Analisis mendalam mengenai sifat dan aplikasi Polytetrafluoroethylene PTFE

Polytetrafluoroethylene (poli tetra fluoroethylene), singkatan bahasa Inggeris PTFE, yang dikenali sebagai "Plastik King", nama jenama Teflon. Di China, disebabkan oleh sebutan, tanda dagangan "Teflon" juga dipanggil Teflon, Teflon Dragon, Teflon, Teflon, Teflon, dan lain -lain adalah semua transliterasi Teflon.

Polytetrafluoroethylene dikenali sebagai "raja plastik." Roy Plunkett, bapa Fluororesin, mula meneliti pengganti untuk Freon di DuPont di Amerika Syarikat pada tahun 1936. Mereka mengumpulkan sebahagian daripada tetrafluoroethylene dan menyimpannya dalam silinder untuk mempersiapkan kedua mereka menjalankan percubaan berikutnya pada keesokan harinya, tetapi ketika mereka Membuka tekanan mengurangkan injap silinder pada keesokan harinya, tiada gas melarikan diri. Mereka fikir ia adalah kebocoran gas, tetapi apabila mereka menimbang silinder, mereka mendapati bahawa silinder tidak kehilangan berat badan. Mereka membuka silinder dan mendapati sejumlah besar serbuk putih, iaitu polytetrafluoroethylene.

Penyelidikan mereka mendapati bahawa polytetrafluoroethylene mempunyai sifat yang sangat baik dan boleh digunakan dalam gasket pengedap anti-cair untuk bom atom, kerang artileri, dan lain-lain. Oleh itu, tentera AS menyimpan rahsia teknologi ini semasa Perang Dunia II. Ia tidak sampai akhir Perang Dunia II bahawa ia telah dikecualikan, dan pengeluaran perindustrian PTFE dicapai pada tahun 1946.

1. Nama Produk: PTFE

2. Nama Bahasa Inggeris: Polytetrafluoroethylene

3. alias

PTFE; Teflon; Teflon; Teflon; Teflon; F4; Raja plastik; Teflon (Jepun) [Singkatan Bahasa Inggeris adalah

PTFE, nama jenama Teflon, dan terjemahan Cina berbeza di tempat yang berbeza: Tanah Besar China menerjemahkannya sebagai Teflon, Hong Kong menerjemahkannya sebagai Teflon, dan Taiwan menerjemahkannya sebagai Teflon]

4. Formula Molekul:

[Cf2cf2] n

5. Kaedah pengeluaran

Ptfe

Dihasilkan oleh pempolimeran radikal bebas tetrafluoroethylene. Reaksi pempolimeran perindustrian dijalankan dengan kacau dengan kehadiran sejumlah besar air untuk menyuraikan haba tindak balas dan memudahkan kawalan suhu. Polimerisasi biasanya dijalankan pada 40 hingga 80 ° C dan tekanan 3 hingga 26 kgf/cm2. Persulfat bukan organik dan peroksida organik boleh digunakan sebagai pemula, atau sistem permulaan redoks boleh digunakan. Setiap mol tetrafluoroethylene melepaskan haba 171.38kj semasa pempolimeran. Pempolimeran penyebaran memerlukan penambahan surfaktan perfluorinated, seperti asid perfluorooctanoic atau garamnya.

