การวิเคราะห์เชิงลึกของคุณสมบัติและการใช้งาน polytetrafluoroethylene PTFE

Polytetrafluoroethylene (Poly Tetra Fluoroethylene) ตัวย่อภาษาอังกฤษของ PTFE หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า "พลาสติกราชา" ชื่อแบรนด์คือเทฟลอน ในประเทศจีนเนื่องจากการออกเสียงเครื่องหมายการค้า "เทฟลอน" เรียกว่าเทฟลอนเทฟลอนมังกรเทฟลอนเทฟลอนเทฟลอน ฯลฯ ล้วนเป็นคำแปลของเทฟลอน

Polytetrafluoroethylene เป็นที่รู้จักกันในนาม "ราชาแห่งพลาสติก" Roy Plunkett พ่อของ Fluororesin เริ่มค้นคว้าทดแทน Freon ที่ Dupont ในสหรัฐอเมริกาในปี 1936 พวกเขารวบรวมส่วนหนึ่งของ Tetrafluoroethylene และเก็บไว้ในกระบอกสูบเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการทดลองครั้งต่อไปในวันถัดไป เปิดวาล์วลดแรงดันของกระบอกสูบในวันถัดไปไม่มีแก๊สหนี พวกเขาคิดว่ามันเป็นการรั่วไหลของก๊าซ แต่เมื่อพวกเขาชั่งน้ำหนักกระบอกสูบพวกเขาพบว่ากระบอกสูบไม่ได้ลดน้ำหนัก พวกเขาเห็นเปิดกระบอกสูบและพบผงสีขาวจำนวนมากซึ่งเป็น polytetrafluoroethylene

งานวิจัยของพวกเขาพบว่า polytetrafluoroethylene มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมและสามารถใช้ในปะเก็นซีลต่อต้านการละลายสำหรับระเบิดปรมาณูเปลือกหอยปืนใหญ่ ฯลฯ ดังนั้นทหารสหรัฐฯจึงเก็บความลับเทคโนโลยีนี้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง มันไม่ได้จนกว่าจะถึงจุดสิ้นสุดของสงครามโลกครั้งที่สองที่ได้รับความลับและการผลิตอุตสาหกรรมของ PTFE ประสบความสำเร็จในปี 2489

1. ชื่อผลิตภัณฑ์: PTFE

2. ชื่อภาษาอังกฤษ: Polytetrafluoroethylene

3. นามแฝง

ptfe; เทฟลอน; เทฟลอน; เทฟลอน; เทฟลอน; F4; ราชาแห่งพลาสติก; เทฟลอน (ญี่ปุ่น) [ตัวย่อภาษาอังกฤษคือ

PTFE ชื่อแบรนด์คือ Teflon และการแปลภาษาจีนนั้นแตกต่างกันในสถานที่ต่าง ๆ : จีนแผ่นดินใหญ่แปลว่าเทฟลอนฮ่องกงแปลว่าเทฟลอนและไต้หวันแปลว่าเทฟลอน]

4. สูตรโมเลกุล:

[CF2CF2] n

5. วิธีการผลิต

ptfe

ผลิตโดยโพลีเมอไรเซชันอนุมูลอิสระของ tetrafluoroethylene ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอไรเซชันอุตสาหกรรมจะดำเนินการด้วยการกวนในที่ที่มีน้ำจำนวนมากเพื่อกระจายความร้อนของปฏิกิริยาและอำนวยความสะดวกในการควบคุมอุณหภูมิ พอลิเมอไรเซชันจะดำเนินการที่ 40 ถึง 80 ° C และความดัน 3 ถึง 26 kgf/cm2 สามารถใช้อนินทรีย์และเพอร์ออกไซด์อินทรีย์เป็นผู้ริเริ่มหรือระบบรีดอกซ์เริ่มต้นได้ แต่ละโมลของ tetrafluoroethylene จะปล่อยความร้อนที่ 171.38kJ ในระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชัน การกระจายตัวของพอลิเมอไรเซชันต้องเพิ่มสารลดแรงตึงผิวที่สมบูรณ์แบบเช่นกรด perfluorooctanoic หรือเกลือ

