Τι είναι το PTFE (Polytetrafluoroethylene)

Τι είναι το PTFE (Polytetrafluoroethylene);

Το πολυτετροφλουροαιθυλένιο PTFE είναι ένα πολυλειτουργικό φθοριοπολυμερές υψηλής απόδοσης που αποτελείται από άτομα άνθρακα και άτομα φθορίου. Τα φθοροπολυμερή είναι μια ομάδα πλαστικών με ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων και παροχών. Το PTFE είναι ένα τέτοιο φθοριοπολυμερές, του οποίου η ανακάλυψη επανάσταση για πάντα επανάσταση στην ομάδα του φθοοπολυμερούς και άνοιξε το δρόμο για μια ποικιλία εφαρμογών.

Μία από τις κοινές εφαρμογές των υλικών PTFE περιλαμβάνει μη κολλητικές επικαλύψεις για μαγειρικά σκεύη κουζίνας. Λόγω της μη αντιδραστικότητάς του, εν μέρει λόγω της αντοχής του δεσμού άνθρακα-φθορίνης, χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή σωλήνων και δοχείων για αντιδραστικές και διαβρωτικές χημικές ουσίες.

Πώς δημιουργείται το PTFE;

Το PTFE κατασκευάζεται όπως κάθε άλλο πολυμερές. Κατασκευάζεται με τεχνολογία ελεύθερων ριζών πολυμερισμού χρησιμοποιώντας πολυμερισμό προσθήκης TFE σε μια διαδικασία παρτίδας σε υδατικά μέσα.

Η χημική δομή του PTFE είναι η ίδια με το πολυαιθυλένιο. Η μόνη σημαντική διαφορά είναι ότι τα άτομα υδρογόνου αντικαθίστανται πλήρως από φθόριο. Ωστόσο, τα PE και PTFE παρασκευάζονται με πολύ διαφορετικούς τρόπους.

Το μεγάλο μέγεθος των ατόμων φθορίου σχηματίζει μια ομοιόμορφη, συνεχή θήκη γύρω από τους δεσμούς άνθρακα-άνθρακα, παρέχοντας στο μόριο καλή χημική αντίσταση, ηλεκτρική αδράνεια και σταθερότητα.

Χαρακτηριστικά και απόδοση του PTFE

Το PTFE έρχεται σε τρεις κύριες μορφές-granules, διασπορές με βάση το νερό και λεπτές σκόνες.

Τα κοκκώδη υλικά PTFE παράγονται με πολυμερισμό εναιωρήματος σε ένα υδατικό μέσο χρησιμοποιώντας μικρή ή καθόλου διασπορά. Τα κοκκώδη υλικά PTFE χρησιμοποιούνται κυρίως σε μεθόδους συμπίεσης, ισοστατικής πίεσης και εξώθησης του εμβόλου.

Οι διασπορές PTFE με βάση το νερό χρησιμοποιούν τον ίδιο πολυμερισμό με βάση το νερό με περισσότερη διασπορά και αναταραχή. Οι διασπορές με βάση το νερό χρησιμοποιούνται κυρίως σε επικαλύψεις και μεθόδους χύτευσης ταινιών.

Το PTFE σε σκόνη είναι ένα μικρό λευκό σωματίδιο που παράγεται από ελεγχόμενο πολυμερισμό γαλακτώματος. Η λεπτή σκόνη PTFE μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία σε νιφάδες μέσω εξώθησης πάστα ή πρόσθετων για τη βελτίωση της αντίστασης της φθοράς.

Άλλες αξιοσημείωτες ιδιότητες του PTFE περιλαμβάνουν εξαιρετική αντοχή σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία, ηλεκτρικές μονωτικές ιδιότητες, χημική αδράνεια, χαμηλό συντελεστή τριβής (στατική 0,08 και δυναμική 0,01) και μη κολλητικές ιδιότητες σε ευρύ φάσμα θερμοκρασίας (-260 έως 260 ° C) .

Το PTFE είναι ένα από τα πιο αξιόπιστα υλικά όταν πρόκειται για χημική αντίσταση. Επιτίθεται μόνο από λιωμένα αλκαλικά μέταλλα, οργανικά αλογονίδια όπως τριφθορίδη χλωρίνης (CLF3) και διφθορίδη οξυγόνου (του 2) και αέρια φθορίνη σε υψηλές θερμοκρασίες.

