Politetrafluoretilen (PTFE) je polimer ogljika in fluora. Ta material ima najbolj znano ime: teflon.
Lastnosti PTFE vključujejo:
Odlične mehanske lastnosti (<1%)
Kemična inertnost Odpornost proti koroziji
Toplotna odpornost
Najnižji koeficienti trenja
Lastnosti proti prijemanju (odporen na neprekinjene visoke temperature 500°f (260°c))
Odpornost proti obrabi
Visoko tališče
Odlične lastnosti PTFE mu omogočajo širok spekter uporabe, najpogosteje pa se uporablja kot premaz proti prijemanju za kuhinjsko posodo. Boljša odpornost proti obrabi PTFE omogoča, da se kombinira z različnimi materiali s pomočjo emulzijske polimerizacije ali obdelave s suspenzijsko polimerizacijo, da se tvorijo visoko toplotno odporni industrijski izdelki z odličnimi mehanskimi lastnostmi, kot so žična izolacija, tekoči trakovi za hrano, prožne tkanine proti prijemanju itd.
![2]()
Politetrafluoroetilen je bil odkrit leta 1938. Prvotno ga je odkril ameriški kemik Roy J. Plunkett (1910–1994), ko je poskušal izdelati novo hladilno sredstvo iz spojine ogljika in fluora. Ljudje takrat ne bi pomislili na ta navaden izdelek. Nenavadni katalizatorji bodo vplivali na vse vidike sveta.
Leta 1941 je DuPont pridobil patent za ta izdelek in leta 1944 registriral blagovno znamko pod imenom 'Teflon'.
Dandanes se politetrafluoroetilen pogosto uporablja na številnih področjih proizvodnje in življenja. V gostinstvu se posoda s PTFE prevleko pogosto uporablja; v oblačilni industriji vrhunska oblačila, odporna na mraz, blagovnih znamk, kot sta HELIKON in Carinthia, uporabljajo PTFE kot premaz ali zunanjo plast. , da bi dosegli sposobnost prenesti močan mraz do -30°C; na vojaškem področju se materiali PTFE z nizkimi izgubami, odličnimi dielektričnimi lastnostmi, dobro konsistenco, stabilnimi kemičnimi lastnostmi in skoraj nič absorpcije vlage pogosto uporabljajo v visokofrekvenčnih radarskih ploščah. Na medicinskem področju se PTFE materiali pogosto uporabljajo tudi v umetnih delih telesa.
![3]()
PTFE je kratica za politetrafluoroetilen, kemijski izraz za polimer (C2F4)n.
Ta material se na splošno nanaša na kateri koli sintetični fluoropolimer ptfe z blagovno znamko. Glavne značilnosti politetrafluoroetilena so naslednje:
Najvišja delovna temperatura (°F /°C): 500/260
Natezna trdnost pri pretrganju (PSI): 4.000
Dielektrična konstanta (kV/mil): 3,7
Delež: 2,16
Raztezek pri pretrganju: 350%
Trdota Shore D: 54
Široko uporabljen sintetični fluoropolimer ptfe politetrafluoroetilen z zgornjimi lastnostmi ima že nešteto blagovnih znamk, glavne blagovne znamke so naslednje:
![4]()
Politetrafluoretilen je linearni polimer, sestavljen iz atomov ogljika (C) in fluora (F), s kemijsko formulo (C2F4)n, kjer je n število monomernih enot.
Strukturo PTFE lahko izrazimo kot: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Dolga veriga molekul PTFE je sestavljena iz atomov ogljika, od katerih je vsak povezan z dvema atomoma fluora.
Atomi fluora skoraj prekrivajo površino ogljikovih atomov spiralne polimerne verige. Ogljikovi atomi tvorijo glavno verigo polimerne verige. Atomi fluora tvorijo ščitu podobno strukturo okoli ogljikovih atomov, ki dobro ščiti notranje ogljikove atome.
Ta edinstvena razporeditev atomov daje PTFE izjemne lastnosti. Ta molekularna struktura prispeva k neprimerljivim fizikalnim in kemičnim lastnostim PTFE.
Kaj je teflonski material?
Teflon je termoplastični fluoropolimer, akronim za teflon pa je PTFE (politetrafluoroetilen).
Teflon je blagovna znamka družbe Chemours, vendar je PTFE mogoče kupiti tudi pri drugih podjetjih, ne pa pri družbi Chemours.
