Polytetrafluoreten (PTFE) är en kol- och fluorpolymer. Detta material har det mest bekanta namnet: Teflon.
Egenskaperna för PTFE inkluderar:
Utmärkta mekaniska egenskaper (<1%)
Kemisk tröghet korrosionsbeständighet
Värmebeständighet
Lägsta friktionskoefficienter
Non-stick egenskaper (tål kontinuerliga höga temperaturer på 500°f (260°c))
Slitstyrka
Hög smältpunkt
De utmärkta egenskaperna hos PTFE ger det ett brett spektrum av applikationer, och det används oftast som en non-stick beläggning för köksredskap. PTFE:s bättre slitstyrka gör att den kan kombineras med olika material genom emulsionspolymerisation eller suspensionspolymerisationsbearbetning för att bilda högt värmebeständiga industriprodukter med utmärkta mekaniska egenskaper, såsom trådisolering, livsmedelsklassade transportband, flexibla non-stick-tyger, etc.
Vad är PTFE?
Polytetrafluoreten upptäcktes 1938. Det upptäcktes ursprungligen av den amerikanske kemisten Roy J. Plunkett (1910–1994) när han försökte tillverka ett nytt köldmedium av kol och fluorföreningar. Folk vid den tiden skulle inte ha tänkt på denna vanliga produkt. Konstiga katalysatorer kommer att påverka alla aspekter av världen.
1941 erhöll DuPont patent på denna produkt och registrerade ett varumärke under namnet 'Teflon' 1944.
Nuförtiden har polytetrafluoreten använts i stor utsträckning inom många produktions- och livsområden. Inom cateringbranschen används PTFE-belagda kokkärl i stor utsträckning; inom klädindustrin använder toppköldsäkra kläder från märken som HELIKON och Carinthia alla PTFE som beläggning eller yttre lager. , för att uppnå förmågan att motstå den stränga kylan på -30°C; inom det militära området används PTFE-material med låga förluster, utmärkta dielektriska egenskaper, god konsistens, stabila kemiska egenskaper och nästan ingen fuktabsorption i hög radiofrekvensradarpaneler. Inom det medicinska området används PTFE-material också i stor utsträckning i konstgjorda kroppsdelar.
Vad står PTFE för?
PTFE står för polytetrafluoretylen, den kemiska termen för polymeren (C2F4)n.
Detta material hänvisar i allmänhet till alla syntetiska fluorpolymerer av märket ptfe. De viktigaste egenskaperna hos polytetrafluoreten är följande:
Maximal drifttemperatur (°F /°C): 500/260
Draghållfasthet vid brytning (PSI): 4 000
Dielektrisk konstant (kV/mil): 3,7
Andel: 2,16
Förlängning vid brott: 350%
Shore D-hårdhet: 54
Den allmänt använda ptfe polytetrafluoreten syntetiska fluoropolymeren med ovanstående egenskaper har redan otaliga varumärken, huvudmärkena är följande:
TEFLON®: Chemours
FLUON®: AGC Ltd
DYNEON®: 3M
POLYFLON: Daikin Industrial Co., Ltd.
ALGOFLON: Solvay Ltd.
PTFE kemisk struktur
Polytetrafluoreten är en linjär polymer som består av kol (C) och fluor (F) atomer, med den kemiska formeln (C2F4)n, där n är antalet monomerenheter.
Strukturen för PTFE kan uttryckas som: -CF2-CF2-CF2-CF2-
Den långa kedjan av PTFE-molekyler består av kolatomer, som var och en är kopplad till två fluoratomer.
Fluoratomer täcker nästan ytan av kolatomerna i spiralpolymerkedjan. Kolatomerna bildar huvudkedjan i polymerkedjan. Fluoratomerna bildar en sköldliknande struktur runt kolatomerna, vilket väl skyddar de inre kolatomerna.
Detta unika arrangemang av atomer ger PTFE dess exceptionella egenskaper. Denna molekylära struktur bidrar till PTFE:s oöverträffade fysikaliska och kemiska egenskaper.
