Σε βάθος ανάλυση των ιδιοτήτων και εφαρμογών PTFE από πολυτετραφθοροαιθυλένιο

Πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο (πολυτεροαιθυλένιο πολυ -φθοροαιθυλένιο), η αγγλική συντομογραφία του PTFE, κοινώς γνωστή ως "πλαστικό βασιλιάς", το εμπορικό σήμα είναι Teflon. Στην Κίνα, λόγω της προφοράς, το εμπορικό σήμα "Teflon" ονομάζεται επίσης Teflon, Teflon Dragon, Teflon, Teflon, Teflon κ.λπ. είναι όλες οι μεταγραφές του Teflon.

Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο είναι γνωστό ως "βασιλιάς των πλαστικών". Ο Roy Plunkett, ο πατέρας της φθοροεζίνης, άρχισε να ερευνά υποκατάστατα για τον Freon στο DuPont στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1936. Συλλέχθηκαν μέρος του τετραφθοροαιαιθυλένιο και το αποθηκεύουν σε κυλίνδρους για να προετοιμαστούν για το δεύτερο που διεξήγαγαν το επόμενο πείραμα την επόμενη ημέρα, αλλά όταν αυτοί αυτοί Άνοιξε τη βαλβίδα μείωσης της πίεσης του κυλίνδρου την επόμενη μέρα, χωρίς αέριο δεν διέφυγε. Θεώρησαν ότι ήταν διαρροή αερίου, αλλά όταν ζυγίζουν τον κύλινδρο, διαπίστωσαν ότι ο κύλινδρος δεν είχε χάσει βάρος. Έβγαλαν τον κύλινδρο και βρήκαν μια μεγάλη ποσότητα λευκής σκόνης, η οποία ήταν πολυτετραφθοροαιθυλενίου.

Η έρευνά τους διαπίστωσε ότι το πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο έχει εξαιρετικές ιδιότητες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε αντι-μολύνσεις στεγανοποίησης για ατομικές βόμβες, κοχύλια πυροβολικού κλπ. Ως εκ τούτου, ο αμερικανικός στρατός κράτησε αυτό το τεχνολογικό μυστικό κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου. Δεν ήταν μέχρι το τέλος του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου ότι αποχαρακτηρίζεται, και η βιομηχανική παραγωγή του PTFE επιτεύχθηκε το 1946.

1. Όνομα προϊόντος: PTFE

2. Αγγλικά Όνομα: Πολυτετραφθοροαιθυλένιο

3. ψευδώνυμο

PTFE; Teflon; Teflon; Teflon; Teflon; F4; Βασιλιάς πλαστικών · Teflon (Ιαπωνικά) [Αγγλική συντομογραφία είναι

Το PTFE, το εμπορικό σήμα είναι Teflon, και η κινεζική μετάφραση είναι διαφορετική σε διαφορετικά μέρη: η ηπειρωτική Κίνα το μεταφράζει ως Teflon, το Χονγκ Κονγκ το μεταφράζει ως Teflon και η Ταϊβάν το μεταφράζει ως Teflon]

4. Μοριακός τύπος:

[Cf2cf2] n

5. Μέθοδος παραγωγής

Πτέρυγα

Που παράγεται με πολυμερισμό ελεύθερων ριζών του τετραφθοροαιαιθυλίου. Οι βιομηχανικές αντιδράσεις πολυμερισμού διεξάγονται με ανάδευση παρουσία μεγάλης ποσότητας νερού για να διασκορπιστεί η θερμότητα της αντίδρασης και να διευκολυνθεί ο έλεγχος της θερμοκρασίας. Ο πολυμερισμός πραγματοποιείται γενικά στους 40 έως 80 ° C και πίεση 3 έως 26 kGF/cm2. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανόργανοι υπερχειοδοτημένα και οργανικά υπεροξείδια ως εκκινητές ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σύστημα εκκίνησης οξειδοαναγωγής. Κάθε mole του τετραφθοροαιθυλένιο απελευθερώνει θερμότητα 171.38kJ κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού. Ο πολυμερισμός διασποράς απαιτεί την προσθήκη υπερφθοριωμένων επιφανειοδραστικών, όπως το υπερφθοροκτετανικό οξύ ή τα άλατά του.