Teflon je priljubljen material zaradi nizkega trenja, odpornosti na visoke temperature in kemične odpornosti.
Seveda je teflon polimerni material, polimeriziran iz tetrafluoroetilena in je vrsta perfluoriranega materiala. Njegovo kemijsko ime je politetrafluoretilen (PTFE).
Kemična struktura teflona je zelo edinstvena. Molekularna struktura je, da F (fluorovi atomi) nadomesti vse H (vodikove atome) v verigi C. Hkrati, ker je polmer fluorovega atoma veliko večji od polmera ogljikovega atoma, je odbojnost med atomi zelo velika, tako da ne bo Tako kot atomi vodika jih je mogoče razporediti v ravnini, tako da se atomi fluora skoraj spiralno dvignejo navzgor, da ovijejo ogljikove atome, tako da lahko zunanji svet pride v stik samo z relativno inertnimi atomi fluora.
Z močno pregrado atomov fluora je struktura teflonskega polimera razmeroma stabilna v primerjavi z drugimi materiali.
![11]()
PTFE je polimer, polimeriziran iz monomera tetrafluoroetilena. Je prozoren ali neprozoren vosek, podoben PE. Njegova gostota je 2,2 g/cm3, stopnja absorpcije vode pa je manjša od 0,01 %.
Kemična struktura polimera PTFE je podobna strukturi PE, le da so vsi atomi vodika v polietilenu nadomeščeni z atomi fluora. Zaradi visoke energije vezi in stabilnega delovanja vezi CF ima odlično kemično odpornost proti koroziji in lahko prenese vse močne kisline (vključno z aqua regia), razen staljenih alkalijskih kovin, oksidativnih medijev in natrijevega hidroksida nad 300 °C. Kot tudi učinki močnih oksidantov, reducentov in različnih organskih topil.
Atom F v molekuli PTFE je simetričen, elementa v CF vezi pa sta kovalentno vezana. V molekuli ni prostih elektronov, zaradi česar je celotna molekula nevtralna. Zato ima odlične dielektrične lastnosti in na njegovo električno izolacijo ne vplivata vpliv okolja in frekvenca.
Fizikalne lastnosti teflona
![512d5f3d-ff78-42ae-94a2-cbe31e9b4dda]()
Njegova volumska upornost je večja od 1017, njegova dielektrična izguba je majhna, njegova prebojna napetost je visoka, njegova obločna odpornost je dobra in lahko deluje v električnem okolju 250 °C. Ker v molekularni strukturi PTFE ni vodikovih vezi, je struktura simetrična, zato je njegova kristalizacija. Stopnja kristalizacije je zelo visoka (na splošno je kristaliničnost 55 % ~ 75 %, včasih tudi do 94 %), zaradi česar je PTFE izjemno toplotno odporen. Njegova temperatura taljenja je 324 °C, njegova temperatura razgradnje je 415 °C, njegova najvišja temperatura uporabe je 250 °C. Je krhek. Temperatura je -190°C, temperatura toplotnega popačenja (pri pogojih 0,46MPa) pa 120C.
Teflonski material ima dobre mehanske lastnosti. Njegova natezna trdnost je 21 ~ 28 MPa, upogibna trdnost je 11 ~ 14 MPa, raztezek je 250 % ~ 300 %, dinamični in statični koeficient trenja proti jeklu pa 0,04, kar je boljše od najlona, poliformaldehida in polietilena. Koeficient trenja hladne plastike je majhen.
Čisti PTFE ima nizko trdnost, slabo odpornost proti obrabi in slabo odpornost proti lezenju. Običajno je treba polimeru PTFE dodati nekaj anorganskih delcev, kot so grafit, disulfidna skupina, aluminijev oksid, steklena vlakna, ogljikova vlakna itd., da izboljšamo njegove mehanske lastnosti. , in ga je mogoče razširiti tudi s sodelovanjem z drugimi polimeri, kot so polifenilaza (PHB), polifenilen sulfid (PFS), polietilen glikol (PEEK), polietilen/propilen kopolimer (PFEP) itd. njegovo temperaturno območje dušenja, kar izboljša njegovo odpornost na spremenljivost.
