Análisis en profundidad de las propiedades y aplicaciones de politetrafluoroetileno PTFE

Politetrafluoroetileno (poli tetra fluoroetileno), la abreviatura inglesa de PTFE, comúnmente conocida como "rey plástico", la marca es teflón. En China, debido a la pronunciación, la marca registrada "teflón" también se llama teflón, dragón de teflón, teflón, teflón, teflón, etc. son transliteraciones de teflón.

El politetrafluoroetileno se conoce como el "rey de los plásticos". Roy Plunkett, el padre de Fluororesin, comenzó a investigar sustitutos de Freón en DuPont en los Estados Unidos en 1936. Recolectaron parte del tetrafluoroetileno y lo almacenaron en cilindros para prepararse para el segundo que realizaron el siguiente experimento al día siguiente, pero cuando ellos Abrió la válvula reductora de presión del cilindro al día siguiente, ningún gas escapó. Pensaron que era una fuga de gas, pero cuando pesaron el cilindro, descubrieron que el cilindro no había perdido peso. Abrieron el cilindro y encontraron una gran cantidad de polvo blanco, que era politetrafluoroetileno.

Su investigación encontró que el politetrafluoroetileno tiene excelentes propiedades y puede usarse en juntas de sellado anti-fundido para bombas atómicas, conchas de artillería, etc. Por lo tanto, el ejército estadounidense mantuvo en secreto esta tecnología durante la Segunda Guerra Mundial. No fue hasta el final de la Segunda Guerra Mundial que fue desclasificada, y la producción industrial de PTFE se logró en 1946.

1. Nombre del producto: PTFE

2. Nombre en inglés: politetrafluoroetileno

3. Alias

Ptfe; Teflón; Teflón; teflón; Teflón; F4; Rey de los plásticos; Teflón (japonés) [La abreviatura inglesa es

PTFE, la marca es teflón, y la traducción china es diferente en diferentes lugares: China continental lo traduce como teflón, Hong Kong lo traduce como teflón y Taiwán lo traduce como teflón]

4. Fórmula molecular:

[CF2CF2] N

5. Método de producción

Ptfe

Producido por la polimerización de radicales libres de tetrafluoroetileno. Las reacciones de polimerización industrial se llevan a cabo con agitación en presencia de una gran cantidad de agua para dispersar el calor de reacción y facilitar el control de la temperatura. La polimerización generalmente se lleva a cabo a 40 a 80 ° C y una presión de 3 a 26 kgf/cm2. Los persulfatos inorgánicos y los peróxidos orgánicos se pueden usar como iniciadores, o se puede usar un sistema de iniciación redox. Cada lunar de tetrafluoroetileno libera el calor de 171.38kJ durante la polimerización. La polimerización de dispersión requiere la adición de tensioactivos perfluorados, como el ácido perfluorooctanoico o sus sales.

6. Aplicación

El politetrafluoroetileno [PTFE, F4] es uno de los materiales con la mejor resistencia a la corrosión en el mundo de hoy, por lo que se conoce como el "Rey de los Plásticos". Se puede usar en cualquier tipo de medios químicos durante mucho tiempo, y su producción ha resuelto muchos problemas en la industria química de mi país, petróleo, farmacéutico y otros campos. Sellos, juntas y juntas PTFE. Los sellos, juntas y juntas PTFE se moldean a partir de resina PTFE polimerizada de suspensión. En comparación con otros plásticos, PTFE tiene una excelente resistencia a la corrosión química y resistencia a la temperatura. Se ha utilizado ampliamente como material de sellado y material de llenado. Tiene un alto grado de estabilidad química y una excelente resistencia a la corrosión química, como la resistencia a los ácidos fuertes, el álcali fuerte, los oxidantes fuertes, etc. Tiene una excelente resistencia al calor, resistencia al frío y resistencia al desgaste. El rango de temperatura de uso a largo plazo es -200-+250 ℃. Tiene un excelente aislamiento eléctrico y no se ve afectado por la temperatura y la frecuencia. Además, tiene las características de antiadherente, no absorbente y no quemado. La resina de suspensión generalmente se forma y procesa mediante el moldeo y la sinterización. Las varillas, placas u otros perfiles resultantes pueden procesarse más mediante métodos de mecanizado, como girar, perforar y fresar. La barra se puede girar y atraer a una película orientada.

