Politetrafluoretilena (PTFE) este un polimer de carbon și fluor. Acest material are cel mai cunoscut nume: teflon.
Proprietățile PTFE includ:
Proprietăți mecanice excelente (<1%)
Inerție chimică rezistență la coroziune
Rezistenta la caldura
Cei mai mici coeficienți de frecare
Proprietăți antiaderente (rezistă la temperaturi ridicate continue de 500 ° F (260 ° C))
Rezistenta la uzura
Punct de topire ridicat
Proprietățile excelente ale PTFE îi oferă o gamă largă de aplicații și este cel mai frecvent utilizat ca acoperire antiaderență pentru vase de gătit. Rezistența mai bună la uzură a PTFE îi permite să fie combinat cu diverse materiale prin polimerizare în emulsie sau procesare de polimerizare în suspensie pentru a forma produse industriale cu rezistență termică ridicată, cu proprietăți mecanice excelente, cum ar fi izolarea firelor, benzi transportoare de calitate alimentară, țesături flexibile antiadere etc.
Ce este PTFE?
Politetrafluoretilena a fost descoperită în 1938. A fost descoperită inițial de chimistul american Roy J. Plunkett (1910–1994) când încerca să facă un nou agent frigorific compus din carbon și fluor. Oamenii de atunci nu s-ar fi gândit la acest produs obișnuit. Catalizatorii ciudați vor afecta fiecare aspect al lumii.
În 1941, DuPont a obținut un brevet pentru acest produs și a înregistrat o marcă comercială sub numele „Teflon” în 1944.
În zilele noastre, politetrafluoretilena a fost utilizată pe scară largă în multe domenii de producție și viață. În industria de catering, vasele de gătit acoperite cu PTFE sunt utilizate pe scară largă; în industria de îmbrăcăminte, îmbrăcămintea de top rezistentă la frig de la mărci precum HELIKON și Carinthia folosesc toate PTFE ca strat de acoperire sau strat exterior. , pentru a atinge capacitatea de a rezista la frigul sever de -30°C; în domeniul militar, materialele PTFE cu pierderi reduse, proprietăți dielectrice excelente, consistență bună, proprietăți chimice stabile și aproape fără absorbție a umidității sunt utilizate pe scară largă în panourile radar de înaltă frecvență radio. În domeniul medical, materialele PTFE sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în părțile artificiale ale corpului.
Ce înseamnă PTFE?
PTFE înseamnă politetrafluoretilenă, termenul chimic pentru polimerul (C2F4)n.
Acest material se referă în general la orice fluoropolimer sintetic ptfe de marcă. Principalele caracteristici ale politetrafluoretilenei sunt următoarele:
Temperatura maxima de functionare (°F /°C): 500/260
Rezistența la rupere la tracțiune (PSI): 4.000
Constanta dielectrica (kV/mil): 3,7
Proporție: 2,16
Alungire la rupere: 350%
Duritate Shore D: 54
Fluoropolimerul sintetic ptfe politetrafluoretilenă utilizat pe scară largă cu caracteristicile de mai sus are deja nenumărate mărci, principalele mărci sunt următoarele:
TEFLON®: Chemours
FLUON®: AGC Ltd
DYNEON®: 3M
POLYFLON: Daikin Industrial Co., Ltd.
ALGOFLON: Solvay Ltd.
Structura chimică PTFE
Politetrafluoretilena este un polimer liniar compus din atomi de carbon (C) și fluor (F), cu formula chimică (C2F4)n, unde n este numărul de unități monomerice.
Structura PTFE poate fi exprimată ca: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Lanțul lung de molecule de PTFE este alcătuit din atomi de carbon, fiecare dintre care este legat de doi atomi de fluor.
Atomii de fluor acoperă aproape suprafața atomilor de carbon din lanțul polimeric spiralat. Atomii de carbon formează lanțul principal al lanțului polimeric. Atomii de fluor formează o structură asemănătoare unui scut în jurul atomilor de carbon, care protejează bine atomii de carbon interni.
Acest aranjament unic de atomi conferă PTFE proprietățile sale excepționale. Această structură moleculară contribuie la proprietățile fizice și chimice de neegalat ale PTFE.
Ce este materialul de teflon?
Teflonul este un fluoropolimer termoplastic, iar acronimul Teflon este PTFE (politetrafluoretilenă).
