Polytetrafluóretylén (PTFE) je uhlíkový a fluórový polymér. Tento materiál má najznámejší názov: teflón.
Vlastnosti PTFE zahŕňajú:
Vynikajúce mechanické vlastnosti (<1%)
Chemická inertnosť odolnosť proti korózii
Tepelná odolnosť
Najnižšie koeficienty trenia
Nelepivé vlastnosti (odoláva trvalým vysokým teplotám 500 ° F (260 ° C))
Odolnosť proti opotrebovaniu
Vysoká teplota topenia
Vynikajúce vlastnosti PTFE mu dávajú široké možnosti použitia a najčastejšie sa používa ako nepriľnavý povlak na riad. Lepšia odolnosť PTFE proti opotrebeniu umožňuje jeho kombinovanie s rôznymi materiálmi prostredníctvom emulznej polymerizácie alebo suspenznej polymerizácie za vzniku vysoko tepelne odolných priemyselných produktov s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, ako je izolácia drôtov, potravinárske dopravné pásy, flexibilné nelepivé tkaniny atď.
![2]()
Polytetrafluóretylén bol objavený v roku 1938. Pôvodne ho objavil americký chemik Roy J. Plunkett (1910–1994), keď sa pokúšal vyrobiť nové chladivo so zlúčeninou uhlíka a fluóru. Ľudia v tej dobe by si tento obyčajný produkt ani len nepomysleli. Podivné katalyzátory ovplyvnia každý aspekt sveta.
V roku 1941 spoločnosť DuPont získala patent na tento produkt a v roku 1944 si zaregistrovala ochrannú známku pod názvom 'Teflon'.
V súčasnosti je polytetrafluóretylén široko používaný v mnohých oblastiach výroby a života. V gastronomickom priemysle je riad potiahnutý PTFE široko používaný; v odevnom priemysle používajú špičkové mrazuvzdorné odevy značiek ako HELIKON a Carinthia ako poťah alebo vonkajšiu vrstvu PTFE. , aby sa dosiahla schopnosť odolať silnému chladu -30°C; vo vojenskej oblasti sa vo vysokofrekvenčných radarových paneloch široko používajú PTFE materiály s nízkou stratou, vynikajúcimi dielektrickými vlastnosťami, dobrou konzistenciou, stabilnými chemickými vlastnosťami a takmer žiadnou absorpciou vlhkosti. V oblasti medicíny sú PTFE materiály tiež široko používané v umelých častiach tela.
![3]()
PTFE znamená polytetrafluóretylén, chemický výraz pre polymér (C2F4)n.
Tento materiál sa vo všeobecnosti vzťahuje na akýkoľvek značkový syntetický fluórpolymér ptfe. Hlavné vlastnosti polytetrafluóretylénu sú nasledovné:
Maximálna prevádzková teplota (°F /°C): 500/260
Pevnosť v ťahu pri pretrhnutí (PSI): 4000
Dielektrická konštanta (kV/mil): 3,7
Podiel: 2,16
Predĺženie pri pretrhnutí: 350 %
Tvrdosť Shore D: 54
Široko používaný syntetický fluórpolymér ptfe polytetrafluóretylén s vyššie uvedenými charakteristikami už má nespočetné množstvo značiek, hlavné značky sú nasledovné:
![4]()
Polytetrafluóretylén je lineárny polymér zložený z atómov uhlíka (C) a fluóru (F) s chemickým vzorcom (C2F4)n, kde n je počet monomérnych jednotiek.
Štruktúra PTFE môže byť vyjadrená ako: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Dlhý reťazec molekúl PTFE je tvorený atómami uhlíka, z ktorých každý je spojený s dvoma atómami fluóru.
Atómy fluóru takmer pokrývajú povrch uhlíkových atómov špirálového polymérneho reťazca. Atómy uhlíka tvoria hlavný reťazec polymérneho reťazca. Atómy fluóru tvoria okolo atómov uhlíka štruktúru podobnú štítu, ktorá dobre chráni vnútorné atómy uhlíka.
Toto jedinečné usporiadanie atómov dáva PTFE jeho výnimočné vlastnosti. Táto molekulárna štruktúra prispieva k jedinečným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam PTFE.
Čo je teflónový materiál?
Teflón je termoplastický fluórpolymér a teflónová skratka je PTFE (polytetrafluóretylén).