6. Εφαρμογή

Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο [PTFE, F4] είναι ένα από τα υλικά με την καλύτερη αντίσταση στη διάβρωση στον κόσμο σήμερα, οπότε είναι γνωστός ως «βασιλιάς των πλαστικών». Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε είδος χημικών μέσων για μεγάλο χρονικό διάστημα και η παραγωγή της έχει λύσει πολλά προβλήματα στη χημική βιομηχανία της χώρας μου, το πετρέλαιο, το φαρμακευτικό και άλλους τομείς. Σφραγίδες PTFE, παρεμβύσματα και παρεμβύσματα. Οι σφραγίδες PTFE, οι φλάντζες και οι φλάντζες διαμορφώνονται από ρητίνη πολυμερισμένου PTFE με ανάρτηση. Σε σύγκριση με άλλα πλαστικά, το PTFE έχει εξαιρετική χημική αντοχή στη διάβρωση και αντοχή στη θερμοκρασία. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως ως υλικό σφράγισης και υλικό πλήρωσης. Έχει υψηλό βαθμό χημικής σταθερότητας και εξαιρετική αντίσταση στη χημική διάβρωση, όπως η αντίσταση σε ισχυρά οξέα, τα ισχυρά αλκαλικά, τα ισχυρά οξειδωτικά κλπ. Έχει εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα, αντοχή στο κρύο και αντοχή στη φθορά. Το εύρος θερμοκρασίας μακροπρόθεσμης χρήσης είναι -200-+250 ℃. Έχει εξαιρετική ηλεκτρική μόνωση και δεν επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και τη συχνότητα. Επιπλέον, έχει τα χαρακτηριστικά των μη κολλητικών, μη απορροφητικών και μη καύσης. Η ρητίνη ανάρτησης σχηματίζεται γενικά και επεξεργάζεται με χύτευση και πυροσυσσωμάτωση. Οι προκύπτουσες ράβδοι, οι πλάκες ή άλλα προφίλ μπορούν να υποβληθούν περαιτέρω με μεθόδους κατεργασίας όπως η στροφή, η διάτρηση και η άλεση. Στη συνέχεια, η ράβδος μπορεί να μετατραπεί και να τραβηχτεί σε μια προσανατολισμένη μεμβράνη.

7. Χαρακτηριστικά πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE)

1. Δύναμη (λόγος υψηλής αντοχής προς βάρος)

2. Χημικά αδρανή

3. Βιολογική προσαρμοστικότητα

4. Υψηλή θερμική αντίσταση

5. Υψηλή χημική αντίσταση σε σκληρά περιβάλλοντα

6. Χαμηλή ευφλεκτότητα

7. Λειτουργός συντελεστής τριβής

8. Χαμηλή διηλεκτρική σταθερά

9. Χαμηλή απορρόφηση νερού

10. Καλές ιδιότητες καιρού

Το PTFE είναι ένα πολυμερές τετραφθοροαιθυλενίου. Η αγγλική συντομογραφία είναι PTFE. Η εμπορική ονομασία είναι "Teflon". Γνωστός ως "βασιλιάς των πλαστικών". Η βασική δομή του πολυτετραφθοροαιθυλενίου είναι - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες εφαρμογές που απαιτούν αντίσταση σε οξέα, αλκαλικά και οργανικούς διαλύτες. Δεν είναι τοξικό για τον άνθρωπο, αλλά το υπερφθοροκτενοϊκό (PFOA), μία από τις πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγική διαδικασία, θεωρείται δυνητικά καρκινογόνο. Το σχετικό μοριακό βάρος του πολυτετραφθοροαιαιθυλίου είναι σχετικά μεγάλο, που κυμαίνεται από εκατοντάδες χιλιάδες έως περισσότερα από 10 εκατομμύρια και γενικά εκατομμύρια (ο βαθμός πολυμερισμού είναι της τάξης των 104, ενώ το πολυαιθυλένιο είναι μόνο 103). Γενικά, η κρυσταλλικότητα είναι 90 έως 95%και η θερμοκρασία τήξης είναι 327 έως 342 ° C. Οι μονάδες CF2 στο μόριο πολυτετραφθοροαιθυλένιο είναι διατεταγμένες σε σχήμα ζιγκ -ζαγκ. Δεδομένου ότι η ακτίνα του ατόμου φθορίου είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από εκείνη του υδρογόνου, οι γειτονικές μονάδες CF2 δεν μπορούν να είναι πλήρως διαμορφωμένες, αλλά σχηματίζουν μια σπειροειδή στριμμένη αλυσίδα, η οποία σχεδόν καλύπτεται από τα άτομα φθορίου. στην επιφάνεια ολόκληρης της αλυσίδας πολυμερούς. Αυτή η μοριακή δομή εξηγεί τις διάφορες ιδιότητες του PTFE. Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από 19 ° C, σχηματίζεται μια έλικα 13/6. Στους 19 ° C, συμβαίνει μια αλλαγή φάσης και τα μόρια είναι ελαφρώς ξεδιπλώνονται, σχηματίζοντας έλικα 15/7.