Teflonul este o marcă comercială a Chemours, cu toate acestea, PTFE poate fi achiziționat și de la alte companii decât Chemours.
Teflonul este un material popular datorită frecării scăzute, rezistenței la temperaturi ridicate și rezistenței chimice.
Este teflon PTFE
Desigur, teflonul este un material polimeric polimerizat din tetrafluoretilenă și este un tip de material perfluorurat. Denumirea sa chimică este politetrafluoretilenă (PTFE).
Structura chimică a teflonului este foarte unică. Structura moleculară este aceea că F (atomi de fluor) înlocuiește toți H (atomii de hidrogen) de pe lanțul C. În același timp, deoarece raza atomului de fluor este mult mai mare decât raza atomului de carbon, respingerea dintre atomi este foarte mare, așa că nu va fi Ca atomii de hidrogen, aceștia pot fi aranjați într-un plan, astfel încât atomii de fluor aproape în spirală pentru a înveli atomii de carbon, astfel încât lumea exterioară poate intra în contact doar cu atomii de fluor relativ inerți.
Cu o barieră puternică a atomului de fluor, structura polimerului de teflon este relativ stabilă în comparație cu alte materiale.
Proprietăți teflon
PTFE este un polimer polimerizat din monomer de tetrafluoretilenă. Este o ceara transparenta sau opaca asemanatoare cu PE. Densitatea sa este de 2,2 g/cm3, iar rata sa de absorbție a apei este mai mică de 0,01%.
Structura chimică a polimerului PTFE este similară cu cea a PE, cu excepția faptului că toți atomii de hidrogen din polietilenă sunt înlocuiți cu atomi de fluor. Datorită energiei mari de legătură și performanței stabile a legăturii CF, are o rezistență excelentă la coroziune chimică și poate rezista tuturor acizilor puternici (inclusiv acva regia), cu excepția metalelor alcaline topite, a mediilor oxidante și a hidroxidului de sodiu peste 300°C. Precum și efectele oxidanților puternici, agenților reducători și a diverșilor solvenți organici.
Atomul F din molecula de PTFE este simetric, iar cele două elemente din legătura CF sunt legate covalent. Nu există electroni liberi în moleculă, ceea ce face ca întreaga moleculă să fie neutră. Prin urmare, are proprietăți dielectrice excelente, iar izolația sa electrică nu este afectată de influența mediului și a frecvenței.
Proprietăți fizice ale teflonului
Rezistivitatea sa de volum este mai mare de 1017, pierderea sa dielectrică este mică, tensiunea de defalcare este mare, rezistența la arc este bună și poate funcționa într-un mediu electric de 250 ° C. Deoarece nu există legături de hidrogen în structura moleculară PTFE, structura este simetrică, deci cristalizarea sa. Gradul de cristalizare este foarte mare (în general, cristalinitatea este de 55% ~ 75%, uneori chiar de 94%), ceea ce face PTFE extrem de rezistent la căldură. Temperatura sa de topire este de 324°C, temperatura de descompunere este de 415°C, iar temperatura maximă de utilizare este de 250°C. Este fragil. Temperatura este de -190°C, iar temperatura de distorsiune termică (în condiții de 0,46 MPa) este de 120°C.
Materialul de teflon are proprietăți mecanice bune. Rezistența sa la tracțiune este de 21 ~ 28 MPa, rezistența la încovoiere este de 11 ~ 14 MPa, alungirea este de 250% ~ 300%, iar coeficienții săi de frecare dinamică și statică față de oțel sunt ambele de 0,04, ceea ce este mai bun decât nailonul, poliformaldehida și polietilena. Coeficientul de frecare al materialelor plastice reci este mic.
PTFE pur are rezistență scăzută, rezistență slabă la uzură și rezistență slabă la fluaj. De obicei, este necesar să se adauge câteva particule anorganice la polimerul PTFE, cum ar fi grafitul, gruparea disulfură, oxidul de aluminiu, fibră de sticlă, fibră de carbon etc., pentru a-și îmbunătăți proprietățile mecanice. , și poate fi, de asemenea, extins prin cooperarea cu alți polimeri precum polifenilaza (PHB), sulfura de polifenilen (PFS), polietilen glicol (PEEK), copolimer polietilenă/propilenă (PFEP), etc. intervalul său de temperatură de amortizare, îmbunătățindu-și rezistența la variabilitate.
