Polytetrafluoroetylen (PTFE) là một polymer carbon và flo. Tài liệu này có tên quen thuộc nhất: Teflon.
Thuộc tính của PTFE bao gồm:
Tính chất cơ học tuyệt vời (<1%)
Khả năng chống ăn mòn trơ hóa học
Điện trở nhiệt
Hệ số ma sát thấp nhất
Tính chất không dính (chịu được nhiệt độ cao liên tục là 500 ° F (260 ° C))
Đang đeo điện trở
Điểm nóng chảy cao
Các thuộc tính tuyệt vời của PTFE cung cấp cho nó một loạt các ứng dụng và nó được sử dụng phổ biến nhất làm lớp phủ không dính cho dụng cụ nấu. Khả năng chống mài mòn tốt hơn của PTFE cho phép nó được kết hợp với các vật liệu khác nhau thông qua quá trình trùng hợp nhũ tương hoặc xử lý trùng hợp hệ thống treo để tạo thành các sản phẩm công nghiệp chịu nhiệt cao với các đặc tính cơ học tuyệt vời, như cách nhiệt dây, băng tải cấp thực phẩm, vải không dính linh hoạt,.
PTFE là gì?
Polytetrafluoroetylen đã được phát hiện vào năm 1938. Ban đầu nó được phát hiện bởi nhà hóa học người Mỹ Roy J. Plunkett (1910 Ném1994) khi ông đang cố gắng tạo ra một chất làm lạnh hợp chất carbon và fluorine mới. Mọi người tại thời điểm đó sẽ không nghĩ về sản phẩm thông thường này. Các chất xúc tác kỳ lạ sẽ ảnh hưởng đến mọi khía cạnh của thế giới.
Năm 1941, DuPont đã có bằng sáng chế cho sản phẩm này và đăng ký nhãn hiệu dưới tên 'Teflon ' vào năm 1944.
Ngày nay, Polytetrafluoroetylen đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và cuộc sống. Trong ngành công nghiệp phục vụ, dụng cụ nấu ăn PTFE được sử dụng rộng rãi; Trong ngành quần áo, quần áo chống lạnh hàng đầu từ các thương hiệu như Helikon và Carinthia đều sử dụng PTFE làm lớp phủ hoặc lớp ngoài. , để đạt được khả năng chịu được cảm lạnh nghiêm trọng của -30 ° C; Trong lĩnh vực quân sự, các vật liệu PTFE bị tổn thất thấp, tính chất điện môi tuyệt vời, tính nhất quán tốt, tính chất hóa học ổn định và hầu như không có sự hấp thụ độ ẩm được sử dụng rộng rãi trong các tấm radar tần số vô tuyến cao. Trong lĩnh vực y tế, vật liệu PTFE cũng được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận cơ thể nhân tạo.
PTFE đại diện cho cái gì?
PTFE là viết tắt của polytetrafluoroetylen, thuật ngữ hóa học cho polymer (C2F4) n.
Tài liệu này thường đề cập đến bất kỳ fluoropolyme tổng hợp PTFE có thương hiệu. Các đặc điểm chính của polytetrafluoroetylen như sau:
Nhiệt độ hoạt động tối đa (° F /° C): 500/260
Độ bền kéo lúc nghỉ (PSI): 4.000
Hằng số điện môi (KV/Mil): 3.7
Tỷ lệ: 2.16
Kéo dài khi nghỉ: 350%
Độ cứng của bờ D: 54
Fluoropolyme tổng hợp PTFE Polytetrafluoroethylene với các đặc điểm trên đã có vô số thương hiệu, các thương hiệu chính như sau:
Teflon®: Chemours
Fluon®: AGC Ltd
Dyneon®: 3M
Polyflon: Daikin Industrial Co., Ltd.
Algoflon: Solvay Ltd.
Cấu trúc hóa học PTFE
Polytetrafluoroetylen là một polymer tuyến tính bao gồm các nguyên tử carbon (C) và flo (F), với công thức hóa học (C2F4) N, trong đó n là số lượng đơn vị monome.
Cấu trúc của PTFE có thể được thể hiện là: -cf2-cf2-cf2-cf2-
Chuỗi dài các phân tử PTFE được tạo thành từ các nguyên tử carbon, mỗi nguyên tử được liên kết với hai nguyên tử flo.
Các nguyên tử fluorine gần như bao phủ bề mặt của các nguyên tử carbon của chuỗi polymer xoắn ốc. Các nguyên tử carbon tạo thành chuỗi chính của chuỗi polymer. Các nguyên tử fluorine tạo thành một cấu trúc giống như khiên xung quanh các nguyên tử carbon, giúp bảo vệ các nguyên tử carbon bên trong.