Teflón je ochranná známka spoločnosti Chemours, avšak PTFE je možné zakúpiť aj od iných spoločností ako Chemours.
Teflón je obľúbený materiál vďaka nízkemu treniu, vysokej teplotnej odolnosti a chemickej odolnosti.
Samozrejme, teflón je polymérny materiál polymerizovaný z tetrafluóretylénu a je to typ perfluórovaného materiálu. Jeho chemický názov je polytetrafluóretylén (PTFE).
Chemická štruktúra teflónu je veľmi jedinečná. Molekulárna štruktúra je taká, že F (atómy fluóru) nahrádza všetky H (atómy vodíka) v reťazci C. Zároveň, pretože polomer atómu fluóru je oveľa väčší ako polomer atómu uhlíka, odpudzovanie medzi atómami je veľmi veľké, takže to nebude tak ako atómy vodíka, môžu byť usporiadané v rovine, takže atómy fluóru sa takmer špirálovito zvinú, aby obalili atómy uhlíka, takže vonkajší svet môže prísť do kontaktu iba s relatívne inertnými atómami fluóru.
So silnou bariérou atómov fluóru je teflónová polymérna štruktúra relatívne stabilná v porovnaní s inými materiálmi.
![11]()
PTFE je polymér polymerizovaný z monoméru tetrafluóretylénu. Je to priehľadný alebo nepriehľadný vosk podobný PE. Jeho hustota je 2,2 g/cm3 a miera absorpcie vody je menšia ako 0,01 %.
Chemická štruktúra PTFE polyméru je podobná ako u PE, okrem toho, že všetky atómy vodíka v polyetyléne sú nahradené atómami fluóru. Vďaka vysokej väzbovej energii a stabilnému výkonu väzby CF má vynikajúcu chemickú odolnosť proti korózii a odolá všetkým silným kyselinám (vrátane aqua regia) okrem roztavených alkalických kovov, oxidačných médií a hydroxidu sodného nad 300 °C. Rovnako ako účinky silných oxidantov, redukčných činidiel a rôznych organických rozpúšťadiel.
Atóm F v molekule PTFE je symetrický a dva prvky vo väzbe CF sú kovalentne viazané. V molekule nie sú žiadne voľné elektróny, vďaka čomu je celá molekula neutrálna. Preto má vynikajúce dielektrické vlastnosti a jeho elektrická izolácia nie je ovplyvnená vplyvom prostredia a frekvencie.
Fyzikálne vlastnosti teflónu
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Jeho objemový odpor je väčší ako 1017, jeho dielektrická strata je malá, jeho prierazné napätie je vysoké, jeho oblúková odolnosť je dobrá a môže pracovať v elektrickom prostredí 250 ° C. Pretože v molekulárnej štruktúre PTFE nie sú žiadne vodíkové väzby, štruktúra je symetrická, takže jej kryštalizácia. Stupeň kryštalizácie je veľmi vysoký (vo všeobecnosti je kryštalinita 55%~75%, niekedy až 94%), vďaka čomu je PTFE extrémne tepelne odolný. Jeho teplota topenia je 324 °C, teplota rozkladu je 415 °C a maximálna teplota použitia je 250 °C. Je krehký Teplota je -190 °C a teplota skreslenia teplom (pri podmienkach 0,46 MPa) je 120 °C.
Teflónový materiál má dobré mechanické vlastnosti. Jeho pevnosť v ťahu je 21~28MPa, pevnosť v ohybe je 11~14MPa, predĺženie je 250%~300% a jeho dynamické a statické koeficienty trenia voči oceli sú 0,04, čo je lepšie ako nylon, polyformaldehyd a polyetylén. Koeficient trenia chladných plastov je malý.
Čistý PTFE má nízku pevnosť, nízku odolnosť proti opotrebeniu a nízku odolnosť proti tečeniu. Zvyčajne je potrebné pridať do PTFE polyméru nejaké anorganické častice, ako je grafit, disulfidová skupina, oxid hlinitý, sklenené vlákno, uhlíkové vlákno atď., aby sa zlepšili jeho mechanické vlastnosti. a môže byť tiež rozšírený spoluprácou s inými polymérmi, ako je polyfenyláza (PHB), polyfenylénsulfid (PFS), polyetylénglykol (PEEK), polyetylén/propylén kopolymér (PFEP), atď., jeho rozsah tlmiacich teplôt, čím sa zlepšuje jeho odolnosť voči variabilite.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
Vo výrobnom procese sa ako surovina používa chloroform, na fluoráciu chloroformu sa používa bezvodá kyselina fluorovodíková, reakčná teplota je nad 65 °C, ako katalyzátor sa používa chlorid antimónny a nakoniec sa na výrobu tetrafluóretylénu používa tepelné krakovanie.