6. แอปพลิเคชัน

Polytetrafluoroethylene [Ptfe, F4] เป็นหนึ่งในวัสดุที่มีการต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุดในโลกทุกวันนี้ดังนั้นจึงเป็นที่รู้จักกันในนาม "ราชาแห่งพลาสติก" มันสามารถใช้ในสื่อเคมีทุกประเภทเป็นเวลานานและการผลิตได้แก้ไขปัญหามากมายในอุตสาหกรรมเคมีของประเทศของฉันปิโตรเลียมยาและสาขาอื่น ๆ ซีล PTFE ปะเก็นและปะเก็น ซีล PTFE ปะเก็นและปะเก็นถูกหล่อขึ้นรูปจากเรซิน PTFE แบบพอลิเมอร์ เมื่อเทียบกับพลาสติกอื่น ๆ PTFE มีความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานอุณหภูมิ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุปิดผนึกและวัสดุเติม มันมีความเสถียรทางเคมีในระดับสูงและความต้านทานต่อการกัดกร่อนทางเคมีที่ดีเยี่ยมเช่นความต้านทานต่อกรดที่แข็งแรงอัลคาลีที่แข็งแรงออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่ง ฯลฯ มีความต้านทานความร้อนที่โดดเด่นความต้านทานความเย็นและความต้านทานการสึกหรอ ช่วงอุณหภูมิการใช้งานระยะยาวคือ -200-+250 ℃ มันมีฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิและความถี่ นอกจากนี้ยังมีลักษณะของการไม่ติด, ไม่ดูดซับและไม่เผาไหม้ โดยทั่วไปแล้วการระงับเรซินจะเกิดขึ้นและประมวลผลโดยการขึ้นรูปและการเผา แท่งที่เกิดขึ้นแผ่นเพลทหรือโปรไฟล์อื่น ๆ สามารถประมวลผลเพิ่มเติมได้โดยวิธีการตัดเฉือนเช่นการหมุนการขุดเจาะและการกัด จากนั้นบาร์สามารถเปลี่ยนและดึงเข้าไปในภาพยนตร์ที่มุ่งเน้น

7. ลักษณะ Polytetrafluoroethylene (PTFE)

1. ความแข็งแรง (อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง)

2. เฉื่อยทางเคมี

3. การปรับตัวทางชีวภาพ

4. ความต้านทานความร้อนสูง

5. ความต้านทานทางเคมีสูงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

6. การติดไฟต่ำต่ำ

7. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ

8. ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ

9. การดูดซับน้ำต่ำ

10. คุณสมบัติการผุกร่อนที่ดี

PTFE เป็นพอลิเมอร์ของ tetrafluoroethylene ตัวย่อภาษาอังกฤษคือ PTFE ชื่อทางการค้าคือ "เทฟลอน" รู้จักกันในนาม "ราชาแห่งพลาสติก" โครงสร้างพื้นฐานของ polytetrafluoroethylene คือ - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - Polytetrafluoroethylene มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่าง ๆ ที่ต้องการความต้านทานต่อกรดอัลคาลิสและตัวทำละลายอินทรีย์ มันไม่ได้เป็นพิษต่อมนุษย์ แต่ perfluorooctanoate (PFOA) ซึ่งเป็นหนึ่งในวัตถุดิบที่ใช้ในกระบวนการผลิตถือว่าเป็นสารก่อมะเร็ง น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของ polytetrafluoroethylene มีขนาดค่อนข้างใหญ่ตั้งแต่นับแสนถึงมากกว่า 10 ล้านและโดยทั่วไปหลายล้าน (ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันอยู่ที่ 104 ในขณะที่โพลีเอทิลีนเพียง 103) โดยทั่วไปความเป็นผลึกคือ 90 ถึง 95%และอุณหภูมิการหลอมละลายคือ 327 ถึง 342 ° C หน่วย CF2 ในโมเลกุล polytetrafluoroethylene ถูกจัดเรียงในรูปซิกแซก เนื่องจากรัศมีของอะตอมฟลูออรีนมีขนาดใหญ่กว่าของไฮโดรเจนเล็กน้อยหน่วย CF2 ที่อยู่ติดกันจึงไม่สามารถมุ่งเน้นข้ามครอสได้อย่างสมบูรณ์ บนพื้นผิวของโซ่พอลิเมอร์ทั้งหมด โครงสร้างโมเลกุลนี้อธิบายคุณสมบัติต่าง ๆ ของ PTFE เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 19 ° C จะเกิดเกลียว 13/6 ที่ 19 ° C การเปลี่ยนแปลงเฟสเกิดขึ้นและโมเลกุลจะคลี่คลายเล็กน้อยทำให้เกิดเกลียว 15/7