6. Permohonan

Polytetrafluoroethylene [PTFE, F4] adalah salah satu bahan dengan rintangan kakisan terbaik di dunia hari ini, jadi ia dikenali sebagai "raja plastik". Ia boleh digunakan dalam apa -apa jenis media kimia untuk masa yang lama, dan pengeluarannya telah menyelesaikan banyak masalah dalam industri kimia negara saya, petroleum, farmaseutikal dan bidang lain. Meterai, gasket, dan gasket PTFE. Meterai PTFE, gasket, dan gasket dibentuk daripada respant penggantungan resin PTFE. Berbanding dengan plastik lain, PTFE mempunyai rintangan kakisan kimia yang sangat baik dan rintangan suhu. Ia telah digunakan secara meluas sebagai bahan pengedap dan bahan pengisian. Ia mempunyai tahap kestabilan kimia yang tinggi dan rintangan yang sangat baik terhadap kakisan kimia, seperti ketahanan terhadap asid kuat, alkali yang kuat, oksidan yang kuat, dan lain -lain. Ia mempunyai rintangan haba yang luar biasa, rintangan sejuk dan rintangan haus. Julat suhu penggunaan jangka panjang ialah -200-+250 ℃. Ia mempunyai penebat elektrik yang sangat baik dan tidak terjejas oleh suhu dan kekerapan. Di samping itu, ia mempunyai ciri-ciri yang tidak melekat, bukan penyerap dan tidak membakar. Resin penggantungan biasanya terbentuk dan diproses dengan membentuk dan sintering. Batang, plat atau profil lain yang dihasilkan boleh diproses selanjutnya dengan kaedah pemesinan seperti beralih, penggerudian, dan penggilingan. Bar kemudian boleh dihidupkan dan ditarik ke dalam filem berorientasikan.

7. Ciri -ciri Polytetrafluoroethylene (PTFE)

1. Kekuatan (nisbah kekuatan-ke-berat)

2. Kimia tidak aktif

3. Kesesuaian biologi

4. Rintangan terma yang tinggi

5. Rintangan Kimia Tinggi dalam persekitaran yang teruk

6. Kemerosotan yang rendah

7. Koefisien geseran rendah

8. Pemalar dielektrik rendah

9. Penyerapan Air Rendah

10. Hartanah cuaca yang baik

PTFE adalah polimer tetrafluoroethylene. Singkatan bahasa Inggeris adalah PTFE. Nama dagang ialah "Teflon". Dikenali sebagai "raja plastik". Struktur asas polytetrafluoroethylene adalah - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. Polytetrafluoroethylene digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap asid, alkali dan pelarut organik. Ia tidak toksik kepada manusia, tetapi perfluorooctanoate (PFOA), salah satu bahan mentah yang digunakan dalam proses pengeluaran, dianggap berpotensi karsinogenik. Berat molekul relatif polytetrafluoroethylene agak besar, dari ratusan ribu hingga lebih dari 10 juta, dan secara amnya berjuta -juta (tahap pempolimeran adalah pada urutan 104, manakala polietilena hanya 103). Umumnya, kristal adalah 90 hingga 95%, dan suhu lebur adalah 327 hingga 342 ° C. Unit CF2 dalam molekul polytetrafluoroethylene disusun dalam bentuk zigzag. Oleh kerana jejari atom fluorin sedikit lebih besar daripada hidrogen, unit CF2 bersebelahan tidak dapat berorientasikan trans-silang sepenuhnya, tetapi membentuk rantai berpintal lingkaran, yang hampir dilindungi oleh atom fluorin. di permukaan seluruh rantai polimer. Struktur molekul ini menerangkan pelbagai sifat PTFE. Apabila suhu lebih rendah daripada 19 ° C, helix 13/6 terbentuk; Pada 19 ° C, perubahan fasa berlaku, dan molekul sedikit dibongkar, membentuk helix 15/7.

8. Sifat Kimia

Struktur kimia polytetrafluoroethylene dibentuk dengan menggantikan semua atom hidrogen dalam polietilena dengan atom fluorin.

Atom F dalam molekul PTFE meliputi ikatan CC, dan tenaga ikatan CF adalah tinggi dan sangat stabil. Ia tidak berkarat oleh mana -mana bahan kimia kecuali logam alkali dan fluorin unsur.

Atom F dalam molekul PTFE adalah simetri, dan kedua -dua elemen dalam CF digabungkan dengan kovalen. Tiada elektron percuma dalam molekul, dan keseluruhan molekul adalah neutral. PTFE mempunyai sifat dielektrik yang sangat baik kerana tidak ada ikatan gram dalam struktur molekul PTFE, jadi kristalnya sangat tinggi. Kerana terdapat shell yang mengandungi fluorin lengai di luar molekul PTFE, ia mempunyai sifat-sifat tidak melekat yang luar biasa dan pekali geseran yang rendah.