Aokai sa vyrába suspenznou polymerizáciou alebo emulznou polymerizáciou.
Príprava monoméru tetrafluóretylénu
Priemyselne sa ako surovina používa chloroform, na fluoráciu chloroformu sa používa bezvodá kyselina fluorovodíková, reakčná teplota je nad 65ºC, ako katalyzátor sa používa chlorid antimonitý a nakoniec sa tepelným krakovaním vyrába tetrafluóretylén. Tetrafluóretylén možno vyrobiť aj reakciou zinku s tetrafluórdichlóretánom pri vysokých teplotách.
Príprava polytetrafluóretylénu
V smaltovanom alebo nerezovom polymerizačnom kotli sa ako médium používa voda, ako iniciátor sa používa persíran draselný, ako dispergačné činidlo sa používa amónna soľ kyseliny perfluórkarboxylovej, ako stabilizátor sa používa fluórovaný uhľovodík a redoxne sa polymerizuje tetrafluóretylén, čím sa získa jemný práškový polyetylén. Tetrafluóretylén.
Do reakčnej nádoby pridajte rôzne prísady a monomér tetrafluóretylénu vstupuje do polymerizačnej nádoby v plynnej fáze. Nastavte teplotu v kanvici na 25 °C, potom pridajte určité množstvo aktivátora (metabisulfitu sodného), aby sa iniciovala polymerizácia prostredníctvom redoxného systému. Počas polymerizačného procesu sa kontinuálne pridávajú monoméry a polymerizačný tlak sa udržiava na 0,49 až 0,78 MPa. Disperzia získaná po polymerizácii sa zriedi vodou na určitú koncentráciu a teplota sa nastaví na 15~20 °C. Po agregácii mechanickým miešaním sa premyje vodou a vysuší, to znamená, že sa získa tento produkt vo forme jemnozrnnej živice.
Samotný teflónový povlak je bezpečný: samotný teflónový materiál je netoxický, nerozkladá sa a nespôsobuje zdravotné riziká. Je to pravdepodobne preto, že jeho molekulárna štruktúra je v podstate nerozpustná v skutočných chemikáliách, nieto ešte strávená a absorbovaná ľudským telom.
Zistite viac o bezpečnosti teflónu
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Jedinečné vlastnosti PTFE ho robia široko používaným v priemyselných a námorných prevádzkach, ako je chemický priemysel, ropa, textil, potraviny, výroba papiera, medicína, elektronika a stroje.
Aplikácia polytetrafluóretylénu (PTFE) v antikoróznych vlastnostiach:
Kvôli chybám v odolnosti gumy, skla, kovových zliatin a iných materiálov proti korózii je ťažké čeliť drsnému prostrediu, kde koexistujú teplota, tlak a chemické médiá a výsledné straty sú dosť alarmujúce. Zatiaľ čo materiál PTFE má vynikajúcu odolnosť proti korózii, polytetrafluóretylén používa hlavné materiály odolné voči korózii v ropnom, chemickom, textilnom a inom priemysle.
Špecifické aplikácie zahŕňajú: výtlačné potrubia, výfukové potrubia, parné potrubia na prepravu korozívnych plynov, vysokotlakové olejové potrubia pre valcovne, vysokotlakové, stredotlakové a nízkotlakové potrubia pre hydraulické systémy lietadiel a systémy lisovania za studena, destilačné veže, výmenníky tepla, kotly, veže a nádrže. Výkon tesnení chemických zariadení, ako sú obloženia a ventily, má veľký vplyv na účinnosť a výkon celého stroja a zariadenia. Materiál PTFE má vlastnosti odolnosti proti korózii, odolnosti proti starnutiu, nízky koeficient trenia a nelepivosť, široký teplotný rozsah a dobrú elasticitu, vďaka čomu je veľmi vhodný na výrobu tesnení s vysokými požiadavkami na odolnosť proti korózii a prevádzkovými teplotami nad 100 °. Ako sú tesnenia pre drážkované príruby strojov, výmenníky tepla, vysokotlakové nádoby, nádoby s veľkým priemerom, ventily a čerpadlá, tesnenia pre sklenené reakčné hrnce, ploché príruby, veľkopriemerové príruby, hriadele, piestne tyče, tyče ventilov, čerpadlá so závitovkovým ozubením, tesnenia ojnice atď.