Sự sắp xếp độc đáo của các nguyên tử này mang lại cho PTFE các thuộc tính đặc biệt của nó. Cấu trúc phân tử này đóng góp cho các tính chất vật lý và hóa học vô song của PTFE.
Vật liệu Teflon là gì?
Teflon là một fluoropolyme nhiệt dẻo và từ viết tắt của Teflon là PTFE (Polytetrafluoroetylen).
Teflon là nhãn hiệu của Chemours, tuy nhiên, PTFE cũng có thể được mua từ các công ty khác ngoài Chemours.
Teflon là một vật liệu phổ biến do ma sát thấp, điện trở nhiệt độ cao và khả năng kháng hóa chất.
Là teflon ptfe
Tất nhiên, Teflon là một vật liệu polymer được trùng hợp từ tetrafluoroetylen và là một loại vật liệu perfluorin hóa. Tên hóa học của nó là Polytetrafluoroetylen (PTFE).
Cấu trúc hóa học Teflon rất độc đáo. Cấu trúc phân tử là F (nguyên tử fluorine) thay thế tất cả H (nguyên tử hydro) trên chuỗi C. Đồng thời, vì bán kính của nguyên tử fluorine lớn hơn nhiều so với bán kính của nguyên tử carbon, nên lực đẩy giữa các nguyên tử rất lớn, do đó nó sẽ không thích các nguyên tử hydro, chúng có thể được sắp xếp trong một mặt phẳng, do đó các nguyên tử fluorine gần như xoắn lại để bọc các nguyên tử carbon, do đó chỉ có thể tiếp xúc với thế giới tương đối.
Với hàng rào nguyên tử fluorine mạnh, cấu trúc polymer Teflon tương đối ổn định so với các vật liệu khác.
Tính chất Teflon
PTFE là một polymer được trùng hợp từ monome tetrafluoroetylen. Nó là một loại sáp trong suốt hoặc mờ tương tự PE. Mật độ của nó là 2,2g/cm3 và tốc độ hấp thụ nước của nó nhỏ hơn 0,01%.
Cấu trúc hóa học của polymer PTFE tương tự như PE, ngoại trừ tất cả các nguyên tử hydro trong polyetylen được thay thế bằng các nguyên tử flo. Do năng lượng liên kết cao và hiệu suất ổn định của liên kết CF, nó có khả năng chống ăn mòn hóa học tuyệt vời và có thể chịu được tất cả các axit mạnh (bao gồm cả aqua regia) ngoại trừ kim loại kiềm nóng chảy, môi trường oxy hóa và natri hydroxit trên 300 ° C. Cũng như tác dụng của các chất oxy hóa mạnh, các tác nhân giảm và các dung môi hữu cơ khác nhau.
Nguyên tử F trong phân tử PTFE là đối xứng và hai yếu tố trong liên kết CF được liên kết cộng hóa trị. Không có electron miễn phí trong phân tử, làm cho toàn bộ phân tử trung tính. Do đó, nó có tính chất điện môi tuyệt vời, và cách điện của nó không bị ảnh hưởng bởi ảnh hưởng của môi trường và tần số.
Tính chất vật lý Teflon
Điện trở suất của nó lớn hơn 1017, tổn thất điện môi của nó là nhỏ, điện áp phân hủy của nó cao, điện trở vòng cung của nó là tốt và nó có thể hoạt động trong môi trường điện 250 ° C. Do không có liên kết hydro trong cấu trúc phân tử PTFE, cấu trúc này là đối xứng, do đó, sự kết tinh của nó, mức độ kết tinh rất cao (nói chung là độ kết tinh là 55%~ 75%, đôi khi cao tới 94%), khiến PTFE cực kỳ chịu nhiệt. Nhiệt độ nóng chảy của nó là 324C, nhiệt độ phân hủy của nó là 415 ° C và nhiệt độ sử dụng tối đa là 250 ° C. Đó là giòn, nhiệt độ là -190 ° C và nhiệt độ biến dạng nhiệt (trong điều kiện 0,46MPa) là 120C.
Vật liệu Teflon có tính chất cơ học tốt. Độ bền kéo của nó là 21 ~ 28MPa, cường độ uốn là 11 ~ 14MPa, độ giãn dài là 250%~ 300%và các hệ số ma sát động và động của nó so với thép là 0,04, tốt hơn so với nylon, polyformaldehyd và polyethylen. Hệ số ma sát của nhựa mát là nhỏ.