8. Χημικές ιδιότητες

Η χημική δομή του πολυτετραφθοροαιαιθυλίου σχηματίζεται με την αντικατάσταση όλων των ατόμων υδρογόνου σε πολυαιθυλενίου με άτομα φθορίνης.

Τα άτομα F στο μόριο PTFE καλύπτουν τους δεσμούς CC και η ενέργεια δεσμού CF είναι υψηλή και ιδιαίτερα σταθερή. Δεν διαβρώνεται από χημικές ουσίες εκτός από αλκαλικά μέταλλα και στοιχειακό φθόριο.

Το άτομο F στο μόριο PTFE είναι συμμετρικό και τα δύο στοιχεία του CF είναι ομοιοπολικά συνδυασμένα. Δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στο μόριο και ολόκληρο το μόριο είναι ουδέτερο. Το PTFE έχει εξαιρετικές διηλεκτρικές ιδιότητες επειδή δεν υπάρχουν δεσμοί Gram στη μοριακή δομή του PTFE, οπότε η κρυσταλλικότητά του είναι πολύ υψηλή. Επειδή υπάρχει ένα κέλυφος που περιέχει αδρανές φθορίου έξω από τα μόρια PTFE, έχει εξαιρετικές ιδιότητες μη κολλητικών και συντελεστή χαμηλού τριβής.

1. Μόνωση: Δεν επηρεάζεται από το περιβάλλον και τη συχνότητα, η αντίσταση όγκου μπορεί να φτάσει τα 1018 ohm cm, η διηλεκτρική απώλεια είναι μικρή και η τάση διάσπασης είναι υψηλή.

2. Αντίσταση υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας: Η επίδραση στη θερμοκρασία δεν αλλάζει πολύ, το εύρος θερμοκρασίας είναι ευρεία και η χρησιμοποιήσιμη θερμοκρασία είναι -190 ~ 260 ℃.

3. Αυτο-λανθασμένη: Έχει το μικρότερο συντελεστή τριβής μεταξύ των πλαστικών και είναι ένα ιδανικό υλικό λιπαντικού χωρίς πετρέλαιο.

4. Επιφάνεια μη-κολλητικότητας: Κανένα γνωστό στερεό υλικό δεν μπορεί να προσκολληθεί στην επιφάνεια. Είναι ένα συμπαγές υλικό με τη μικρότερη επιφανειακή ενέργεια.

5. Αντίσταση γήρανσης ατμοσφαιρικής γήρανσης, αντίσταση ακτινοβολίας και χαμηλή διαπερατότητα: Η επιφάνεια και η απόδοση παραμένουν αμετάβλητες μετά από μακροχρόνια έκθεση στην ατμόσφαιρα.

6. Μη ευθυγράμμιση: Ο δείκτης περιορισμού του οξυγόνου είναι κάτω από 90.