Vad är teflonmaterialet?
Teflon är en termoplastisk fluorpolymer, och Teflon-akronymen är PTFE (polytetrafluoreten).
Teflon är ett varumärke som tillhör Chemours, men PTFE kan även köpas från andra företag än Chemours.
Teflon är ett populärt material på grund av dess låga friktion, höga temperaturbeständighet och kemikaliebeständighet.
Är Teflon PTFE
Naturligtvis är Teflon ett polymermaterial polymeriserat från tetrafluoreten och är en typ av perfluorerat material. Dess kemiska namn är polytetrafluoretylen (PTFE).
Teflon kemisk struktur är mycket unik. Den molekylära strukturen är att F (fluoratomer) ersätter alla H (väteatomer) på C-kedjan. Samtidigt, eftersom radien för fluoratomen är mycket större än kolatomens radie, är repulsionen mellan atomerna mycket stor, så den kommer inte Liksom väteatomer kan de ordnas i ett plan, så att fluoratomerna nästan spiralformar upp för att linda in kolatomerna, så att omvärlden relativt sett bara kan komma i kontakt med fluoratomer.
Med en stark fluoratombarriär är teflonpolymerstrukturen relativt stabil jämfört med andra material.
Teflon egenskaper
PTFE är en polymer polymeriserad från tetrafluoretenmonomer. Det är ett transparent eller ogenomskinligt vax som liknar PE. Dess densitet är 2,2 g/cm3 och dess vattenabsorptionshastighet är mindre än 0,01 %.
Den kemiska strukturen hos PTFE-polymer liknar den hos PE, förutom att alla väteatomer i polyeten är ersatta av fluoratomer. På grund av CF-bindningens höga bindningsenergi och stabila prestanda har den utmärkt kemisk korrosionsbeständighet och tål alla starka syror (inklusive aqua regia) förutom smälta alkalimetaller, oxiderande media och natriumhydroxid över 300°C. Samt effekterna av starka oxidanter, reduktionsmedel och olika organiska lösningsmedel.
F-atomen i PTFE-molekylen är symmetrisk, och de två elementen i CF-bindningen är kovalent bundna. Det finns inga fria elektroner i molekylen, vilket gör hela molekylen neutral. Därför har den utmärkta dielektriska egenskaper, och dess elektriska isolering påverkas inte av påverkan av miljö och frekvens.
Teflon fysiska egenskaper
Dess volymresistivitet är större än 1017, dess dielektriska förlust är liten, dess genomslagsspänning är hög, dess ljusbågsresistans är bra och den kan arbeta i en elektrisk miljö på 250°C. Eftersom det inte finns några vätebindningar i PTFE-molekylstrukturen är strukturen symmetrisk, så dess kristallisation Graden av kristallisering är mycket hög (vanligtvis är kristalliniteten 55% ~ 75%, ibland så hög som 94%), vilket gör PTFE extremt värmebeständigt. Dess smälttemperatur är 324°C, dess nedbrytningstemperatur är 415°C och dess maximala användningstemperatur är 250°C. Den är skör. Temperaturen är -190°C, och värmeförvrängningstemperaturen (under 0,46 MPa-förhållanden) är 120C.
Teflonmaterial har goda mekaniska egenskaper. Dess draghållfasthet är 21~28MPa, böjhållfastheten är 11~14MPa, töjningen är 250%~300%, och dess dynamiska och statiska friktionskoefficienter mot stål är båda 0,04, vilket är bättre än nylon, polyformaldehyd och polyeten. Friktionskoefficienten för kall plast är liten.
Ren PTFE har låg hållfasthet, dålig slitstyrka och dålig krypmotstånd. Det är vanligtvis nödvändigt att tillsätta några oorganiska partiklar till PTFE-polymeren, såsom grafit, disulfidgrupp, aluminiumoxid, glasfiber, kolfiber, etc. för att förbättra dess mekaniska egenskaper. , och kan även utökas genom att samarbeta med andra polymerer såsom polyfenylas (PHB), polyfenylensulfid (PFS), polyetylenglykol (PEEK), polyeten/propen-sampolymer (PFEP), etc. dess dämpande temperaturområde, vilket förbättrar dess motståndskraft mot variabilitet.