PTFE thuần túy có độ bền thấp, khả năng chống mài mòn kém và khả năng chống leo kém. Thông thường cần phải thêm một số hạt vô cơ vào polymer PTFE, chẳng hạn như than chì, nhóm disulfide, oxit nhôm, sợi thủy tinh, sợi carbon, v.v. để cải thiện tính chất cơ học của nó. và cũng có thể được mở rộng bằng cách hợp tác với các polyme khác như polyphenylase (PHB), polyphenylen sulfide (PFS), polyethylen glycol (PEEK), polyethylen/propylen copolyme (PFEP), v.v.
Teflon được tạo ra như thế nào
Quá trình sản xuất sử dụng chloroform làm nguyên liệu thô, sử dụng axit hydrofluoric khan để floroform huỳnh quang, nhiệt độ phản ứng là trên 65 CC, sử dụng pentachloride antison làm chất xúc tác và cuối cùng sử dụng vết nứt nhiệt để tạo ra tetrafluoroethylen.
Aokai được sản xuất bằng cách trùng hợp hệ thống treo hoặc trùng hợp nhũ tương.
Chuẩn bị monome tetrafluoroethylene
Về mặt công nghiệp, chloroform được sử dụng làm nguyên liệu thô, axit hydrofluoric khan được sử dụng để huỳnh quang chloroform, nhiệt độ phản ứng là trên 65 CC, pentachloride antimon được sử dụng làm chất xúc tác và cuối cùng tetrafluoroethylen được sản xuất bằng cách nứt nhiệt. Tetrafluoroetylen cũng có thể được sản xuất bằng cách phản ứng kẽm với tetrafluorodichloroethane ở nhiệt độ cao.
Chuẩn bị polytetrafluoroetylen
Trong một ấm đun nước trùng hợp men hoặc thép không gỉ, nước được sử dụng làm phương tiện, kali persulfate được sử dụng làm chất khởi tạo, muối ammonium axit perfluorocarboxylic được sử dụng làm chất phân tán, fluorocarbon được sử dụng làm chất ổn định. Tetrafluoroetylen.
Thêm các chất phụ gia khác nhau vào ấm phản ứng và monome tetrafluoroetylen đi vào ấm ký trùng hợp trong pha khí. Điều chỉnh nhiệt độ trong ấm đến 25 ° C, sau đó thêm một lượng chất kích hoạt nhất định (metabisulfite natri) để bắt đầu trùng hợp thông qua hệ thống oxi hóa khử. Trong quá trình trùng hợp, các monome được thêm vào liên tục và áp suất trùng hợp được duy trì ở mức 0,49 ~ 0,78MPa. Sự phân tán thu được sau khi trùng hợp được pha loãng đến một nồng độ nhất định với nước và nhiệt độ được điều chỉnh thành 15 ~ 20 CC. Sau khi tập hợp với khuấy cơ học, nó được rửa bằng nước và sấy khô, đó là sản phẩm này được lấy dưới dạng nhựa hạt mịn.
Teflon có an toàn không?
Bản thân lớp phủ Teflon là an toàn: Bản thân vật liệu Teflon không độc hại, sẽ không bị phân hủy và sẽ không gây ra các mối nguy hiểm sức khỏe. Điều này có lẽ là do cấu trúc phân tử của nó về cơ bản không hòa tan trong các hóa chất thực, chứ đừng nói đến việc tiêu hóa và hấp thụ bởi cơ thể con người.
Các tính chất độc đáo của PTFE làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các hoạt động công nghiệp và biển như ngành công nghiệp hóa học, dầu mỏ, dệt may, thực phẩm, làm giấy, y học, điện tử và máy móc.
Ứng dụng của polytetrafluoroetylen (PTFE) trong các đặc tính chống ăn mòn:
Do các khiếm khuyết về khả năng chống ăn mòn của cao su, thủy tinh, hợp kim kim loại và các vật liệu khác, rất khó để đáp ứng môi trường khắc nghiệt nơi cùng tồn tại, nhiệt độ, áp suất và hóa chất, và tổn thất kết quả là khá đáng báo động. Trong khi vật liệu PTFE có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, Polytetrafluoroetylen sử dụng các vật liệu chống ăn mòn chính trong các ngành công nghiệp dầu mỏ, hóa học, dệt và khác.