7. Χημική αντοχή στη διάβρωση και αντίσταση καιρού: Εκτός από τα τετηγμένα αλκαλικά μέταλλα, το PTFE σχεδόν δεν διαβρώνεται από χημικά αντιδραστήρια. Για παράδειγμα, όταν βράζει σε συμπυκνωμένο θειικό οξύ, νιτρικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ ή ακόμα και Aqua Regia, το βάρος και η απόδοσή του παραμένουν αμετάβλητες. Είναι επίσης σχεδόν αδιάλυτο σε όλους τους διαλύτες και είναι μόνο ελαφρώς διαλυτό σε όλα τα αλκάνια άνω των 300 ° C (περίπου 0,1g/100g). Το PTFE δεν απορροφά την υγρασία, είναι μη εύφλεκτη και είναι εξαιρετικά σταθερή σε οξυγόνου και υπεριώδους ακτίνες, έτσι έχει εξαιρετική αντίσταση καιρού.

Αν και η διάσπαση των δεσμών άνθρακα-άνθρακα και των δεσμών άνθρακα-φθορίνης σε υπερφθοροκαρδούς απαιτεί ενεργειακή απορρόφηση 346.94 και 484.88kJ/mol αντίστοιχα, ο αποπολυμερισμός του πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο για να δημιουργήσει 1 mol τετραφολουροαιαιθυλίου απαιτεί μόνο 171.38KJ της ενέργειας. Επομένως, κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης υψηλής θερμοκρασίας, το πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο αποπολυμερίζεται κυρίως σε τετραφθοροαιαιθυλένιο. Οι ρυθμοί απώλειας βάρους (%) του πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο στους 260, 370 και 420 ° C είναι 1 × 10-4, 4 × 10-3 και 9 × 10-2 ανά ώρα αντίστοιχα. Μπορεί να φανεί ότι το PTFE μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στα 260 ℃. Δεδομένου ότι τα εξαιρετικά τοξικά υποπροϊόντα όπως το φθοροφοσυγένιο και το υπερφθοροισοβουτυλενένιο παράγονται επίσης κατά τη διάρκεια πυρόλυσης υψηλής θερμοκρασίας, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην προστασία της ασφάλειας και να αποτρέψει την προστασία από πολυτετραφθοροαιθυλένιο με ανοικτές φλόγες.

Δεν λιώσει σε θερμοκρασία 250 ° C και δεν γίνεται εύθραυστη σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία -260 ° C. Το PTFE είναι εξαιρετικά ομαλό, ακόμη και ο πάγος δεν μπορεί να συγκριθεί με αυτό. Οι ιδιότητες μόνωσης είναι ιδιαίτερα καλές, μια μεμβράνη τόσο παχιά όσο η εφημερίδα είναι αρκετή για να αντέξει την υψηλή τάση των 1500V.

9. Φυσικές ιδιότητες

Το PTFE είναι μηχανικά μαλακό. Έχει πολύ χαμηλή επιφανειακή ενέργεια.

Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (F4, PTFE) έχει μια σειρά εξαιρετικών ιδιοτήτων απόδοσης: Αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας - Θερμοκρασία μακροχρόνιας χρήσης 200 ~ 260 μοίρες, αντίσταση χαμηλής θερμοκρασίας - ακόμα μαλακή στους -100 μοίρες. Αντίσταση διάβρωσης - Ανθεκτική σε Aqua Regia και σε όλους τους οργανικούς διαλύτες. Αντίσταση καιρού - Η καλύτερη γήρανση της ζωής στα πλαστικά. Υψηλή λίπανση - Έχει το μικρότερο συντελεστή τριβής σε πλαστικά (0,04). Μη κολλητικό - έχει τη μικρότερη επιφανειακή τάση σε στερεά υλικά χωρίς να τηρεί οτιδήποτε. Μη τοξικό-έχει φυσιολογική αδράνεια, εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες, ιδανικό υλικό μόνωσης C-Class. Τα υλικά PTFE χρησιμοποιούνται ευρέως σε σημαντικούς τομείς όπως η εθνική άμυνα, η ατομική ενέργεια, το πετρέλαιο, το ραδιόφωνο, τα ηλεκτρικά μηχανήματα και οι χημικές βιομηχανίες.