8. คุณสมบัติทางเคมี

โครงสร้างทางเคมีของ polytetrafluoroethylene เกิดขึ้นโดยการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนทั้งหมดในโพลีเอทิลีนด้วยอะตอมฟลูออรีน

อะตอม F ในโมเลกุล PTFE ครอบคลุมพันธะ CC และพลังงานพันธะ CF นั้นสูงและมีเสถียรภาพโดยเฉพาะ มันไม่ได้สึกกร่อนด้วยสารเคมีใด ๆ ยกเว้นโลหะอัลคาไลและฟลูออรีนองค์ประกอบ

อะตอม F ในโมเลกุล PTFE นั้นสมมาตรและองค์ประกอบทั้งสองใน CF รวมกันเป็นโควาเลนต์ ไม่มีอิเล็กตรอนอิสระในโมเลกุลและโมเลกุลทั้งหมดเป็นกลาง PTFE มีคุณสมบัติอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากไม่มีพันธะกรัมในโครงสร้างโมเลกุลของ PTFE ดังนั้นผลึกของมันจึงสูงมาก เนื่องจากมีเปลือกที่มีฟลูออรีนเฉื่อยนอกโมเลกุล PTFE จึงมีคุณสมบัติที่ไม่ติดกันและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ

1. ฉนวน: ไม่ได้รับผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมและความถี่ความต้านทานปริมาตรสามารถถึง 1,018 โอห์มซม. การสูญเสียอิเล็กทริกมีขนาดเล็กและแรงดันไฟฟ้าสลายสูง

2. ความต้านทานอุณหภูมิสูงและต่ำ: ผลกระทบต่ออุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลงมากช่วงอุณหภูมิกว้างและอุณหภูมิที่ใช้งานได้คือ -190 ~ 260 ℃

3. การหล่อลื่นด้วยตนเอง: มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่เล็กที่สุดในพลาสติกและเป็นวัสดุหล่อลื่นปลอดน้ำมันในอุดมคติ

4. พื้นผิวไม่ติดตั้ง: ไม่มีวัสดุที่เป็นของแข็งที่รู้จักสามารถยึดติดกับพื้นผิวได้ มันเป็นวัสดุที่เป็นของแข็งที่มีพลังงานพื้นผิวที่เล็กที่สุด

5. ความต้านทานต่อวัยบรรยากาศความต้านทานการแผ่รังสีและการซึมผ่านต่ำ: พื้นผิวและประสิทธิภาพยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากการสัมผัสกับบรรยากาศในระยะยาว

