Phân tích chuyên sâu của các đặc tính và ứng dụng Polytetrafluoroethylene PTFE

Polytetrafluoroetylen (poly tetra fluoroetylen), chữ viết tắt tiếng Anh của PTFE, thường được gọi là "Vua nhựa", tên thương hiệu là Teflon. Ở Trung Quốc, do phát âm, nhãn hiệu "Teflon" còn được gọi là Teflon, Teflon Dragon, Teflon, Teflon, Teflon, v.v. đều là những phiên âm của Teflon.

Polytetrafluoroetylen được gọi là "Vua nhựa". Roy Plunkett, cha đẻ của Fluororesin, bắt đầu nghiên cứu các sản phẩm thay thế cho Freon tại DuPont ở Hoa Kỳ năm 1936. Họ đã thu thập một phần của tetrafluoroetylen và lưu trữ nó trong các xi lanh để chuẩn bị cho lần thứ hai họ tiến hành thử nghiệm tiếp theo vào ngày hôm sau, nhưng khi họ Mở van giảm áp của xi lanh vào ngày hôm sau, không có khí thoát ra. Họ nghĩ rằng đó là một rò rỉ khí, nhưng khi họ cân xi lanh, họ thấy rằng xi lanh không giảm cân. Họ đã thấy mở xi lanh và tìm thấy một lượng lớn bột trắng, đó là polytetrafluoroethylen.

Nghiên cứu của họ cho thấy Polytetrafluoroetylen có đặc tính tuyệt vời và có thể được sử dụng trong các miếng đệm niêm phong tan chảy cho bom nguyên tử, đạn pháo, v.v. Do đó, quân đội Hoa Kỳ giữ bí mật công nghệ này trong Thế chiến II. Mãi đến khi kết thúc Thế chiến II, nó mới được giải mật và việc sản xuất PTFE công nghiệp mới đạt được vào năm 1946.

1. Tên sản phẩm: PTFE

2. Tên tiếng Anh: polytetrafluoroetylene

3. Bí danh

PTFE; Teflon; Teflon; Teflon; Teflon; F4; Vua nhựa; Teflon (tiếng Nhật) [viết tắt tiếng Anh là

PTFE, tên thương hiệu là Teflon và bản dịch tiếng Trung là khác nhau ở những nơi khác nhau: Trung Quốc đại lục dịch nó là Teflon, Hồng Kông dịch nó là Teflon và Đài Loan dịch nó là Teflon]

4. Công thức phân tử:

[CF2CF2] N

5. Phương pháp sản xuất

PTFE

Được sản xuất bằng cách trùng hợp gốc tự do của tetrafluoroetylen. Phản ứng trùng hợp công nghiệp được thực hiện với sự khuấy động với sự hiện diện của một lượng lớn nước để phân tán nhiệt của phản ứng và tạo điều kiện kiểm soát nhiệt độ. Sự trùng hợp thường được thực hiện ở 40 đến 80 ° C và áp suất từ ​​3 đến 26 kgf/cm2. Persulfates vô cơ và peroxit hữu cơ có thể được sử dụng làm người khởi xướng, hoặc có thể sử dụng hệ thống khởi tạo oxy hóa khử. Mỗi mol của tetrafluoroetylen giải phóng nhiệt 171,38kJ trong quá trình trùng hợp. Phản ứng trùng hợp phân tán đòi hỏi phải bổ sung các chất hoạt động bề mặt perfluor hóa, chẳng hạn như axit perfluorooctanoic hoặc muối của nó.