1. Penebat: Tidak terjejas oleh persekitaran dan kekerapan, rintangan isipadu boleh mencapai 1018 ohm cm, kehilangan dielektrik adalah kecil, dan voltan kerosakan adalah tinggi.

2. Rintangan suhu tinggi dan rendah: Kesan pada suhu tidak banyak berubah, julat suhu luas, dan suhu yang boleh digunakan ialah -190 ~ 260 ℃.

3. Lubricating diri: Ia mempunyai pekali geseran terkecil di kalangan plastik dan merupakan bahan pelincir bebas minyak yang ideal.

4. Permukaan tidak melekat: Tiada bahan pepejal yang diketahui boleh mematuhi permukaan. Ia adalah bahan pepejal dengan tenaga permukaan terkecil.

5. Rintangan penuaan atmosfera, rintangan radiasi dan kebolehtelapan yang rendah: Permukaan dan prestasi kekal tidak berubah selepas pendedahan jangka panjang ke atmosfera.

6. Ketidakhadiran: Indeks pengehadangan oksigen adalah di bawah 90.

7. Rintangan kakisan kimia dan rintangan cuaca: Kecuali logam alkali cair, PTFE hampir tidak berkarat oleh sebarang reagen kimia. Sebagai contoh, apabila direbus dalam asid sulfurik pekat, asid nitrik, asid hidroklorik, atau bahkan aqua regia, berat dan prestasinya tetap tidak berubah. Ia juga hampir tidak larut dalam semua pelarut, dan hanya sedikit larut dalam semua alkana melebihi 300 ° C (kira -kira 0.1g/100g). PTFE tidak menyerap kelembapan, tidak mudah terbakar, dan sangat stabil kepada sinar oksigen dan ultraviolet, jadi ia mempunyai rintangan cuaca yang sangat baik.

Walaupun pembelahan ikatan karbon-karbon dan ikatan karbon-fluorin dalam perfluorokarbon memerlukan penyerapan tenaga 346.94 dan 484.88kj/mol masing-masing, depolimerisasi polytetrafluoroethylene untuk menghasilkan 1 mol. Oleh itu, semasa retak suhu tinggi, polytetrafluoroethylene terutamanya dikepung ke dalam tetrafluoroethylene. Kadar penurunan berat badan (%) polytetrafluoroethylene pada 260, 370 dan 420 ° C adalah 1 × 10-4, 4 × 10-3 dan 9 × 10-2 per jam. Ia dapat dilihat bahawa PTFE boleh digunakan untuk masa yang lama pada 260 ℃. Oleh kerana produk sampingan yang sangat toksik seperti fluorophosgene dan perfluoroisobutylene juga dihasilkan semasa retak suhu tinggi, perhatian khusus mesti dibayar kepada perlindungan keselamatan dan untuk mencegah polytetrafluoroethylene daripada bersentuhan dengan api terbuka.

Ia tidak mencairkan pada suhu 250 ° C dan tidak menjadi rapuh pada suhu ultra rendah -260 ° C. PTFE sangat lancar, bahkan ais tidak dapat dibandingkan dengannya; Ciri -ciri penebatnya sangat baik, sebuah filem yang tebal dengan akhbar sudah cukup untuk menahan voltan tinggi 1500V.

9. Ciri -ciri Fizikal

PTFE secara mekanikal lembut. Mempunyai tenaga permukaan yang sangat rendah.