Hur tillverkas teflon
Tillverkningsprocessen använder kloroform som råmaterial, använder vattenfri fluorvätesyra för att fluorera kloroform, reaktionstemperaturen är över 65ºC, använder antimonpentaklorid som katalysator och använder slutligen termisk krackning för att producera tetrafluoreten.
Aokai tillverkas med suspensionspolymerisation eller emulsionspolymerisation.
Framställning av monomertetrafluoretylen
Industriellt används kloroform som råmaterial, vattenfri fluorvätesyra används för att fluorera kloroform, reaktionstemperaturen är över 65ºC, antimonpentaklorid används som katalysator och slutligen framställs tetrafluoreten genom termisk krackning. Tetrafluoreten kan också framställas genom att reagera zink med tetrafluordikloretan vid höga temperaturer.
Framställning av polytetrafluoreten
I en emalj eller rostfritt stål polymerisationskärl används vatten som medium, kaliumpersulfat används som initiator, perfluorkarboxylsyra ammoniumsalt används som dispergeringsmedel, fluorkol används som stabilisator och tetrafluoreten redoxpolymeriseras för att erhålla finpulverformig polyeten. Tetrafluoretylen.
Tillsätt olika tillsatser till reaktionskärlet, och tetrafluoretenmonomeren kommer in i polymerisationskärlet i gasfasen. Justera temperaturen i vattenkokaren till 25°C, tillsätt sedan en viss mängd aktivator (natriummetabisulfit) för att initiera polymerisation genom ett redoxsystem. Under polymerisationsprocessen tillsätts monomerer kontinuerligt och polymerisationstrycket hålls vid 0,49~0,78 MPa. Dispersionen som erhålls efter polymerisation späds till en viss koncentration med vatten och temperaturen justeras till 15~20ºC. Efter aggregering med mekanisk omrörning tvättas den med vatten och torkas, det vill säga Denna produkt erhålls som finkornig harts.
Är Teflon säkert?
Teflonbeläggningen i sig är säker: Teflonmaterialet i sig är giftfritt, bryts inte ned och orsakar inte hälsorisker. Detta beror förmodligen på att dess molekylära struktur i princip är olöslig i verkliga kemikalier, än mindre smält och absorberas av människokroppen.
De unika egenskaperna hos PTFE gör att den används i stor utsträckning inom industriella och marina verksamheter som kemisk industri, petroleum, textil, livsmedel, papperstillverkning, medicin, elektronik och maskiner.
Användning av polytetrafluoreten (PTFE) i anti-korrosionsegenskaper:
På grund av defekterna i korrosionsbeständigheten hos gummi, glas, metallegeringar och andra material är det svårt att möta den hårda miljön där temperatur, tryck och kemiska medier samexisterar, och de resulterande förlusterna är ganska alarmerande. Medan PTFE-material har utmärkt korrosionsbeständighet, använder polytetrafluoreten de viktigaste korrosionsbeständiga materialen i petroleum-, kemi-, textil- och andra industrier.
Specifika applikationer inkluderar: leveransrör, avgasrör, ångrör för transport av korrosiva gaser, högtrycksoljerör för valsverk, hög-, medel- och lågtrycksrör för flygplans hydraulsystem och kallpresssystem, destillationstorn, värmeväxlare, vattenkokare, torn och tankar. Prestandan hos kemiska utrustningstätningar såsom foder och ventiler har stor inverkan på effektiviteten och prestandan hos hela maskinen och utrustningen. PTFE-material har egenskaperna korrosionsbeständighet, åldringsbeständighet, låg friktionskoefficient och icke-klibbighet, brett temperaturområde och god elasticitet, vilket gör det mycket lämpligt för tillverkning av tätningar med höga krav på korrosionsbeständighet och driftstemperaturer över 100°. Såsom tätningar för räfflade flänsar på maskiner, värmeväxlare, högtryckskärl, kärl med stor diameter, ventiler och pumpar, tätningar för glasreaktionskärl, platta flänsar, flänsar med stor diameter, axlar, kolvstänger, ventilstänger, snäckväxelpumpar, dragstångstätningar, etc.