7. Características de politetrafluoroetileno (PTFE)

1. Fuerza (alta relación resistencia a peso)

2. Químicamente inerte

3. Adaptabilidad biológica

4. Alta resistencia térmica

5. Alta resistencia química en ambientes hostiles

6. Baja inflamabilidad

7. Coeficiente de baja fricción

8. Constante dieléctrica baja

9. Baja absorción de agua

10. Digue propiedades de meteorización

PTFE es un polímero de tetrafluoroetileno. La abreviatura inglesa es PTFE. El nombre comercial es "Teflón". Conocido como el "Rey de los Plásticos". La estructura básica del politetrafluoroetileno es - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. El politetrafluoroetileno se usa ampliamente en diversas aplicaciones que requieren resistencia a los ácidos, álcalis y solventes orgánicos. No es tóxico para los humanos, pero el perfluorooctanoato (PFOA), una de las materias primas utilizadas en el proceso de producción, se considera potencialmente cancerígena. El peso molecular relativo del politetrafluoroetileno es relativamente grande, que varía de cientos de miles a más de 10 millones, y generalmente millones (el grado de polimerización es del orden de 104, mientras que el polietileno es solo 103). En general, la cristalinidad es del 90 al 95%, y la temperatura de fusión es de 327 a 342 ° C. Las unidades CF2 en la molécula de politetrafluoroetileno están dispuestas en forma de zigzag. Dado que el radio del átomo de flúor es ligeramente mayor que el del hidrógeno, las unidades CF2 adyacentes no pueden estar completamente orientadas al cross trans, sino que forman una cadena retorcida espiral, que está casi cubierta por los átomos de fluorino. en la superficie de toda la cadena de polímero. Esta estructura molecular explica las diversas propiedades de PTFE. Cuando la temperatura es inferior a 19 ° C, se forma una hélice 13/6; A 19 ° C, se produce un cambio de fase, y las moléculas están ligeramente desenterradas, formando una hélice 15/7.

8. Propiedades químicas

La estructura química del politetrafluoroetileno se forma reemplazando todos los átomos de hidrógeno en polietileno con átomos de flúor.

Los átomos F en la molécula PTFE cubren los enlaces CC, y la energía del enlace CF es alta y particularmente estable. No está corroído por ningún producto químico, excepto metales alcalinos y flúor elemental.

El átomo F en la molécula PTFE es simétrico, y los dos elementos en la CF se combinan covalentemente. No hay electrones libres en la molécula, y toda la molécula es neutral. PTFE tiene excelentes propiedades dieléctricas porque no hay enlaces de gramo en la estructura molecular de PTFE, por lo que su cristalinidad es muy alta. Debido a que hay una concha inerte que contiene flúor fuera de las moléculas PTFE, tiene propiedades excepcionales antiadherentes y un bajo coeficiente de fricción.

1. Aislamiento: no afectado por el medio ambiente y la frecuencia, la resistencia del volumen puede alcanzar 1018 ohmios cm, la pérdida dieléctrica es pequeña y el voltaje de descomposición es alto.

2. Resistencia de temperatura alta y baja: el efecto sobre la temperatura no cambia mucho, el rango de temperatura es amplio y la temperatura utilizable es -190 ~ 260 ℃.

3. Auto-lubricación: tiene el coeficiente de fricción más pequeño entre los plásticos y es un material lubricante sin aceite ideal.

4. Surface No-sickiness: ningún material sólido conocido puede adherirse a la superficie. Es un material sólido con la energía superficial más pequeña.

5. Resistencia en el envejecimiento atmosférico, resistencia a la radiación y baja permeabilidad: la superficie y el rendimiento permanecen sin cambios después de la exposición a largo plazo a la atmósfera.