Cum se face teflonul
Procesul de fabricație folosește cloroform ca materie primă, folosește acid fluorhidric anhidru pentru a fluorina cloroformul, temperatura de reacție este peste 65 °C, folosește pentaclorură de antimoniu ca catalizator și, în final, folosește cracarea termică pentru a produce tetrafluoretilenă.
Aokai este produs folosind polimerizarea în suspensie sau polimerizarea în emulsie.
Prepararea monomerului tetrafluoretilenă
Industrial, cloroformul este folosit ca materie primă, acidul fluorhidric anhidru este utilizat pentru fluorura cloroformului, temperatura de reacție este peste 65 °C, pentaclorură de antimoniu este utilizată ca catalizator și, în final, tetrafluoretilena este produsă prin cracare termică. Tetrafluoretilena poate fi produsă și prin reacția zincului cu tetrafluorodicloretan la temperaturi ridicate.
Prepararea politetrafluoretilenei
Într-un ibric de polimerizare cu email sau oțel inoxidabil, se folosește apa ca mediu, ca inițiator se folosește persulfatul de potasiu, ca dispersant se folosește sarea de amoniu a acidului perfluorocarboxilic, ca stabilizator se folosește fluorocarbon și tetrafluoretilena este polimerizată redox pentru a obține polietilenă sub formă de pulbere. tetrafluoretilenă.
Adăugați diverși aditivi în ibricul de reacție, iar monomerul de tetrafluoretilenă intră în ibricul de polimerizare în fază gazoasă. Reglați temperatura în ibric la 25°C, apoi adăugați o anumită cantitate de activator (metabisulfit de sodiu) pentru a iniția polimerizarea printr-un sistem redox. În timpul procesului de polimerizare, monomerii sunt adăugați continuu, iar presiunea de polimerizare este menținută la 0,49 ~ 0,78 MPa. Dispersia obținută după polimerizare este diluată la o anumită concentrație cu apă, iar temperatura este ajustată la 15~20ºC. După agregare cu agitare mecanică, se spală cu apă și se usucă, adică Acest produs se obține sub formă de rășină granulară fină.
Este teflonul sigur?
Acoperirea cu teflon în sine este sigură: materialul teflon în sine este netoxic, nu se va descompune și nu va cauza pericole pentru sănătate. Acest lucru se datorează probabil că structura sa moleculară este practic insolubilă în substanțe chimice reale, darămite digerate și absorbite de corpul uman.
Proprietățile unice ale PTFE îl fac utilizat pe scară largă în operațiuni industriale și maritime, cum ar fi industria chimică, petrol, textile, alimente, fabricarea hârtiei, medicină, electronice și mașini.
Aplicarea politetrafluoretilenei (PTFE) în proprietăți anticorozive:
Datorită defectelor de rezistență la coroziune a cauciucului, sticlei, aliajelor metalice și a altor materiale, este dificil să se întâlnească mediul dur în care temperatura, presiunea și mediile chimice coexistă, iar pierderile rezultate sunt destul de alarmante. În timp ce materialul PTFE are o rezistență excelentă la coroziune, politetrafluoretilena utilizează principalele materiale rezistente la coroziune în industria petrolieră, chimică, textilă și alte industrii.
Aplicațiile specifice includ: țevi de livrare, țevi de evacuare, țevi de abur pentru transportul gazelor corozive, țevi de ulei de înaltă presiune pentru laminoare, țevi de înaltă, medie și joasă presiune pentru sisteme hidraulice aeronave și sisteme de presare la rece, turnuri de distilare, schimbătoare de căldură, ibrice, turnuri și rezervoare. Performanța etanșărilor echipamentelor chimice, cum ar fi căptușelile și supapele, are un impact mare asupra eficienței și performanței întregii mașini și echipamente. Materialul PTFE are caracteristici de rezistență la coroziune, rezistență la îmbătrânire, coeficient scăzut de frecare și non-lipiciune, gamă largă de temperatură și elasticitate bună, ceea ce îl face foarte potrivit pentru fabricarea de etanșări cu cerințe ridicate de rezistență la coroziune și temperaturi de funcționare peste 100°. Cum ar fi etanșări pentru flanșe canelate ale mașinilor, schimbătoare de căldură, vase de înaltă presiune, vase cu diametru mare, supape și pompe, etanșări pentru vase de reacție din sticlă, flanșe plate, flanșe cu diametru mare, arbori, tije de piston, tije de supapă, pompe cu angrenaje melcate, etanșări de tirant etc.