6. การไม่ติดไฟ: ดัชนีการ จำกัด ออกซิเจนต่ำกว่า 90

7. ความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีและความต้านทานต่อสภาพอากาศ: ยกเว้นโลหะอัลคาไลที่หลอมละลาย PTFE แทบจะไม่ถูกกัดกร่อนโดยสารเคมีใด ๆ ตัวอย่างเช่นเมื่อต้มในกรดซัลฟูริกเข้มข้นกรดไนตริกกรดไฮโดรคลอริกหรือแม้กระทั่ง qua regia น้ำหนักและประสิทธิภาพของมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ยังเกือบจะไม่ละลายในตัวทำละลายทั้งหมดและละลายได้เพียงเล็กน้อยในอัลเคนทั้งหมดที่สูงกว่า 300 ° C (ประมาณ 0.1g/100 กรัม) PTFE ไม่ดูดซับความชื้นไม่ติดไฟและมีความเสถียรอย่างมากต่อรังสีออกซิเจนและรังสีอัลตราไวโอเลตดังนั้นจึงมีความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ดีเยี่ยม

แม้ว่าความแตกแยกของพันธะคาร์บอน-คาร์บอนและพันธะคาร์บอนฟลูออรีนใน perfluorocarbons ต้องการการดูดซึมพลังงาน 346.94 และ 484.88kJ/mol ตามลำดับการลดลงของโพลีเทตราฟลูออโรเอทิลีน ดังนั้นในระหว่างการแตกร้าวที่อุณหภูมิสูง polytetrafluoroethylene ส่วนใหญ่จะลดลงใน tetrafluoroethylene อัตราการลดน้ำหนัก (%) ของ polytetrafluoroethylene ที่ 260, 370 และ 420 ° C คือ 1 × 10-4, 4 × 10-3 และ 9 × 10-2 ต่อชั่วโมงตามลำดับ จะเห็นได้ว่าสามารถใช้ PTFE ได้เป็นเวลานานที่ 260 ℃ เนื่องจากผลพลอยได้ที่เป็นพิษสูงเช่นฟลูออโรโฟสและ perfluoroisobutylene ก็ผลิตขึ้นในระหว่างการแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงจึงต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษเพื่อป้องกันความปลอดภัย

มันไม่ละลายที่อุณหภูมิ 250 ° C และไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำพิเศษ -260 ° C PTFE นั้นราบรื่นมากแม้กระทั่งน้ำแข็งก็ไม่สามารถเปรียบเทียบได้ คุณสมบัติของฉนวนนั้นดีเป็นพิเศษภาพยนตร์ที่หนาเท่ากับหนังสือพิมพ์ก็เพียงพอที่จะทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงที่ 1,500V

9. คุณสมบัติทางกายภาพ

PTFE นั้นนุ่มโดยกลไก มีพลังงานพื้นผิวต่ำมาก

Polytetrafluoroethylene (F4, PTFE) มีชุดคุณสมบัติประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม: ความต้านทานอุณหภูมิสูง - อุณหภูมิการใช้งานระยะยาวที่ 200 ~ 260 องศาความต้านทานอุณหภูมิต่ำ - ยังคงอ่อนอยู่ที่ -100 องศา; ความต้านทานการกัดกร่อน - ทนต่อ Aqua Regia และตัวทำละลายอินทรีย์ทั้งหมด ความต้านทานต่อสภาพอากาศ - ชีวิตที่ดีที่สุดในพลาสติก; การหล่อลื่นสูง - มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่เล็กที่สุดในพลาสติก (0.04); ไม่เหนียวเหนอะหนะ - มีแรงตึงผิวที่เล็กที่สุดในวัสดุที่เป็นของแข็งโดยไม่ยึดติดกับสิ่งใด ไม่เป็นพิษ-มีความเฉื่อยทางสรีรวิทยาคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมวัสดุฉนวน C-Class ในอุดมคติ วัสดุ PTFE มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคส่วนสำคัญเช่นการป้องกันประเทศพลังงานปรมาณูปิโตรเลียมวิทยุเครื่องจักรไฟฟ้าและอุตสาหกรรมเคมี