Polytetrafluoroethylene (F4, PTFE) mempunyai satu siri sifat prestasi yang sangat baik: rintangan suhu tinggi - suhu penggunaan jangka panjang 200 ~ 260 darjah, rintangan suhu rendah - masih lembut pada -100 darjah; Rintangan kakisan - tahan terhadap aqua regia dan semua pelarut organik; Rintangan Cuaca - Kehidupan Penuaan Terbaik dalam Plastik; Pelinciran Tinggi - mempunyai pekali geseran terkecil dalam plastik (0.04); tidak melekat - mempunyai ketegangan permukaan terkecil dalam bahan pepejal tanpa mematuhi apa -apa; Bukan toksik-mempunyai inertness fisiologi; sifat elektrik yang sangat baik, bahan penebat C-Class yang ideal. Bahan PTFE digunakan secara meluas dalam sektor penting seperti pertahanan negara, tenaga atom, petroleum, radio, jentera elektrik, dan industri kimia.

10. Produk polytetrafluoroethylene

Batang PTFE, paip, plat, berpaling plat. PTFE adalah polimer tetrafluoroethylene. Singkatan bahasa Inggeris adalah PTFE. Formula struktur adalah. Ia ditemui pada akhir 1930 -an dan dimasukkan ke dalam pengeluaran perindustrian pada tahun 1940 -an. Ciri -ciri: Berat molekul relatif polytetrafluoroethylene agak besar, dari ratusan ribu hingga lebih daripada 10 juta, dan secara amnya berjuta -juta (tahap pempolimeran adalah pada urutan 104, manakala polietilena hanya 103). Umumnya, kristal adalah 90 hingga 95%, dan suhu lebur adalah 327 hingga 342 ° C. Unit CF2 dalam molekul polytetrafluoroethylene disusun dalam bentuk zigzag. Oleh kerana jejari atom fluorin sedikit lebih besar daripada hidrogen, unit CF2 bersebelahan tidak dapat berorientasikan trans-silang sepenuhnya, tetapi membentuk rantai berpintal lingkaran, yang hampir dilindungi oleh atom fluorin. di permukaan seluruh rantai polimer. Struktur molekul ini menerangkan pelbagai sifat PTFE. Apabila suhu lebih rendah daripada 19 ° C, helix 13/6 terbentuk; Pada 19 ° C, perubahan fasa berlaku, dan molekul sedikit dibongkar, membentuk helix 15/7.

1. Ciri -ciri Mekanikal: Pekali geserannya sangat kecil, hanya 1/5 polietilena, yang merupakan ciri penting permukaan perfluorokarbon. Dan kerana daya intermolecular antara rantai fluorin dan karbon sangat rendah, PTFE tidak melekat.

2. Ciri -ciri elektrik: PTFE mempunyai kehilangan dielektrik yang rendah dan kehilangan dielektrik dalam julat frekuensi yang luas, dan mempunyai voltan kerosakan yang tinggi, resistiviti volum dan rintangan arka.

3. Rintangan radiasi: Rintangan radiasi polytetrafluoroethylene adalah miskin (104 rad). Ia akan direndahkan selepas terdedah kepada sinaran tenaga tinggi, dan sifat elektrik dan mekanikal polimer akan dikurangkan dengan ketara.

4. Polimerisasi: Polytetrafluoroethylene dihasilkan oleh pempolimeran radikal bebas tetrafluoroethylene. Reaksi pempolimeran perindustrian dijalankan dengan kacau dengan kehadiran sejumlah besar air untuk menyuraikan haba tindak balas dan memudahkan kawalan suhu. Polimerisasi biasanya dijalankan pada 40 hingga 80 ° C dan tekanan 3 hingga 26 kgf/cm2. Persulfat bukan organik dan peroksida organik boleh digunakan sebagai pemula, atau sistem permulaan redoks boleh digunakan. Setiap mol tetrafluoroethylene melepaskan haba 171.38kj semasa pempolimeran. Pempolimeran penyebaran memerlukan penambahan surfaktan perfluorinated, seperti asid perfluorooctanoic atau garamnya.

5. Koefisien pengembangan (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃. PTFE mengekalkan sifat mekanikal yang sangat baik dalam julat suhu yang luas -196 hingga 260 ° C. Salah satu ciri polimer perfluorokarbon ialah mereka tidak rapuh pada suhu rendah.