro, flanges planos, flanges de grande diâmetro, eixos, hastes de pistão, hastes de válvula, bombas de engrenagem helicoidal, vedações de tirante, etc.
2.O desempenho de baixo atrito do politetrafluoroetileno (PTFE) é usado em aplicações de carga.
As peças de fricção de alguns equipamentos não são adequadas para lubrificação, como em situações em que a graxa lubrificante será dissolvida por solventes e se tornará ineficaz, ou na fabricação de papel, produtos farmacêuticos, alimentos, têxteis, etc. Os produtos no campo industrial precisam evitar a contaminação do óleo lubrificante, o que torna os materiais de PTFE preenchidos o material mais ideal para lubrificação sem óleo (suporte de carga direta) de peças de equipamentos mecânicos. Isso ocorre porque o coeficiente de atrito deste material é o mais baixo entre os materiais sólidos conhecidos. Seus usos específicos incluem rolamentos para equipamentos químicos, máquinas para fabricação de papel e máquinas agrícolas, como anéis de pistão, trilhos-guia de máquinas-ferramenta e anéis-guia. Eles são amplamente utilizados em projetos de construção civil como corrediças de apoio para pontes, treliças de telhados de estruturas de aço de túneis, grandes dutos químicos e tanques de armazenamento. Blocos, bem como usados como suportes de pontes e articulações de pontes, etc.
3.Aplicações de politetrafluoretileno (PTFE) em aplicações eletrônicas e elétricas.
A baixa perda inerente e a pequena constante dielétrica dos materiais de PTFE permitem que eles sejam transformados em fios esmaltados para uso em micromotores, termopares, dispositivos de controle, etc.. Filme de isolamento elétrico de PTFE É um material isolante ideal para a fabricação de capacitores, revestimentos isolantes de rádio, cabos isolados, motores e transformadores. É também um dos materiais indispensáveis para componentes eletrônicos industriais, como aeroespacial e aeroespacial. O uso de filmes plásticos com flúor apresenta alta permeabilidade ao oxigênio e alta permeabilidade ao vapor d'água. Esta 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 utilizadas para fabricar microfones, alto-falantes, peças de robôs, etc., e sua baixa refração pode ser utilizada. As características de alta eficiência podem produzir fibras ópticas.
4.Aplicação de politetrafluoroetileno (PTFE) na medicina médica.
O material PTFE expandido é puramente inerte e possui uma adaptabilidade biológica muito forte. Não causará rejeição pelo organismo e não terá efeitos colaterais fisiológicos no corpo humano. Pode ser esterilizado por qualquer método. Sua estrutura microporosa permite o uso em diversas soluções de reabilitação, incluindo vasos sanguíneos artificiais e adesivos para regeneração de tecidos moles e suturas cirúrgicas para cirurgias vasculares, cardíacas, gerais e ortopédicas.
5.Aplicação de propriedades antiaderentes de politetrafluoroetileno (PTFE).
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O material PTFE tem a menor tensão superficial entre os materiais sólidos e não adere a nenhuma substância. Ele também possui características de resistência a altas e baixas temperaturas e inércia química, tornando-o adequado para aplicações como fabricação. Panelas antiaderentes são amplamente utilizadas em aplicações antiaderentes. O processo antiadesivo inclui principalmente dois tipos: instalação da folha de PTFE no substrato e colocação do Revestimento de PTFE ou verniz composto com vidro no substrato por termorretração.
Saiba mais sobre revestimentos de PTFE
Embora os materiais de PTFE ainda tenham o problema de alta dificuldade de soldagem, com o avanço da tecnologia, novos métodos de síntese resolverão em breve os pontos problemáticos do PTFE e aplicarão o PTFE a uma gama mais ampla de campos.