Οι μηχανικές ιδιότητες του PTFE είναι επίσης εντυπωσιακές, αλλά όχι τόσο καλές όσο άλλες μηχανικές πλαστικές σε θερμοκρασία δωματίου. Η προσθήκη πληρωτικών έχει αποδειχθεί ότι είναι μια επιτυχημένη μέθοδος για την υπέρβαση αυτού του εμποδίου. Στο πλαίσιο της κανονικής περιοχής θερμοκρασίας, το PTFE παρουσιάζει ορισμένες χρήσιμες μηχανικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητες παρεμποδίζονται επίσης με μεταβλητές επεξεργασίας όπως η θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης, η πίεση προ -σχηματισμού, ο ρυθμός ψύξης κλπ. Οι ιδιότητες πολυμερούς, όπως το μέγεθος των μοριακών σωματιδίων και η κατανομή μεγέθους σωματιδίων μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά τις μηχανικές ιδιότητες.

Το PTFE έχει εξαιρετικές ιδιότητες ηλεκτρικής μόνωσης, χαμηλή διηλεκτρική σταθερά και μόνωση αντέχει την τάση. Η πολύ χαμηλή διηλεκτρική σταθερά (2.0) είναι αποτέλεσμα της σύνθετης συμμετρικής δομής των μακρομορίων.

Το υλικό PTFE παρουσιάζει επίσης καλές θερμικές ιδιότητες, χωρίς σημαντική αποικοδόμηση κάτω από 440 ° C.

Επίσης, επιτίθεται από αερομεταφερόμενη αποικοδόμηση και ακτινοβολία, ξεκινώντας από δόση 0,02 MRAD.

Μειονεκτήματα του υλικού PTFE

Τα παραδοσιακά υλικά PTFE δεν είναι χωρίς κάποια μειονεκτήματα. αυτοί είναι:

Ερπυσμό και φορέστε ευαίσθητα

Δεν μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία με μεθόδους επεξεργασίας λιωμένης κατάστασης και οι κατάλληλες μέθοδοι μπορεί συχνά να είναι αντισυμβατικές και κλιμακωτές.

Δυσκολία στην ένταξη

Μεταβολές μεγάλης διαστάσεων κοντά στη θερμοκρασία μετάβασης από γυαλί.

Χαμηλή αντοχή στην ακτινοβολία

Είναι διαβρωτικό και μπορεί εύκολα να παράγει τοξικούς καπνούς.

Σημασία των πληρωτικών και των προσθέτων στο PTFE

Η προσθήκη πληρωτικών και πρόσθετων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του PTFE, ειδικά των ρυθμών ερπυσμού και φθοράς. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα πληρωτικά περιλαμβάνουν χάλυβα, άνθρακα, γυάλινες ίνες, ίνες άνθρακα, γραφίτη, χάλκινο, χάλυβα κ.λπ.

Γυαλί : Η προσθήκη της θα βελτιώσει τις ιδιότητες ερπυσμού και φθοράς του PTFE επηρεάζοντας τις χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες του. Επιπρόσθετα, οι γεμάτες γυαλί ενώσεις εκτελούν εξαιρετικά καλά σε οξειδωτικά περιβάλλοντα.

Ίνα άνθρακα: Οι ίνες άνθρακα είναι απαραίτητες για τη μείωση της ερπυσμού, τη βελτίωση της ακαμψίας, την αύξηση της ευελιξίας και του συντελεστή συμπίεσης. Το PTFE που αναμειγνύεται με ενώσεις ινών άνθρακα έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής. Οι ίνες άνθρακα είναι αδρανές σε ισχυρά αλκάλια και υδροφθορικό οξύ (οι ίνες γυαλιού είναι ανθεκτικές και στα δύο οξέα). Αυτά τα μέρη είναι ιδανικά για την κατασκευή εξαρτημάτων αυτοκινήτων, όπως απορροφητές σοκ.

Carbon: Ο άνθρακας ως πρόσθετο θα βοηθήσει στη μείωση της ερπυσμού, την αύξηση της σκληρότητας και τη βελτίωση της θερμικής αγωγιμότητας του PTFE. Τα ίδια αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με την ανάμειξη του PTFE και του γραφίτη και την αύξηση της αντοχής στη φθορά της γεμάτης άνθρακα. Αυτά τα μείγματα είναι ιδανικά για μη λυγισμένες εφαρμογές όπως δαχτυλίδια εμβόλου σε κύλινδροι συμπίεσης.

Ποσοστό χάλκινο PTFE: Αυτή η ένωση έχει εξαιρετική θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, καθιστώντας την ιδανική για εφαρμογές που υπόκεινται σε ακραία φορτία και θερμοκρασίες.

Πλεονεκτήματα της προσθήκης πληρωτικών

Τα πληρωτικά/πρόσθετα είναι απαραίτητα για την αύξηση του πορώδους της ένωσης PTFE και επομένως επηρεάζουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες - μειώνει τη διηλεκτρική αντοχή ενώ αυξάνει τον συντελεστή διηλεκτρικής σταθεράς και τη διάχυση.