2. Performanța de frecare scăzută a politetrafluoretilenei (PTFE) este utilizată în aplicațiile de încărcare.
Părțile de frecare ale unor echipamente nu sunt potrivite pentru lubrifiere, cum ar fi în situațiile în care grăsimea lubrifiantă va fi dizolvată de solvenți și va deveni ineficientă, sau în fabricarea hârtiei, produse farmaceutice, alimente, textile etc. Produsele din domeniul industrial trebuie să evite contaminarea cu ulei lubrifiant, ceea ce face din materialele PTFE umplute cel mai ideal material pentru lubrifierea pieselor cu încărcare mecanică directă a echipamentelor fără ulei. Acest lucru se datorează faptului că coeficientul de frecare al acestui material este cel mai scăzut dintre materialele solide cunoscute. Utilizările sale specifice includ rulmenți pentru echipamente chimice, mașini de fabricare a hârtiei și mașini agricole, ca segmente de piston, șine de ghidare pentru mașini-unelte și inele de ghidare. Ele sunt utilizate pe scară largă în proiecte de construcții civile ca glisiere de sprijin pentru poduri, ferme de acoperiș cu structură de oțel de tunel, conducte chimice mari și rezervoare de stocare. Blocuri, precum și utilizate ca suporturi de pod și pivotante de pod etc.
3.Aplicații ale politetrafluoretilenei (PTFE) în aplicații electronice și electrice.
Pierderile reduse inerente și constanta dielectrică mică a materialelor PTFE îi permit să fie transformat în fire emailate pentru utilizare în micromotoare, termocupluri, dispozitive de control etc., folie de izolație electrică PTFE Este un material izolator ideal pentru fabricarea condensatoarelor, căptușelii radioizolante, cablurilor izolate, motoarelor și transformatoarelor. Este, de asemenea, unul dintre materialele indispensabile pentru componentele electronice industriale, cum ar fi aerospațiale și aerospațiale. Folosirea foliilor de plastic cu fluor are o permeabilitate ridicată la oxigen și o permeabilitate ridicată la vaporii de apă. Această permeabilitate selectivă de permeabilitate mică poate fi utilizată pentru fabricarea senzorilor de oxigen. Caracteristicile fluoroplasticelor care provoacă deviația de sarcină polară la temperaturi ridicate și presiune înaltă pot fi utilizate pentru fabricarea de microfoane, difuzoare, piese pe roboți etc., iar refracția lor scăzută poate fi utilizată. Caracteristicile de înaltă eficiență pot face fibre optice.
4.Aplicarea politetrafluoretilenei (PTFE) în medicina medicală.
Materialul PTFE expandat este pur inert și are o adaptabilitate biologică foarte puternică. Nu va provoca respingere de către organism și nu are efecte secundare fiziologice asupra corpului uman. Poate fi sterilizat prin orice metodă. Structura sa microporoasă permite utilizarea într-o varietate de soluții de reabilitare, inclusiv vase de sânge artificiale și plasturi pentru regenerarea țesuturilor moi și suturi chirurgicale pentru intervenții chirurgicale vasculare, cardiace, generale și ortopedice.
5.Aplicarea proprietăților anti-lipire ale politetrafluoretilenei (PTFE).
Materialul PTFE are cea mai mică tensiune superficială dintre materialele solide și nu aderă la nicio substanță. Are, de asemenea, caracteristicile de rezistență la temperaturi ridicate și scăzute și inerție chimică, făcându-l potrivit pentru aplicații precum producție. Tigăile antiaderente sunt utilizate pe scară largă în aplicații antilipire. Procesul anti-adeziv include în principal două tipuri: instalarea foii de PTFE pe substrat și plasarea Acoperire PTFE sau lac compus cu sticlă pe substrat prin contracție termică.
Deși materialele PTFE au încă problema dificultății mari la sudare, odată cu progresul tehnologiei, noile metode de sinteză vor rezolva în curând punctele dureroase ale PTFE și vor aplica PTFE într-o gamă mai largă de domenii.