2. Lågfriktionsprestandan hos polytetrafluoreten (PTFE) används i belastningstillämpningar.
Friktionsdelarna i viss utrustning är inte lämpliga för smörjning, såsom i situationer där smörjfett löses upp av lösningsmedel och blir ineffektiva, eller vid papperstillverkning, läkemedel, livsmedel, textilier, etc. Produkter inom det industriella området måste undvika förorening av smörjolja, vilket gör fyllda PTFE-material till det mest idealiska materialet för smörjutrustning utan direkt smörjolja (direkt). Detta beror på att friktionskoefficienten för detta material är den lägsta bland kända fasta material. Dess specifika användningsområden inkluderar lager för kemisk utrustning, pappersmaskiner och jordbruksmaskiner, som kolvringar, verktygsmaskiners styrskenor och styrringar. De används ofta i civila byggprojekt som stödrutschbanor för broar, takstolar i tunnelstålkonstruktioner, stora kemiska rörledningar och lagringstankar. Block, samt används som brostöd och brosvivlar m.m.
3. Tillämpningar av polytetrafluoreten (PTFE) i elektroniska och elektriska applikationer.
Den inneboende låga förlusten och den lilla dielektricitetskonstanten hos PTFE-material gör att den kan göras till emaljerade ledningar för användning i mikromotorer, termoelement, kontrollenheter, etc., PTFE elektrisk isoleringsfilm Det är ett idealiskt isoleringsmaterial för tillverkning av kondensatorer, radioisolerande foder, isolerade kablar, motorer och transformatorer. Det är också ett av de oumbärliga materialen för industriella elektroniska komponenter som flyg och rymd. Användningen av fluorplastfilmer har hög permeabilitet för syre och hög permeabilitet för vattenånga. Denna selektiva permeabilitet med liten permeabilitet kan användas för att tillverka syresensorer. Egenskaperna hos fluoroplaster som orsakar polär laddningsavvikelse under hög temperatur och högt tryck kan användas för att tillverka mikrofoner, högtalare, delar på robotar etc. och deras låga brytning kan användas. Egenskaperna för hög effektivitet kan göra optiska fibrer.
4. Tillämpning av polytetrafluoreten (PTFE) i medicinsk medicin.
Det expanderade PTFE-materialet är rent inert och har mycket stark biologisk anpassningsförmåga. Det kommer inte att orsaka avstötning av kroppen och har inga fysiologiska biverkningar på människokroppen. Det kan steriliseras med vilken metod som helst. Dess mikroporösa struktur möjliggör användning i en mängd olika rehabiliteringslösningar, inklusive konstgjorda blodkärl och plåster för regenerering av mjukvävnad och kirurgiska suturer för kärl-, hjärt-, allmänna och ortopediska operationer.
5. Tillämpning av anti-stick egenskaper hos polytetrafluoreten (PTFE).
PTFE-material har den minsta ytspänningen bland fasta material och fäster inte vid något ämne. Den har också egenskaperna för hög- och lågtemperaturbeständighet och kemisk tröghet, vilket gör den lämplig för applikationer som tillverkning. Non-stick-pannor används ofta i anti-stick-applikationer. Anti-vidhäftningsprocessen omfattar huvudsakligen två typer: installation av PTFE-arket på underlaget och placering av PTFE-beläggning eller lack sammansatt med glas på underlaget genom värmekrympning.
Även om PTFE-material fortfarande har problemet med hög svetssvårighet, kommer nya syntesmetoder snart att lösa smärtpunkterna med PTFE med teknikens framsteg och tillämpa PTFE på ett bredare spektrum av områden.