Τα πληρωτικά μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την απόδοση του PTFE τόσο σε υψηλές όσο και σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Ωστόσο, οι αλλαγές στις χημικές ιδιότητες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο του προσθέτου. Γενικά, αφήνει επίσης θετικά αποτελέσματα.

Εφαρμογές PTFE

Τυπικά, τα φθοριωμένα θερμοπλαστικά χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές υψηλής απόδοσης με ανθεκτικότητα σε υψηλή θερμοκρασία, υψηλή καθαρότητα, χαμηλή θερμοκρασία, χημική αδράνεια, μη κολλητικές και αυτο-καθυστερημένες ιδιότητες. Εδώ είναι μερικές από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις για το PTFE:

Μηχανική - Εδρατμίζοντας, επιφάνειες μη κολλητικού, καθίσματα βαλβίδων, βύσματα, εξαρτήματα, βαλβίδες και εξαρτήματα αντλίας.

Ιατρικά - Καρδιάς, καρδιαγγειακά μοσχεύματα, αντικαταστάσεις συνδέσμου.

Χημική βιομηχανία - Επικάλυψη αντλιών, διαφράγματα, πτερωτές, εναλλάκτες θερμότητας, αυτόκλειστο, δοχεία αντίδρασης, δεξαμενές αποθήκευσης, σκάφη κλπ.

Αυτοκίνητα -σφραγίδες στελέχους, σφραγίδες άξονα, παρεμβύσματα, δακτυλίους Ο, επενδύσεις σωλήνων καυσίμου, σύστημα διεύθυνσης, μεταδόσεις και πολλά άλλα.

Ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά - εύκαμπτες πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων, ηλεκτρική μόνωση κ.λπ.

Οι καλύτερες τεχνολογίες για την επεξεργασία του PTFE

Η δομή της άκαμπτης πολυμερούς αλυσίδας του PTFE καθιστά εξαιρετικά δύσκολη τη επεξεργασία χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους όπως η χύτευση με έγχυση και η εξώθηση. Ακόμα, το εξαιρετικά υψηλό ιξώδες τήγματος και η υψηλή θερμοκρασία τήξης δεν βοηθούν. Η ιδανική τεχνολογία επεξεργασίας για το χειρισμό της μεταλλουργίας της σκόνης είναι κατάλληλη για το PTFE.

Η συσσώρευση, η χύτευση συμπίεσης, η πίεση, η σφράγιση ή η επικόλληση, η θερμή σφράγιση, η κατεργασία, η εξώθηση της σκόνης προ-συγγενών σε ειδικές μηχανές.

Η πάστα εξώθησης αναμιγνύει το PTFE με υδρογονανθράκους, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για να φτάσουν σε ταινία, σωλήνα και σύρμα μόνωσης. Οι υδρογονάνθρακες εξατμίζονται πριν το τμήμα είναι πυροσυσσωμάτω.

Εύρος λειτουργίας -200 ° C έως 260 ° C.

Συχνές ερωτήσεις

1. Μήπως το πολυτετραφθοροαιθυλένιο προκαλεί καρκίνο;

απάντηση. Το PTFE έχει αποδειχθεί ότι είναι τοξικό για την ανθρώπινη υγεία επειδή περιέχει ένα καρκινογόνο που ονομάζεται PFOA. Ωστόσο, δεν υπάρχει λόγος να ανησυχείτε καθώς οι μη κολλητικές επικαλύψεις PTFE δεν περιέχουν πλέον αυτήν την ουσία.

2. Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται ο σωλήνας PTFE;

απάντηση. Η σωλήνωση PTFE χρησιμοποιείται συχνότερα ως εργαστηριακές σωληνώσεις, όπου η χημική αντίσταση και η καθαρότητα είναι πιο σημαντικές. Το PTFE έχει έναν εξαιρετικά χαμηλό συντελεστή τριβής και είναι γνωστός ως μία από τις "ολισθηρές" ουσίες που είναι γνωστές.

3. Τι είδους πλαστικό είναι το PTFE;

απάντηση. Το PTFE είναι ένα θερμοπλαστικό πολυμερές που είναι ένα φθοριοπολυμερές που αποτελείται από άτομα άνθρακα και άτομα φθορίου.

4. Ποια είναι η χρήση του πίνακα PTFE;

απάντηση. Τα φύλλα PTFE χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία εφαρμογών, όπως ενσωματωμένα παρεμβύσματα PTFE και συσκευασία PTFE. Έχει εξαιρετική αντίσταση στα αέρια, το νερό, τα χημικά, τα καύσιμα και τα έλαια.