![c4a261ee-9d7a-40cb-a84e-357d7ac5cda2]()
Proizvodni proces uporablja kloroform kot surovino, uporablja brezvodno fluorovodikovo kislino za fluoriranje kloroforma, reakcijska temperatura je nad 65 °C, uporablja antimonov pentaklorid kot katalizator in na koncu uporablja termično krekiranje za proizvodnjo tetrafluoroetilena.
Aokai se proizvaja s suspenzijsko polimerizacijo ali emulzijsko polimerizacijo.
Priprava monomera tetrafluoroetilena
Industrijsko se kloroform uporablja kot surovina, brezvodna fluorovodikova kislina se uporablja za fluoriranje kloroforma, reakcijska temperatura je nad 65 °C, antimonov pentaklorid se uporablja kot katalizator in končno se tetrafluoroetilen proizvaja s termičnim krekingom. Tetrafluoroetilen lahko proizvedemo tudi z reakcijo cinka s tetrafluorodikloroetanom pri visokih temperaturah.
Priprava politetrafluoroetilena
V kotličku za polimerizacijo iz emajla ali nerjavečega jekla se kot medij uporablja voda, kalijev persulfat kot iniciator, amonijeva sol perfluorokarboksilne kisline kot dispergator, fluoroogljikov kot stabilizator, tetrafluoroetilen pa redoks polimerizira, da dobimo fin polietilen v prahu. Tetrafluoroetilen.
Dodajte različne dodatke v reakcijski kotel in monomer tetrafluoroetilena vstopi v polimerizacijski kotel v plinski fazi. Temperaturo v kotličku nastavite na 25°C, nato dodajte določeno količino aktivatorja (natrijev metabisulfit), da sprožite polimerizacijo skozi redoks sistem. Med postopkom polimerizacije se monomeri nenehno dodajajo, tlak polimerizacije pa se vzdržuje pri 0,49 ~ 0,78 MPa. Disperzijo, dobljeno po polimerizaciji, razredčimo z vodo do določene koncentracije in temperaturo naravnamo na 15~20ºC. Po agregaciji z mehanskim mešanjem ga speremo z vodo in posušimo, kar pomeni, da dobimo ta produkt kot fino zrnato smolo.
Sama teflonska prevleka je varna: sam teflonski material ni strupen, se ne razgradi in ne ogroža zdravja. To je verjetno zato, ker je njegova molekularna struktura v bistvu netopna v pravih kemikalijah, kaj šele, da bi jo človeško telo prebavilo in absorbiralo.
Izvedite več o varnosti teflona
Za kaj se uporablja PTFE?
![464d0c72-03f1-477a-8aa7-525162f89fec]()
Zaradi edinstvenih lastnosti PTFE se pogosto uporablja v industrijskih in pomorskih dejavnostih, kot so kemična industrija, nafta, tekstil, hrana, proizvodnja papirja, medicina, elektronika in stroji.
Uporaba politetrafluoroetilena (PTFE) v protikorozijskih lastnostih:
Zaradi pomanjkljivosti v korozijski odpornosti gume, stekla, kovinskih zlitin in drugih materialov je težko soočiti se s surovim okoljem, kjer soobstajajo temperatura, tlak in kemični mediji, posledične izgube pa so precej zaskrbljujoče. Medtem ko ima material PTFE odlično odpornost proti koroziji, politetrafluoroetilen uporablja glavne materiale, odporne proti koroziji, v naftni, kemični, tekstilni in drugih industrijah.
Posebne uporabe vključujejo: dovodne cevi, izpušne cevi, parne cevi za transport jedkih plinov, visokotlačne oljne cevi za valjarne, visoko-, srednje- in nizkotlačne cevi za hidravlične sisteme letal in sisteme za hladno stiskanje, destilacijske stolpe, toplotne izmenjevalnike, kotle, stolpe in rezervoarje. Delovanje tesnil kemične opreme, kot so obloge in ventili, močno vpliva na učinkovitost in delovanje celotnega stroja in opreme. Material PTFE ima značilnosti odpornosti proti koroziji, odpornosti proti staranju, nizkega koeficienta trenja in nelepljivosti, širokega temperaturnega razpona in dobre elastičnosti, zaradi česar je zelo primeren za izdelavo tesnil z visokimi zahtevami glede odpornosti proti koroziji in delovnimi temperaturami nad 100 °. Kot so tesnila za žlebaste prirobnice strojev, toplotne izmenjevalnike, visokotlačne posode, posode velikega premera, ventile in črpalke, tesnila za steklene reakcijske lonce, ravne prirobnice, prirobnice velikega premera, gredi, batnice, ventilske palice, črpalke s polžastim zobnikom, tesnila ojnic itd.