10. Προϊόντα πολυτετραφθοροαιθυλενίου

PTFE RODS, σωλήνες, πλάκες, στράφηκα. Το PTFE είναι ένα πολυμερές τετραφθοροαιθυλενίου. Η αγγλική συντομογραφία είναι PTFE. Η δομική φόρμουλα είναι. Ανακαλύφθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1930 και τέθηκε σε βιομηχανική παραγωγή στη δεκαετία του 1940. ΙΔΙΟΤΗΤΑ: Το σχετικό μοριακό βάρος του πολυτετραφθοροαιαιθυλίου είναι σχετικά μεγάλο, που κυμαίνεται από εκατοντάδες χιλιάδες έως περισσότερα από 10 εκατομμύρια και γενικά εκατομμύρια (ο βαθμός πολυμερισμού είναι της τάξης των 104, ενώ το πολυαιθυλένιο είναι μόνο 103). Γενικά, η κρυσταλλικότητα είναι 90 έως 95%και η θερμοκρασία τήξης είναι 327 έως 342 ° C. Οι μονάδες CF2 στο μόριο πολυτετραφθοροαιθυλένιο είναι διατεταγμένες σε σχήμα ζιγκ -ζαγκ. Δεδομένου ότι η ακτίνα του ατόμου φθορίου είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από εκείνη του υδρογόνου, οι γειτονικές μονάδες CF2 δεν μπορούν να είναι πλήρως διαμορφωμένες, αλλά σχηματίζουν μια σπειροειδή στριμμένη αλυσίδα, η οποία σχεδόν καλύπτεται από τα άτομα φθορίου. στην επιφάνεια ολόκληρης της αλυσίδας πολυμερούς. Αυτή η μοριακή δομή εξηγεί τις διάφορες ιδιότητες του PTFE. Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από 19 ° C, σχηματίζεται μια έλικα 13/6. Στους 19 ° C, συμβαίνει μια αλλαγή φάσης και τα μόρια είναι ελαφρώς ξεδιπλώνονται, σχηματίζοντας έλικα 15/7.

1. Μηχανικές ιδιότητες: Ο συντελεστής τριβής του είναι εξαιρετικά μικρός, μόνο το 1/5 πολυαιθυλενίου, το οποίο είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της επιφάνειας υπερφθοράς. Και επειδή η διαμοριακή δύναμη μεταξύ αλυσίδων φθορίου και άνθρακα είναι εξαιρετικά χαμηλή, το PTFE είναι μη κολλώδες.

2. Ηλεκτρικές ιδιότητες: Το PTFE έχει χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και διηλεκτρική απώλεια σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων και έχει υψηλή τάση διάσπασης, αντίσταση όγκου και αντίσταση τόξου.

3. Αντίσταση ακτινοβολίας: Η αντοχή στην ακτινοβολία του πολυτετραφθοροαιαιθυλίου είναι φτωχή (104 rad). Θα υποβαθμιστεί μετά την έκθεση σε ακτινοβολία υψηλής ενέργειας και οι ηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητες του πολυμερούς θα μειωθούν σημαντικά.

4. Ο πολυμερισμός: το πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο παράγεται από τον πολυμερισμό ελεύθερων ριζών του τετραφθοροαιθυλενίου. Οι βιομηχανικές αντιδράσεις πολυμερισμού διεξάγονται με ανάδευση παρουσία μεγάλης ποσότητας νερού για να διασκορπιστεί η θερμότητα της αντίδρασης και να διευκολυνθεί ο έλεγχος της θερμοκρασίας. Ο πολυμερισμός πραγματοποιείται γενικά στους 40 έως 80 ° C και πίεση 3 έως 26 kGF/cm2. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανόργανοι υπερχειοδοτημένα και οργανικά υπεροξείδια ως εκκινητές ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σύστημα εκκίνησης οξειδοαναγωγής. Κάθε mole του τετραφθοροαιθυλένιο απελευθερώνει θερμότητα 171.38kJ κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού. Ο πολυμερισμός διασποράς απαιτεί την προσθήκη υπερφθοριωμένων επιφανειοδραστικών, όπως το υπερφθοροκτετανικό οξύ ή τα άλατά του.

5. Συντελεστής επέκτασης (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃. Το PTFE διατηρεί εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε ευρεία κλίμακα θερμοκρασίας -196 έως 260 ° C. Ένα από τα χαρακτηριστικά των πολυμερών υπερφθοροδεκτών είναι ότι δεν είναι εύθραυστα σε χαμηλές θερμοκρασίες.