10. ผลิตภัณฑ์ polytetrafluoroethylene

แท่ง PTFE, ท่อ, เพลต, แผ่นหมุน PTFE เป็นพอลิเมอร์ของ tetrafluoroethylene ตัวย่อภาษาอังกฤษคือ PTFE สูตรโครงสร้างคือ มันถูกค้นพบในช่วงปลายทศวรรษที่ 1930 และนำไปสู่การผลิตอุตสาหกรรมในปี 1940 คุณสมบัติ: น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของ polytetrafluoroethylene มีขนาดค่อนข้างใหญ่ตั้งแต่นับแสนถึงมากกว่า 10 ล้านและโดยทั่วไปหลายล้าน (ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันอยู่ที่ 104 ในขณะที่โพลีเอทิลีนเพียง 103) โดยทั่วไปความเป็นผลึกคือ 90 ถึง 95%และอุณหภูมิการหลอมละลายคือ 327 ถึง 342 ° C หน่วย CF2 ในโมเลกุล polytetrafluoroethylene ถูกจัดเรียงในรูปซิกแซก เนื่องจากรัศมีของอะตอมฟลูออรีนมีขนาดใหญ่กว่าของไฮโดรเจนเล็กน้อยหน่วย CF2 ที่อยู่ติดกันจึงไม่สามารถมุ่งเน้นข้ามครอสได้อย่างสมบูรณ์ บนพื้นผิวของโซ่พอลิเมอร์ทั้งหมด โครงสร้างโมเลกุลนี้อธิบายคุณสมบัติต่าง ๆ ของ PTFE เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 19 ° C จะเกิดเกลียว 13/6 ที่ 19 ° C การเปลี่ยนแปลงเฟสเกิดขึ้นและโมเลกุลจะคลี่คลายเล็กน้อยทำให้เกิดเกลียว 15/7

1. คุณสมบัติเชิงกล: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานมีขนาดเล็กมากเพียง 1/5 ของโพลีเอทิลีนซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของพื้นผิว perfluorocarbon และเนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างฟลูออรีนและโซ่คาร์บอนนั้นต่ำมาก PTFE จึงไม่ยึดติด

2. คุณสมบัติทางไฟฟ้า: PTFE มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและการสูญเสียอิเล็กทริกในช่วงความถี่กว้างและมีแรงดันไฟฟ้าสลายสูงความต้านทานปริมาตรและความต้านทานส่วนโค้ง

3. ความต้านทานรังสี: ความต้านทานการแผ่รังสีของ polytetrafluoroethylene นั้นไม่ดี (104 RAD) มันจะถูกย่อยสลายหลังจากสัมผัสกับรังสีพลังงานสูงและคุณสมบัติทางไฟฟ้าและเชิงกลของพอลิเมอร์จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

4. การเกิดพอลิเมอไรเซชัน: โพลีเทตราฟลูออโรเอทิลีนผลิตโดยโพลีเมอไรเซชั่นอนุมูลอิสระของ tetrafluoroethylene ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอไรเซชันอุตสาหกรรมจะดำเนินการด้วยการกวนในที่ที่มีน้ำจำนวนมากเพื่อกระจายความร้อนของปฏิกิริยาและอำนวยความสะดวกในการควบคุมอุณหภูมิ พอลิเมอไรเซชันจะดำเนินการที่ 40 ถึง 80 ° C และความดัน 3 ถึง 26 kgf/cm2 สามารถใช้อนินทรีย์และเพอร์ออกไซด์อินทรีย์เป็นผู้ริเริ่มหรือระบบรีดอกซ์เริ่มต้นได้ แต่ละโมลของ tetrafluoroethylene จะปล่อยความร้อนที่ 171.38kJ ในระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชัน การกระจายตัวของพอลิเมอไรเซชันต้องเพิ่มสารลดแรงตึงผิวที่สมบูรณ์แบบเช่นกรด perfluorooctanoic หรือเกลือ

5. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃ PTFE รักษาคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง -196 ถึง 260 ° C หนึ่งในคุณสมบัติของโพลีเมอร์ perfluorocarbon คือพวกเขาไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำ