Análise aprofundada das propriedades e aplicações de PTFE de politetrafluoroetileno

Politetrafluoroetileno (poli -tetra fluoroetileno), a abreviação inglesa de PTFE, comumente conhecida como "Plastic King", o nome da marca é Teflon. Na China, devido à pronúncia, a marca registrada "Teflon" também é chamada Teflon, Teflon Dragon, Teflon, Teflon, Teflon etc. são todas transliterações de Teflon.

O politetrafluoroetileno é conhecido como o "rei dos plásticos". Roy Plunkett, pai da fluororesina, começou a pesquisar substitutos para Freon em Dupont nos Estados Unidos em 1936. Eles coletaram parte do tetrafluoroetileno e o armazenaram em cilindros para se preparar para o segundo em que conduziram o próximo experimento no dia seguinte, mas quando eles Abriu a válvula reduzida por pressão do cilindro no dia seguinte, nenhum gás escapou. Eles pensaram que era um vazamento de gás, mas quando pesavam o cilindro, descobriram que o cilindro não havia perdido peso. Eles serrassem abrir o cilindro e encontraram uma grande quantidade de pó branco, que era politetrafluoroetileno.

Suas pesquisas descobriram que o politetrafluoroetileno possui excelentes propriedades e pode ser usado em juntas de vedação anti-derretimento para bombas atômicas, conchas de artilharia, etc. Portanto, os militares dos EUA mantiveram essa tecnologia em segredo durante a Segunda Guerra Mundial. Não foi até o final da Segunda Guerra Mundial que foi desclassificado, e a produção industrial de PTFE foi alcançada em 1946.

1. Nome do produto: PTFE

2. Nome em inglês: Politetrafluoroetileno

3. Alias

Ptfe; Teflon; Teflon; Teflon; Teflon; F4; Rei dos plásticos; Teflon (japonês) [a abreviação inglesa é

Ptfe, o nome da marca é Teflon e a tradução chinesa é diferente em lugares diferentes: a China continental o traduz como Teflon, Hong Kong o traduz como Teflon, e Taiwan o traduz como Teflon]

4. Fórmula Molecular:

[Cf2cf2] n

5. Método de produção

Ptfe

Produzido por polimerização de radicais livres de tetrafluoroetileno. As reações de polimerização industrial são realizadas com agitação na presença de uma grande quantidade de água para dispersar o calor da reação e facilitar o controle da temperatura. A polimerização é geralmente realizada a 40 a 80 ° C e uma pressão de 3 a 26 kgf/cm2. Os persulfatos inorgânicos e os peróxidos orgânicos podem ser usados ​​como iniciadores, ou um sistema de iniciação redox pode ser usado. Cada mole de tetrafluoroetileno libera calor de 171,38kj durante a polimerização. A polimerização de dispersão requer a adição de surfactantes perfluorados, como o ácido perfluorooctanóico ou seus sais.

6. Aplicação

O politetrafluoroetileno [PTFE, F4] é um dos materiais com a melhor resistência à corrosão do mundo hoje, por isso é conhecido como o "rei dos plásticos". Ele pode ser usado em qualquer tipo de mídia química por um longo tempo, e sua produção resolveu muitos problemas na indústria química, petróleo, petróleo, farmacêutico e outros campos do meu país. PTFE SEALs, juntas e juntas. As vedações, juntas e juntas PTFE são moldadas a partir de resina PTFE polimerizada por suspensão. Comparado com outros plásticos, o PTFE possui excelente resistência à corrosão química e resistência à temperatura. Foi amplamente utilizado como material de vedação e material de enchimento. Possui um alto grau de estabilidade química e excelente resistência à corrosão química, como resistência a ácidos fortes, álcalis fortes, oxidantes fortes, etc. Tem excelente resistência ao calor, resistência ao frio e resistência ao desgaste. A faixa de temperatura de uso a longo prazo é -200-+250 ℃. Possui excelente isolamento elétrico e não é afetado pela temperatura e frequência. Além disso, possui as características de não-bastão, não absorvente e não queima. A resina de suspensão é geralmente formada e processada pela moldagem e sinterização. As hastes, placas ou outros perfis resultantes podem ser processados ​​por métodos de usinagem, como girar, perfurar e moer. O bar pode então ser transformado e atraído para um filme orientado.

7. Características de politetrafluoroetileno (PTFE)

1. Força (índice de alta força / peso)

2. inerte quimicamente

3. Adaptabilidade biológica

4. alta resistência térmica

5. Alta resistência química em ambientes agressivos

6. Baixa inflamabilidade

7. Baixo coeficiente de atrito

8. baixa constante dielétrica

9. Absorção de baixa água

10.Bood Propriedades do intemperismo

PTFE é um polímero de tetrafluoroetileno. A abreviação inglesa é PTFE. O nome comercial é "Teflon". Conhecido como o "rei dos plásticos". A estrutura básica do politetrafluoroetileno é - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. O politetrafluoroetileno é amplamente utilizado em várias aplicações que requerem resistência a ácidos, álcalis e solventes orgânicos. Não é tóxico para os seres humanos, mas o perfluorooctanoato (PFOA), uma das matérias -primas utilizadas no processo de produção, é considerado potencialmente carcinogênico. O peso molecular relativo do politetrafluoroetileno é relativamente grande, variando de centenas de milhares a mais de 10 milhões e geralmente milhões (o grau de polimerização é da ordem de 104, enquanto o polietileno é de apenas 103). Geralmente, a cristalinidade é de 90 a 95%e a temperatura de fusão é de 327 a 342 ° C. As unidades CF2 na molécula de politetrafluoroetileno estão dispostas em forma de zigue -zague. Como o raio do átomo de flúor é ligeiramente maior que o do hidrogênio, as unidades CF2 adjacentes não podem ser completamente orientadas para a transferência, mas formam uma cadeia torcida em espiral, que é quase coberta pelos átomos de flúor. na superfície de toda a cadeia polimérica. Essa estrutura molecular explica as várias propriedades da PTFE. Quando a temperatura é inferior a 19 ° C, uma hélice de 13/6 é formada; A 19 ° C, ocorre uma mudança de fase e as moléculas são ligeiramente desvendadas, formando uma hélice de 15/7.

8. Propriedades químicas

A estrutura química do politetrafluoroetileno é formada substituindo todos os átomos de hidrogênio em polietileno por átomos de flúor.

Os átomos de F na molécula de PTFE cobrem as ligações CC e a energia da ligação CF é alta e particularmente estável. Não é corroído por produtos químicos, exceto metais alcalinos e fluorina elementar.

O átomo F na molécula de PTFE é simétrico e os dois elementos na FC são combinados covalentemente. Não há elétrons livres na molécula e toda a molécula é neutra. O PTFE possui excelentes propriedades dielétricas porque não há ligações Gram na estrutura molecular do PTFE, portanto, sua cristalinidade é muito alta. Como existe uma concha que contenha fluorina inerte fora das moléculas de PTFE, possui propriedades antiaderentes excelentes e baixo coeficiente de atrito.

1. Isolamento: Não afetado pelo ambiente e pela frequência, a resistência ao volume pode atingir 1018 ohm cm, a perda dielétrica é pequena e a tensão de quebra é alta.

2. Resistência à temperatura alta e baixa: O efeito na temperatura não muda muito, a faixa de temperatura é larga e a temperatura utilizável é -190 ~ 260 ℃.

3. Auto-lubrificante: tem o menor coeficiente de atrito entre os plásticos e é um material lubrificante sem óleo ideal.

4. INNONTIGAÇÃO DE SUPERFÍCIE: Nenhum material sólido conhecido pode aderir à superfície. É um material sólido com a menor energia superficial.

5. Resistência ao envelhecimento atmosférico, resistência à radiação e baixa permeabilidade: a superfície e o desempenho permanecem inalterados após a exposição a longo prazo à atmosfera.

6. Não-inflamabilidade: o índice de limitação de oxigênio está abaixo de 90.

7. Resistência à corrosão química e resistência ao clima: exceto para metais alcalinos fundidos, o PTFE quase não é corroído por nenhum reagente químico. Por exemplo, quando cozido em ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, ácido clorídrico ou mesmo aqua regia, seu peso e desempenho permanecem inalterados. Também é quase insolúvel em todos os solventes e é apenas ligeiramente solúvel em todos os alcanos acima de 300 ° C (cerca de 0,1g/100g). O PTFE não absorve a umidade, não é inflamável e é extremamente estável aos raios de oxigênio e ultravioleta, por isso possui excelente resistência ao tempo.

Embora a clivagem de ligações carbono-carbonos e ligações de fluorina de carbono em perfluorocarbonetos exija absorção de energia de 346,94 e 484.88kj/mol, respectivamente, a despolimerização de politetrafluoroetileno para gerar 1 mol de tetrafluoroetileno requer apenas 171 anos. Portanto, durante a rachadura de alta temperatura, o politetrafluoroetileno é despolimerizado principalmente em tetrafluoroetileno. As taxas de perda de peso (%) de politetrafluoroetileno a 260, 370 e 420 ° C são 1 × 10-4, 4 × 10-3 e 9 × 10-2 por hora, respectivamente. Pode -se observar que o PTFE pode ser usado por um longo tempo a 260 ℃. Como subprodutos altamente tóxicos, como fluorofosgeno e perfluoroisobutileno, também são produzidos durante rachaduras de alta temperatura, atenção especial deve ser dada à proteção de segurança e para impedir que o politetrafluoroetileno entre em contato com chamas abertas.

Não derrete a uma temperatura de 250 ° C e não se torna quebradiço a uma temperatura ultra baixa de -260 ° C. O PTFE é extremamente suave, mesmo o gelo não pode comparar com ele; Suas propriedades de isolamento são particularmente boas, um filme tão grosso quanto o jornal é suficiente para suportar alta tensão de 1500V.

9. Propriedades físicas

O PTFE é mecanicamente macio. Tem energia superficial muito baixa.

O politetrafluoroetileno (F4, PTFE) possui uma série de excelentes propriedades de desempenho: alta resistência à temperatura - temperatura de uso a longo prazo de 200 ~ 260 graus, baixa resistência à temperatura - ainda macia a -100 graus; Resistência à corrosão - Resistente a Aqua regia e todos os solventes orgânicos; Resistência ao tempo - a melhor vida de envelhecimento em plásticos; Alta lubrificação - possui o menor coeficiente de atrito em plásticos (0,04); Não estável - tem a menor tensão superficial em materiais sólidos sem aderir a nada; Não-tóxico-tem inércia fisiológica; excelentes propriedades elétricas, material de isolamento de classe C ideal. Os materiais de PTFE são amplamente utilizados em setores importantes, como defesa nacional, energia atômica, petróleo, rádio, máquinas elétricas e indústrias químicas.

10. Produtos de politetrafluoroetileno

Hastes de ptfe, tubos, placas, placas viradas. PTFE é um polímero de tetrafluoroetileno. A abreviação inglesa é PTFE. A fórmula estrutural é. Foi descoberto no final da década de 1930 e colocado na produção industrial na década de 1940. Propriedades: O peso molecular relativo do politetrafluoroetileno é relativamente grande, variando de centenas de milhares a mais de 10 milhões, e geralmente milhões (o grau de polimerização é da ordem de 104, enquanto o polietileno é apenas 103). Geralmente, a cristalinidade é de 90 a 95%e a temperatura de fusão é de 327 a 342 ° C. As unidades CF2 na molécula de politetrafluoroetileno estão dispostas em forma de zigue -zague. Como o raio do átomo de flúor é ligeiramente maior que o do hidrogênio, as unidades CF2 adjacentes não podem ser completamente orientadas para a transferência, mas formam uma cadeia torcida em espiral, que é quase coberta pelos átomos de flúor. na superfície de toda a cadeia polimérica. Essa estrutura molecular explica as várias propriedades da PTFE. Quando a temperatura é inferior a 19 ° C, uma hélice de 13/6 é formada; A 19 ° C, ocorre uma mudança de fase e as moléculas são ligeiramente desvendadas, formando uma hélice de 15/7.

1. Propriedades mecânicas: seu coeficiente de atrito é extremamente pequeno, apenas 1/5 de polietileno, que é uma característica importante da superfície do perfluorocarboneto. E como a força intermolecular entre as cadeias de flúor e carbono é extremamente baixa, o PTFE não é pegajoso.

2. Propriedades elétricas: o PTFE possui baixa perda dielétrica e dielétrica em uma ampla faixa de frequência e possui alta tensão de ruptura, resistividade de volume e resistência ao arco.

3. Resistência à radiação: A resistência à radiação do politetrafluoroetileno é ruim (104 rad). Ele será degradado após ser exposto à radiação de alta energia, e as propriedades elétricas e mecânicas do polímero serão significativamente reduzidas.

4. Polimerização: O politetrafluoroetileno é produzido pela polimerização de radicais livres do tetrafluoroetileno. As reações de polimerização industrial são realizadas com agitação na presença de uma grande quantidade de água para dispersar o calor da reação e facilitar o controle da temperatura. A polimerização é geralmente realizada a 40 a 80 ° C e uma pressão de 3 a 26 kgf/cm2. Os persulfatos inorgânicos e os peróxidos orgânicos podem ser usados ​​como iniciadores, ou um sistema de iniciação redox pode ser usado. Cada mole de tetrafluoroetileno libera calor de 171,38kj durante a polimerização. A polimerização de dispersão requer a adição de surfactantes perfluorados, como o ácido perfluorooctanóico ou seus sais.

5. Coeficiente de expansão (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃. O PTFE mantém excelentes propriedades mecânicas em uma ampla faixa de temperatura de -196 a 260 ° C. Uma das características dos polímeros de perfluorocarbono é que eles não são quebradiços a baixas temperaturas.