Các ứng dụng cụ thể bao gồm: ống phân phối, ống xả, ống hơi để vận chuyển khí ăn mòn, ống dầu áp suất cao cho các nhà máy lăn, ống cao, trung bình và áp suất thấp cho hệ thống thủy lực máy bay và hệ thống báo chí lạnh, tháp chưng cất, trao đổi nhiệt, chèo thuyền, tháp và xe tăng. Hiệu suất của các con dấu thiết bị hóa học như lớp lót và van có tác động lớn đến hiệu quả và hiệu suất của toàn bộ máy và thiết bị. Vật liệu PTFE có các đặc điểm của khả năng chống ăn mòn, kháng lão hóa, hệ số ma sát thấp và không dính, phạm vi nhiệt độ rộng và độ co giãn tốt, làm cho nó rất phù hợp để sản xuất các con dấu với yêu cầu chống ăn mòn cao và nhiệt độ vận hành trên 100 °. Chẳng hạn như con dấu cho mặt bích có rãnh của máy móc, bộ trao đổi nhiệt, tàu áp suất cao, tàu có đường kính lớn, van và máy bơm, con dấu cho chậu phản ứng thủy tinh, mặt bích phẳng, mặt bích có đường kính lớn, trục, thanh piston, thanh van, máy bơm giun, vân vân,.
2. Hiệu suất ma sát thấp của polytetrafluoroetylen (PTFE) được sử dụng trong các ứng dụng tải.
Các bộ phận ma sát của một số thiết bị không phù hợp để bôi trơn, chẳng hạn như trong các tình huống mà dầu mỡ bôi trơn sẽ được hòa tan bởi các dung môi và trở nên không hiệu quả, hoặc trong việc làm giấy, dược phẩm, thực phẩm, hàng dệt may, v.v. Điều này là do hệ số ma sát của vật liệu này là thấp nhất trong số các vật liệu rắn được biết đến. Các ứng dụng cụ thể của nó bao gồm vòng bi cho thiết bị hóa học, máy móc làm giấy tờ và máy móc nông nghiệp, như vòng piston, đường ray hướng dẫn công cụ máy móc và vòng dẫn hướng dẫn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các dự án xây dựng dân dụng như là các slide hỗ trợ cho cầu, các vì kèo cấu trúc thép đường hầm, đường ống hóa học lớn và bể chứa. Các khối, cũng như được sử dụng làm cầu nối và xoay cầu, v.v.
3. Áp dụng Polytetrafluoroetylen (PTFE) trong các ứng dụng điện tử và điện.
Mất thấp vốn có và hằng số điện môi nhỏ của vật liệu PTFE cho phép nó được làm thành dây men để sử dụng trong động cơ vi mô, cặp nhiệt điện, thiết bị điều khiển, v.v. Nó cũng là một trong những vật liệu không thể thiếu cho các thành phần điện tử công nghiệp như hàng không vũ trụ và hàng không vũ trụ. Việc sử dụng màng nhựa fluorine có độ thấm cao đối với oxy và tính thấm cao đối với hơi nước. Độ thấm chọn lọc này của tính thấm nhỏ có thể được sử dụng để sản xuất cảm biến oxy. Các đặc điểm của fluoroplastic gây ra độ lệch điện cực dưới nhiệt độ cao và áp suất cao có thể được sử dụng để sản xuất micrô, loa, bộ phận trên robot, v.v., và khả năng khúc xạ thấp của chúng có thể được sử dụng. Các đặc điểm của hiệu quả cao có thể tạo ra các sợi quang.
4. Ứng dụng của Polytetrafluoroetylen (PTFE) trong y tế.
Vật liệu PTFE mở rộng hoàn toàn trơ và có khả năng thích ứng sinh học rất mạnh. Nó sẽ không gây ra sự từ chối của cơ thể và không có tác dụng phụ sinh lý trên cơ thể con người. Nó có thể được khử trùng bằng bất kỳ phương pháp. Cấu trúc vi mô của nó cho phép sử dụng trong một loạt các giải pháp phục hồi chức năng, bao gồm các mạch máu nhân tạo và các mảng để tái tạo mô mềm và chỉ khâu phẫu thuật cho các phẫu thuật mạch máu, tim, nói chung và chỉnh hình.
5. Ứng dụng các đặc tính chống dính của polytetrafluoroetylen (PTFE).
Vật liệu PTFE có sức căng bề mặt nhỏ nhất giữa các vật liệu rắn và không tuân thủ bất kỳ chất nào. Nó cũng có các đặc điểm của điện trở nhiệt độ cao và thấp và trơ hóa học, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng như sản xuất. Chảo không dính được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chống dính. Quá trình chống dính chủ yếu bao gồm hai loại: cài đặt bảng PTFE trên chất nền và đặt Lớp phủ PTFE hoặc vecni được kết hợp với thủy tinh trên đế thông qua co rút nhiệt.
Mặc dù các vật liệu PTFE vẫn gặp vấn đề khó khăn trong việc hàn, với sự tiến bộ của công nghệ, các phương pháp tổng hợp mới sẽ sớm giải quyết các điểm đau của PTFE và áp dụng PTFE cho phạm vi rộng hơn của các trường.
