PTFE (polytetrafluoroethylene) คืออะไร?

Polytetrafluoroethylene (PTFE) เป็นคาร์บอนและโพลิเมอร์ฟลูออรีน วัสดุนี้มีชื่อที่คุ้นเคยที่สุด: เทฟลอน

คุณสมบัติของ PTFE รวมถึง:

• คุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม (<1%)

• ความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมี

• ความต้านทานความร้อน

• ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำสุด

• คุณสมบัติที่ไม่ใช่แท่ง (ทนต่ออุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง 500 ° F (260 ° C))

• สึกหรอ

• จุดหลอมเหลวสูง

คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของ PTFE ให้แอพพลิเคชั่นที่หลากหลายและมักใช้เป็นสารเคลือบแบบไม่ติดสำหรับเครื่องครัว ความต้านทานการสึกหรอที่ดีขึ้นของ PTFE ช่วยให้สามารถใช้ร่วมกับวัสดุต่าง ๆ ผ่านการเกิดโพลีเมอร์อิมัลชันหรือการประมวลผลพอลิเมอไรเซชันแบบสารแขวนลอยเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่ทนต่อความร้อนสูงพร้อมคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมเช่นฉนวนกันความร้อนลวดสายพานลำเลียงเกรดอาหาร

PTFE คืออะไร?

Polytetrafluoroethylene ถูกค้นพบในปี 1938 มันถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวอเมริกัน Roy J. Plunkett (1910–1994) เมื่อเขาพยายามทำสารทำความเย็นคาร์บอนและฟลูออรีนใหม่ ผู้คนในเวลานั้นจะไม่คิดว่าผลิตภัณฑ์ธรรมดานี้ ตัวเร่งปฏิกิริยาแปลก ๆ จะส่งผลกระทบต่อทุกแง่มุมของโลก

ในปี 1941 ดูปองท์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับผลิตภัณฑ์นี้และจดทะเบียนเครื่องหมายการค้าภายใต้ชื่อ 'Teflon ' ในปี 1944

ทุกวันนี้ Polytetrafluoroethylene ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาการผลิตและชีวิต ในอุตสาหกรรมการจัดเลี้ยงเครื่องครัวเคลือบ PTFE ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในอุตสาหกรรมเสื้อผ้าเสื้อผ้าที่กันเย็นสุดยอดจากแบรนด์เช่น Helikon และ Carinthia ต่างก็ใช้ PTFE เป็นชั้นนอกหรือชั้นนอก เพื่อให้บรรลุความสามารถในการทนต่อความเย็นอย่างรุนแรง -30 ° C; ในสนามทหารวัสดุ PTFE ที่มีการสูญเสียต่ำคุณสมบัติอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมความสอดคล้องที่ดีคุณสมบัติทางเคมีที่มั่นคงและแทบจะไม่มีการดูดซึมความชื้นอย่างกว้างขวางในแผงเรดาร์ความถี่วิทยุสูง ในสาขาการแพทย์วัสดุ PTFE ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนของร่างกายเทียม

PTFE หมายถึงอะไร?

PTFE ย่อมาจาก polytetrafluoroethylene คำศัพท์ทางเคมีสำหรับพอลิเมอร์ (C2F4) n

วัสดุนี้โดยทั่วไปหมายถึงฟลูออโรโพลิเมอร์สังเคราะห์ PTFE ที่มีตราสินค้า ลักษณะหลักของ polytetrafluoroethylene มีดังนี้:

• อุณหภูมิการทำงานสูงสุด (° F /° C): 500/260

• แรงดึงที่หยุดพัก (psi): 4,000

• ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (kv/mil): 3.7

• สัดส่วน: 2.16

• การยืดตัวเมื่อหยุดพัก: 350%

• Shore D Hardness: 54

ฟลูออโรโพลิเมอร์สังเคราะห์ PTFE Polytetrafluoroethylene ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งมีลักษณะข้างต้นมีแบรนด์นับไม่ถ้วนแบรนด์หลักมีดังนี้:

• Teflon®: Chemours

• Fluon®: AGC Ltd

• dyneon®: 3m

• Polyflon: Daikin Industrial Co. , Ltd.

• Algoflon: Solvay Ltd.

  
  

โครงสร้างสารเคมี PTFE

Polytetrafluoroethylene เป็นพอลิเมอร์เชิงเส้นที่ประกอบด้วยคาร์บอน (C) และฟลูออรีน (F) อะตอมโดยมีสูตรเคมี (C2F4) N โดยที่ n คือจำนวนหน่วยโมโนเมอร์

โครงสร้างของ PTFE สามารถแสดงเป็น: -CF2-CF2-CF2-CF2-

โซ่ยาวของโมเลกุล PTFE ประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนซึ่งแต่ละอันเชื่อมโยงกับอะตอมฟลูออรีนสองตัว

อะตอมฟลูออรีนเกือบจะครอบคลุมพื้นผิวของอะตอมคาร์บอนของโซ่โพลิเมอร์เกลียว อะตอมคาร์บอนเป็นห่วงโซ่หลักของโซ่พอลิเมอร์ อะตอมของฟลูออรีนก่อตัวเป็นโครงสร้างคล้ายโล่รอบอะตอมคาร์บอนซึ่งช่วยปกป้องอะตอมคาร์บอนภายในได้ดี

การจัดเรียงอะตอมที่ไม่ซ้ำกันนี้ให้คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของ PTFE โครงสร้างโมเลกุลนี้ก่อให้เกิดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ไม่มีใครเทียบของ PTFE

วัสดุเทฟลอนคืออะไร?

เป็น teflon ptfe

แน่นอนว่าเทฟลอนเป็นพอลิเมอร์พอลิเมอร์จาก tetrafluoroethylene และเป็นวัสดุชนิดหนึ่ง ชื่อทางเคมีของมันคือ polytetrafluoroethylene (PTFE)

โครงสร้างเคมีของเทฟลอนมีความพิเศษมาก โครงสร้างโมเลกุลคือ F (อะตอมฟลูออรีน) แทนที่ H (อะตอมไฮโดรเจน) ทั้งหมดบนโซ่ C ในเวลาเดียวกันเนื่องจากรัศมีของอะตอมฟลูออรีนมีขนาดใหญ่กว่ารัศมีของอะตอมคาร์บอนมากการขับไล่ระหว่างอะตอมมีขนาดใหญ่มากดังนั้นจึงไม่ชอบอะตอมไฮโดรเจน

ด้วยอุปสรรคอะตอมฟลูออรีนที่แข็งแกร่งโครงสร้างเทฟลอนค่อนข้างมีความเสถียรเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ

คุณสมบัติของเทฟลอน

PTFE เป็นพอลิเมอร์พอลิเมอร์จาก tetrafluoroethylene โมโนเมอร์ มันเป็นขี้ผึ้งที่โปร่งใสหรือทึบแสงคล้ายกับ PE ความหนาแน่นของมันคือ 2.2g/cm3 และอัตราการดูดซับน้ำน้อยกว่า 0.01%

โครงสร้างทางเคมีของพอลิเมอร์ PTFE นั้นคล้ายกับของ PE ยกเว้นว่าอะตอมไฮโดรเจนทั้งหมดในโพลีเอทิลีนจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมฟลูออรีน เนื่องจากพลังงานพันธะสูงและประสิทธิภาพที่มั่นคงของพันธะ CF จึงมีความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและสามารถทนต่อกรดที่แข็งแกร่งทั้งหมด (รวมถึง Aqua Regia) ยกเว้นโลหะอัลคาไล เช่นเดียวกับผลกระทบของสารออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่งการลดสารและตัวทำละลายอินทรีย์ต่างๆ

อะตอม F ในโมเลกุล PTFE นั้นสมมาตรและองค์ประกอบทั้งสองในพันธะ CF นั้นถูกผูกมัดโควาเลนท์ ไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในโมเลกุลทำให้โมเลกุลทั้งหมดเป็นกลาง ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมและฉนวนไฟฟ้าของมันไม่ได้รับผลกระทบจากอิทธิพลของสภาพแวดล้อมและความถี่

คุณสมบัติทางกายภาพของ Teflon

ความต้านทานปริมาตรของมันมากกว่า 1,017 การสูญเสียอิเล็กทริกของมันมีขนาดเล็กแรงดันสลายของมันสูงความต้านทานส่วนโค้งของมันเป็นสิ่งที่ดีและสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมไฟฟ้า 250 ° C เนื่องจากไม่มีพันธะไฮโดรเจนในโครงสร้างโมเลกุล PTFE โครงสร้างจึงมีความสมมาตรดังนั้นการตกผลึกระดับการตกผลึกจึงสูงมาก (โดยทั่วไปผลึกคือ 55%~ 75%บางครั้งสูงถึง 94%) อุณหภูมิหลอมละลายของมันคือ 324C อุณหภูมิการสลายตัวของมันคือ 415 ° C และอุณหภูมิการใช้งานสูงสุดคือ 250 ° C มันเปราะอุณหภูมิ -190 ° C และอุณหภูมิการบิดเบือนความร้อน (ภายใต้เงื่อนไข 0.46mpa) คือ 120C

วัสดุเทฟลอนมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี ความต้านทานแรงดึงของมันคือ 21 ~ 28mpa ความแข็งแรงของการดัดคือ 11 ~ 14mpa การยืดตัวคือ 250%~ 300%และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบไดนามิกและคงที่กับเหล็กเป็นทั้ง 0.04 ซึ่งดีกว่าไนลอนโพลีฟอร์มัลดีไฮด์และโพลีเอทิลีน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพลาสติกเย็นมีขนาดเล็ก

PTFE บริสุทธิ์มีความแข็งแรงต่ำความต้านทานการสึกหรอที่ไม่ดีและความต้านทานการคืบที่ไม่ดี โดยปกติแล้วจะจำเป็นต้องเพิ่มอนุภาคอนินทรีย์ลงในพอลิเมอร์ PTFE เช่นกราไฟท์, กลุ่มซัลไฟด์, อลูมิเนียมออกไซด์, เส้นใยแก้ว, คาร์บอนไฟเบอร์ ฯลฯ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล และยังสามารถขยายได้โดยการร่วมมือกับโพลีเมอร์อื่น ๆ เช่น polyphenylase (PHB), polyphenylene sulfide (PFS), polyethylene glycol (PEEK), โพลีเอทิลีน/โพรพิลีนโคพอลิเมอร์ (PFEP) ฯลฯ

เทฟลอนทำอย่างไร

กระบวนการผลิตใช้คลอโรฟอร์มเป็นวัตถุดิบใช้กรดไฮโดรฟลูออริกที่ปราศจากน้ำในคลอโรฟอร์มฟลูออไรด์อุณหภูมิปฏิกิริยาสูงกว่า65ºCใช้แอนตี้เพนทอเรนด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและในที่สุดก็ใช้ความร้อน

Aokai ผลิตโดยใช้การระงับโพลีเมอไรเซชันหรืออิมัลชันพอลิเมอไรเซชัน

1. การเตรียมโมโนเมอร์ tetrafluoroethylene

ในอุตสาหกรรมคลอโรฟอร์มถูกใช้เป็นวัตถุดิบกรดไฮโดรฟลูออริกที่ปราศจากน้ำใช้ในการฟลูออไรด์คลอโรฟอร์มอุณหภูมิปฏิกิริยาสูงกว่า65ºC, พลวงของเพนทาคลอไรด์ถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและในที่สุด tetrafluoroethylene Tetrafluoroethylene ยังสามารถผลิตได้โดยการทำปฏิกิริยากับสังกะสีกับ tetrafluorodichloroethane ที่อุณหภูมิสูง

1. การเตรียม polytetrafluoroethylene

ในกาต้มน้ำพอลิเมอไรเซชันของสแตนเลสหรือสแตนเลสน้ำใช้เป็นสื่อกลางโพแทสเซียม persulfate ถูกใช้เป็นตัวริเริ่ม, เกลือแอมโมเนียมกรด perfluorocarboxylic ถูกใช้เป็นสารกระจายตัวฟลูออโรคาร์บอนจะใช้เป็นโพลีเอทิลีน Tetrafluoroethylene

เพิ่มสารเติมแต่งต่าง ๆ ลงในกาต้มน้ำปฏิกิริยาและโมโนเมอร์ tetrafluoroethylene เข้าสู่กาต้มน้ำพอลิเมอไรเซชันในเฟสก๊าซ ปรับอุณหภูมิในกาต้มน้ำเป็น 25 ° C จากนั้นเพิ่ม activator จำนวนหนึ่ง (โซเดียมเมตาบิซัลไฟต์) เพื่อเริ่มต้นพอลิเมอไรเซชันผ่านระบบรีดอกซ์ ในระหว่างกระบวนการโพลีเมอไรเซชันโมโนเมอร์จะถูกเพิ่มเข้ามาอย่างต่อเนื่องและความดันพอลิเมอไรเซชันจะรักษาไว้ที่ 0.49 ~ 0.78mpa การกระจายตัวที่ได้รับหลังจากพอลิเมอไรเซชันจะถูกเจือจางเป็นความเข้มข้นบางอย่างด้วยน้ำและอุณหภูมิจะถูกปรับเป็น 15 ~ 20ºC หลังจากการรวมตัวกับการกวนเชิงกลมันจะถูกล้างด้วยน้ำและแห้งนั่นคือผลิตภัณฑ์นี้ได้รับเป็นเรซินเม็ดละเอียด

เทฟลอนปลอดภัยหรือไม่?

การเคลือบเทฟลอนนั้นปลอดภัย: วัสดุเทฟลอนเองนั้นไม่เป็นพิษจะไม่สลายตัวและจะไม่ทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ นี่อาจเป็นเพราะโครงสร้างโมเลกุลนั้นไม่ละลายในสารเคมีจริง

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความปลอดภัยของเทฟลอน

PTFE ใช้อะไรสำหรับ？

วัสดุ PTFE มีแรงตึงผิวที่เล็กที่สุดในหมู่วัสดุที่เป็นของแข็งและไม่ได้ยึดติดกับสารใด ๆ นอกจากนี้ยังมีลักษณะของความต้านทานอุณหภูมิสูงและต่ำและความเฉื่อยทางเคมีทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเช่นการผลิต กระทะที่ไม่ติดจะใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันต่อต้านการยึดติด กระบวนการต่อต้านการติดกาวส่วนใหญ่มีสองประเภท: การติดตั้งแผ่น PTFE บนพื้นผิวและวาง การเคลือบ PTFE หรือเคลือบเงาด้วยแก้วบนพื้นผิว ผ่านการหดตัวของความร้อน

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลือบ PTFE

แม้ว่าวัสดุ PTFE ยังคงมีปัญหาในการเชื่อมสูงด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี แต่วิธีการสังเคราะห์ใหม่จะช่วยแก้ปัญหาความเจ็บปวดของ PTFE และใช้ PTFE กับสาขาที่กว้างขึ้น