6. Ứng dụng

Polytetrafluoroethylen [PTFE, F4] là một trong những vật liệu có khả năng chống ăn mòn tốt nhất trên thế giới hiện nay, vì vậy nó được gọi là "Vua nhựa". Nó có thể được sử dụng trong bất kỳ loại phương tiện hóa học nào trong một thời gian dài và sản xuất của nó đã giải quyết nhiều vấn đề trong ngành công nghiệp hóa học, dầu mỏ, dược phẩm và các lĩnh vực khác của đất nước tôi. Con dấu PTFE, miếng đệm và miếng đệm. Con dấu PTFE, miếng đệm và miếng đệm được đúc từ nhựa ptfe polyme hóa treo. So với các loại nhựa khác, PTFE có khả năng chống ăn mòn hóa học tuyệt vời và kháng nhiệt độ. Nó đã được sử dụng rộng rãi làm vật liệu niêm phong và vật liệu làm đầy. Nó có mức độ ổn định hóa học cao và khả năng chống ăn mòn hóa học cao, chẳng hạn như khả năng kháng axit mạnh, kiềm mạnh, chất oxy hóa mạnh, v.v ... Nó có khả năng chống nhiệt nổi bật, kháng lạnh và kháng hao mòn. Phạm vi nhiệt độ sử dụng dài hạn là -200-+250. Nó có cách điện tuyệt vời và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và tần suất. Ngoài ra, nó có các đặc điểm của không dính, không hấp thụ và không cháy. Nhựa huyền phù thường được hình thành và xử lý bằng cách đúc và thiêu kết. Các thanh, tấm hoặc hồ sơ khác có thể được xử lý thêm bằng các phương pháp gia công như xoay, khoan và phay. Thanh sau đó có thể được biến và vẽ thành một bộ phim định hướng.

7. Đặc điểm Polytetrafluoroethylene (PTFE)

1. Sức mạnh (tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao)

2. trơ hóa học

3. Khả năng thích ứng sinh học

4. Điện trở nhiệt cao

5. Kháng hóa chất cao trong môi trường khắc nghiệt

6. Tính dễ cháy thấp

7. Hệ số ma sát thấp

8. Hằng số điện môi thấp

9. Hấp thụ nước thấp

10. Thuộc tính phong hóa tốt

PTFE là một polymer của tetrafluoroetylen. Chữ viết tắt tiếng Anh là PTFE. Tên thương mại là "Teflon". Được biết đến như là "Vua nhựa". Cấu trúc cơ bản của polytetrafluoroetylen là - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. Polytetrafluoroetylen được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau đòi hỏi khả năng kháng axit, kiềm và dung môi hữu cơ. Nó không độc hại đối với con người, nhưng perfluorooctanoate (PFOA), một trong những nguyên liệu thô được sử dụng trong quá trình sản xuất, được coi là có khả năng gây ung thư. Trọng lượng phân tử tương đối của polytetrafluoroetylen tương đối lớn, từ hàng trăm ngàn đến hơn 10 triệu và nói chung là hàng triệu (mức độ trùng hợp là theo thứ tự 104, trong khi polyetylen chỉ là 103). Nói chung, độ kết tinh là 90 đến 95%và nhiệt độ nóng chảy là 327 đến 342 ° C. Các đơn vị CF2 trong phân tử polytetrafluoroetylen được sắp xếp theo hình ngoằn ngoèo. Do bán kính của nguyên tử fluorine lớn hơn một chút so với hydro, nên các đơn vị CF2 liền kề không thể chuyển đổi hoàn toàn, nhưng tạo thành một chuỗi xoắn xoắn ốc, gần như được bao phủ bởi các nguyên tử fluorine. Trên bề mặt của toàn bộ chuỗi polymer. Cấu trúc phân tử này giải thích các thuộc tính khác nhau của PTFE. Khi nhiệt độ thấp hơn 19 ° C, chuỗi xoắn 13/6 được hình thành; Ở 19 ° C, thay đổi pha xảy ra và các phân tử được làm sáng tỏ một chút, tạo thành một chuỗi xoắn 15/7.

8. Tính chất hóa học

Cấu trúc hóa học của polytetrafluoroetylen được hình thành bằng cách thay thế tất cả các nguyên tử hydro trong polyetylen bằng các nguyên tử flo.

Các nguyên tử F trong phân tử PTFE bao phủ các liên kết CC và năng lượng liên kết CF cao và đặc biệt ổn định. Nó không bị ăn mòn bởi bất kỳ hóa chất nào ngoại trừ kim loại kiềm và flo nguyên tố.

Nguyên tử F trong phân tử PTFE là đối xứng và hai yếu tố trong CF được kết hợp cộng hóa trị. Không có electron tự do trong phân tử, và toàn bộ phân tử là trung tính. PTFE có đặc tính điện môi tuyệt vời vì không có liên kết gram trong cấu trúc phân tử của PTFE, vì vậy độ kết tinh của nó rất cao. Bởi vì có một vỏ chứa flo trơ bên ngoài các phân tử PTFE, nó có các đặc tính không dính nổi bật và hệ số ma sát thấp.

1. Cách điện: Không bị ảnh hưởng bởi môi trường và tần số, điện trở âm lượng có thể đạt 1018 ohm cm, tổn thất điện môi là nhỏ và điện áp phân hủy cao.

2. Điện trở nhiệt độ cao và thấp: Ảnh hưởng đến nhiệt độ không thay đổi nhiều, phạm vi nhiệt độ rộng và nhiệt độ có thể sử dụng là -190 ~ 260.

3. Tự bôi trơn: Nó có hệ số ma sát nhỏ nhất trong số các loại nhựa và là một vật liệu bôi trơn không dầu lý tưởng.

4. bề mặt không dính: Không có vật liệu rắn đã biết có thể bám vào bề mặt. Nó là một vật liệu rắn với năng lượng bề mặt nhỏ nhất.

5. Điện trở lão hóa khí quyển, kháng bức xạ và tính thấm thấp: Bề mặt và hiệu suất không thay đổi sau khi tiếp xúc lâu dài với khí quyển.

6. Khả năng không phù hợp: Chỉ số giới hạn oxy dưới 90.

7. Kháng ăn mòn hóa học và kháng thời tiết: Ngoại trừ kim loại kiềm nóng chảy, PTFE gần như không bị ăn mòn bởi bất kỳ thuốc thử hóa học nào. Ví dụ, khi đun sôi trong axit sunfuric cô đặc, axit nitric, axit clohydric hoặc thậm chí aqua regia, trọng lượng và hiệu suất của nó vẫn không thay đổi. Nó cũng gần như không hòa tan trong tất cả các dung môi, và chỉ hòa tan một chút ở tất cả các ankan trên 300 ° C (khoảng 0,1g/100g). PTFE không hấp thụ độ ẩm, không thể chữa khỏi, và cực kỳ ổn định với các tia oxy và tia cực tím, vì vậy nó có khả năng chống thời tiết tuyệt vời.

Mặc dù sự phân tách của các liên kết carbon carbon và liên kết carbon-fluorine trong perfluorocarbon đòi hỏi phải hấp thụ năng lượng lần lượt là 346,94 và 484,88kJ/mol, quá trình khử polytetrafluoroethylen của polytetrafer. Do đó, trong quá trình nứt nhiệt độ cao, polytetrafluoroetylen chủ yếu được khử trùng vào tetrafluoroetylen. Tỷ lệ giảm cân (%) của polytetrafluoroetylen ở 260, 370 và 420 ° C lần lượt là 1 × 10-4, 4 × 10-3 và 9 × 10-2 mỗi giờ. Có thể thấy rằng PTFE có thể được sử dụng trong một thời gian dài ở mức 260. Vì các sản phẩm phụ độc hại cao như fluorophosgene và perfluoroisobutylen cũng được sản xuất trong quá trình nứt nhiệt độ cao, phải đặc biệt chú ý đến bảo vệ an toàn và để ngăn chặn polytetrafluoroethylen tiếp xúc với ngọn lửa mở.

Nó không tan chảy ở nhiệt độ 250 ° C và không trở nên giòn ở nhiệt độ cực thấp -260 ° C. PTFE cực kỳ trơn tru, ngay cả băng cũng không thể so sánh với nó; Tính chất cách nhiệt của nó đặc biệt tốt, một bộ phim dày như báo đủ để chịu được điện áp cao là 1500V.

9. Tính chất vật lý

PTFE mềm về mặt cơ học. Có năng lượng bề mặt rất thấp.

Polytetrafluoroetylen (F4, PTFE) có một loạt các đặc tính hiệu suất tuyệt vời: Điện trở nhiệt độ cao - Nhiệt độ sử dụng lâu dài là 200 ~ 260 độ, điện trở nhiệt độ thấp - vẫn mềm ở -100 độ; Kháng ăn mòn - Khả năng chống lại Aqua Regia và tất cả các dung môi hữu cơ; Kháng thời tiết - Cuộc sống lão hóa tốt nhất trong nhựa; Bôi trơn cao - có hệ số ma sát nhỏ nhất trong nhựa (0,04); Không dính - có sức căng bề mặt nhỏ nhất trong vật liệu rắn mà không tuân thủ bất cứ điều gì; Không độc hại-có tính trơ sinh lý; tính chất điện tuyệt vời, vật liệu cách nhiệt C-Class lý tưởng. Vật liệu PTFE được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quan trọng như phòng thủ quốc gia, năng lượng nguyên tử, dầu mỏ, đài phát thanh, máy điện và các ngành công nghiệp hóa học.

10. Các sản phẩm Polytetrafluoroetylen

Thanh PTFE, đường ống, tấm, xoay tấm. PTFE là một polymer của tetrafluoroetylen. Chữ viết tắt tiếng Anh là PTFE. Công thức cấu trúc là. Nó được phát hiện vào cuối những năm 1930 và đưa vào sản xuất công nghiệp vào những năm 1940. Tính chất: Trọng lượng phân tử tương đối của polytetrafluoroetylen tương đối lớn, từ hàng trăm ngàn đến hơn 10 triệu và nói chung là hàng triệu (mức độ trùng hợp theo thứ tự 104, trong khi polyethylen chỉ là 103). Nói chung, độ kết tinh là 90 đến 95%và nhiệt độ nóng chảy là 327 đến 342 ° C. Các đơn vị CF2 trong phân tử polytetrafluoroetylen được sắp xếp theo hình ngoằn ngoèo. Do bán kính của nguyên tử fluorine lớn hơn một chút so với hydro, nên các đơn vị CF2 liền kề không thể chuyển đổi hoàn toàn, nhưng tạo thành một chuỗi xoắn xoắn ốc, gần như được bao phủ bởi các nguyên tử fluorine. Trên bề mặt của toàn bộ chuỗi polymer. Cấu trúc phân tử này giải thích các thuộc tính khác nhau của PTFE. Khi nhiệt độ thấp hơn 19 ° C, chuỗi xoắn 13/6 được hình thành; Ở 19 ° C, thay đổi pha xảy ra và các phân tử được làm sáng tỏ một chút, tạo thành một chuỗi xoắn 15/7.

1. Tính chất cơ học: Hệ số ma sát của nó cực kỳ nhỏ, chỉ có 1/5 polyetylen, đây là một tính năng quan trọng của bề mặt perfluorocarbon. Và bởi vì lực liên phân tử giữa chuỗi flo và carbon là cực kỳ thấp, PTFE không dính.

2. Tính chất điện: PTFE có hằng số điện môi thấp và mất điện môi trong dải tần số rộng và có điện áp phân hủy cao, điện trở suất và điện trở vòng cung.

3. Điện trở bức xạ: Điện trở bức xạ của polytetrafluoroetylen kém (104 rad). Nó sẽ bị suy giảm sau khi tiếp xúc với bức xạ năng lượng cao, và các tính chất điện và cơ học của polymer sẽ giảm đáng kể.

4. Phản ứng trùng hợp: Polytetrafluoroetylen được sản xuất bằng cách trùng hợp gốc tự do của tetrafluoroetylen. Phản ứng trùng hợp công nghiệp được thực hiện với sự khuấy động với sự hiện diện của một lượng lớn nước để phân tán nhiệt của phản ứng và tạo điều kiện kiểm soát nhiệt độ. Sự trùng hợp thường được thực hiện ở 40 đến 80 ° C và áp suất từ ​​3 đến 26 kgf/cm2. Persulfates vô cơ và peroxit hữu cơ có thể được sử dụng làm người khởi xướng, hoặc có thể sử dụng hệ thống khởi tạo oxy hóa khử. Mỗi mol của tetrafluoroetylen giải phóng nhiệt 171,38kJ trong quá trình trùng hợp. Phản ứng trùng hợp phân tán đòi hỏi phải bổ sung các chất hoạt động bề mặt perfluor hóa, chẳng hạn như axit perfluorooctanoic hoặc muối của nó.

5. Hệ số mở rộng (25 ~ 250): 10 ~ 12 × 10-5/. PTFE duy trì các tính chất cơ học tuyệt vời trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -196 đến 260 ° C. Một trong những đặc điểm của polyme perfluorocarbon là chúng không giòn ở nhiệt độ thấp.