2. Nízke trenie polytetrafluóretylénu (PTFE) sa používa pri záťažových aplikáciách.
Trecie časti niektorých zariadení nie sú vhodné na mazanie, napríklad v situáciách, keď sa mazací tuk rozpustí rozpúšťadlami a stane sa neúčinným, alebo v papierenskom, farmaceutickom, potravinárskom, textilnom priemysle atď. Výrobky v priemyselnej oblasti sa musia vyhýbať kontaminácii mazacími olejmi, čo robí z plnených PTFE materiálov najideálnejší materiál na bezolejové mazanie mechanických zariadení (priame zaťaženie častí). Je to preto, že koeficient trenia tohto materiálu je najnižší spomedzi známych pevných materiálov. Jeho špecifické použitie zahŕňa ložiská pre chemické zariadenia, papierenské stroje a poľnohospodárske stroje, ako sú piestne krúžky, vodiace lišty obrábacích strojov a vodiace krúžky. Široko sa používajú v projektoch občianskej výstavby ako podporné klzáky pre mosty, strešné nosníky oceľových konštrukcií tunelov, veľké chemické potrubia a skladovacie nádrže. Bloky, ako aj používané ako podpery mostov a otočné mostíky atď.
3.Aplikácie polytetrafluóretylénu (PTFE) v elektronických a elektrických aplikáciách.
Vlastná nízka strata a malá dielektrická konštanta materiálov PTFE umožňujú ich výrobu do smaltovaných vodičov na použitie v mikromotoroch, termočlánkoch, riadiacich zariadeniach atď., PTFE elektrická izolačná fólia Je ideálnym izolačným materiálom na výrobu kondenzátorov, rádiových izolačných vložiek, izolovaných káblov, motorov a transformátorov. Je to tiež jeden z nevyhnutných materiálov pre priemyselné elektronické súčiastky, ako je letectvo a kozmonautika. Použitie fluórových plastových fólií má vysokú priepustnosť pre kyslík a vysokú priepustnosť pre vodnú paru. Táto selektívna permeabilita s malou permeabilitou môže byť použitá na výrobu kyslíkových senzorov. Charakteristiky fluoroplastov, ktoré spôsobujú odchýlku polárneho náboja pri vysokej teplote a vysokom tlaku, môžu byť použité na výrobu mikrofónov, reproduktorov, dielov na robotoch atď., pričom je možné využiť ich nízky lom. Charakteristiky vysokej účinnosti môžu vytvárať optické vlákna.
4. Aplikácia polytetrafluóretylénu (PTFE) v lekárstve.
Expandovaný PTFE materiál je čisto inertný a má veľmi silnú biologickú prispôsobivosť. Nespôsobí odmietnutie telom a nemá žiadne fyziologické vedľajšie účinky na ľudské telo. Môže sa sterilizovať akýmkoľvek spôsobom. Jeho mikroporézna štruktúra umožňuje použitie v rôznych rehabilitačných riešeniach, vrátane umelých ciev a náplastí na regeneráciu mäkkých tkanív a chirurgických stehov pre cievne, srdcové, všeobecné a ortopedické operácie.
5.Uplatnenie antiadhéznych vlastností polytetrafluóretylénu (PTFE).
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
Materiál PTFE má spomedzi pevných materiálov najmenšie povrchové napätie a nepriľne k žiadnej látke. Má tiež vlastnosti odolnosti voči vysokým a nízkym teplotám a chemickej inertnosti, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie, ako je výroba. Nepriľnavé panvice sú široko používané v antiadhéznych aplikáciách. Antiadhézny proces zahŕňa hlavne dva typy: inštalácia PTFE fólie na substrát a umiestnenie Povlak PTFE alebo lak spojený so sklom na substráte prostredníctvom tepelného zmrštenia.
Získajte viac informácií o povlakoch PTFE
Hoci materiály PTFE majú stále problém s veľkými ťažkosťami pri zváraní, s pokrokom technológie nové metódy syntézy čoskoro vyriešia bolestivé miesta PTFE a aplikujú PTFE na širšiu škálu oblastí.