2. Zmogljivost politetrafluoroetilena (PTFE) z nizkim trenjem se uporablja pri obremenitvah.
Torni deli nekatere opreme niso primerni za mazanje, na primer v situacijah, ko se mazalna mast raztopi s topili in postane neučinkovita, ali v proizvodnji papirja, farmacevtskih izdelkih, hrani, tekstilu itd. Izdelki na industrijskem področju se morajo izogibati kontaminaciji z mazalnim oljem, zaradi česar so polnjeni PTFE materiali najidealnejši material za mazanje brez olja (neposredna obremenitev) delov mehanske opreme. To je zato, ker je koeficient trenja tega materiala najnižji med znanimi trdnimi materiali. Njegova posebna uporaba vključuje ležaje za kemično opremo, stroje za izdelavo papirja in kmetijske stroje, kot batne obroče, vodila za strojna orodja in vodilne obroče. Pogosto se uporabljajo v civilnih gradbenih projektih kot podporni drsniki za mostove, strešne nosilce jeklenih konstrukcij predorov, velike kemične cevovode in rezervoarje za shranjevanje. Bloki, ki se uporabljajo tudi kot nosilci mostov in vrtljivi mostovi itd.
3. Uporaba politetrafluoroetilena (PTFE) v elektronskih in električnih aplikacijah.
Inherentna nizka izguba in majhna dielektrična konstanta PTFE materialov omogočata izdelavo emajliranih žic za uporabo v mikromotorjih, termoelementih, krmilnih napravah itd. PTFE električna izolacijska folija Je idealen izolacijski material za proizvodnjo kondenzatorjev, radijskih izolacijskih oblog, izoliranih kablov, motorjev in transformatorjev. Je tudi eden od nepogrešljivih materialov za industrijske elektronske komponente, kot sta vesoljska in vesoljska industrija. Uporaba plastičnih folij s fluorom ima visoko prepustnost za kisik in visoko prepustnost za vodno paro. To selektivno prepustnost majhne prepustnosti je mogoče uporabiti za izdelavo senzorjev za kisik. Lastnosti fluoroplastike, ki povzročajo odstopanje polarnega naboja pri visoki temperaturi in visokem tlaku, se lahko uporabijo za izdelavo mikrofonov, zvočnikov, delov na robotih itd., njihova nizka lomnost pa se lahko uporabi. Značilnosti visoke učinkovitosti lahko naredijo optična vlakna.
4.Uporaba politetrafluoroetilena (PTFE) v medicini.
Ekspandirani PTFE material je povsem inerten in ima zelo močno biološko prilagodljivost. Telo ne bo zavrnilo in nima fizioloških stranskih učinkov na človeško telo. Lahko se sterilizira na kateri koli način. Njegova mikroporozna struktura omogoča uporabo v različnih rehabilitacijskih rešitvah, vključno z umetnimi krvnimi žilami in obliži za regeneracijo mehkih tkiv ter kirurškimi šivi za žilne, srčne, splošne in ortopedske operacije.
5. Uporaba politetrafluoroetilena (PTFE) proti prijemanju.
![6317fdf3-a8d8-4046-be60-c2e8c646059d]()
Material PTFE ima najmanjšo površinsko napetost med trdnimi materiali in se ne oprijema nobene snovi. Ima tudi lastnosti odpornosti na visoke in nizke temperature ter kemično inertnost, zaradi česar je primeren za aplikacije, kot je proizvodnja. Ponve proti prijemanju se pogosto uporabljajo v aplikacijah proti prijemanju. Postopek proti lepljenju vključuje predvsem dve vrsti: namestitev PTFE plošče na podlago in namestitev PTFE prevleka ali lak, sestavljen s steklom na podlago zaradi toplotnega krčenja.
Izvedite več o PTFE prevlekah
Čeprav imajo PTFE materiali še vedno težave z velikimi težavami pri varjenju, bodo z napredkom tehnologije nove metode sinteze kmalu rešile boleče točke PTFE in uporabile PTFE na širšem področju.