6. No inflamabilidad: el índice limitante de oxígeno está por debajo de 90.

7. Resistencia a la corrosión química y resistencia a la intemperie: a excepción de los metales alcalinos fundidos, PTFE casi no está corroído por ningún reactivo químico. Por ejemplo, cuando se hierve en ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, ácido clorhídrico o incluso Aqua Regia, su peso y rendimiento permanecen sin cambios. También es casi insoluble en todos los solventes, y solo es ligeramente soluble en todos los alcanos superiores a 300 ° C (aproximadamente 0.1g/100 g). PTFE no absorbe la humedad, no es inflable y es extremadamente estable para los rayos de oxígeno y ultravioleta, por lo que tiene una excelente resistencia a la intemperie.

Aunque la escisión de los enlaces de carbono-carbono y los enlaces de carbono-fluorina en perfluorocarbonos requiere una absorción de energía de 346.94 y 484.88kJ/mol respectivamente, la despolimerización de politetrafluoroetileno para generar 1 mol de tetrafluoroetileno requiere solo 171.38 kJ de energía. Por lo tanto, durante el agrietamiento a alta temperatura, el politetrafluoroetileno se despolimeriza principalmente en tetrafluoroetileno. Las tasas de pérdida de peso (%) del politetrafluoroetileno a 260, 370 y 420 ° C son 1 × 10-4, 4 × 10-3 y 9 × 10-2 por hora respectivamente. Se puede ver que PTFE se puede usar durante mucho tiempo a 260 ℃. Dado que los subproductos altamente tóxicos como el fluorophosgeno y el perfluoroisobutileno también se producen durante el agrietamiento de alta temperatura, se debe prestar especial atención a la protección de seguridad y evitar que el politetrafluoroetileno entrifente con llamas abiertas.

No se derrite a una temperatura de 250 ° C y no se vuelve frágil a una temperatura ultra baja de -260 ° C. PTFE es extremadamente suave, incluso el hielo no puede compararse con él; Sus propiedades de aislamiento son particularmente buenas, una película tan gruesa como el periódico es suficiente para soportar un alto voltaje de 1500V.

9. Propiedades físicas

PTFE es mecánicamente suave. Tiene una energía superficial muy baja.

El politetrafluoroetileno (F4, PTFE) tiene una serie de excelentes propiedades de rendimiento: alta resistencia a la temperatura - temperatura de uso a largo plazo de 200 ~ 260 grados, resistencia a baja temperatura - todavía suave a -100 grados; Resistencia a la corrosión: resistente a Aqua Regia y todos los solventes orgánicos; Resistencia a la intemperie: la mejor vida envejecida en plásticos; Alta lubricación: tiene el coeficiente de fricción más pequeño en plásticos (0.04); Sin parar: tiene la tensión superficial más pequeña en materiales sólidos sin adherirse a nada; No tóxico: tiene inercia fisiológica; excelentes propiedades eléctricas, material de aislamiento de clase C ideal. Los materiales PTFE se utilizan ampliamente en sectores importantes como defensa nacional, energía atómica, petróleo, radio, maquinaria eléctrica e industrias químicas.

10. Productos de politetrafluoroetileno

Varillas PTFE, tuberías, placas, placas giradas. PTFE es un polímero de tetrafluoroetileno. La abreviatura inglesa es PTFE. La fórmula estructural es. Fue descubierto a fines de la década de 1930 y se puso en producción industrial en la década de 1940. Propiedades: El peso molecular relativo del politetrafluoroetileno es relativamente grande, que varía de cientos de miles a más de 10 millones, y generalmente millones (el grado de polimerización es del orden de 104, mientras que el polietileno es solo 103). En general, la cristalinidad es del 90 al 95%, y la temperatura de fusión es de 327 a 342 ° C. Las unidades CF2 en la molécula de politetrafluoroetileno están dispuestas en forma de zigzag. Dado que el radio del átomo de flúor es ligeramente mayor que el del hidrógeno, las unidades CF2 adyacentes no pueden estar completamente orientadas al cross trans, sino que forman una cadena retorcida espiral, que está casi cubierta por los átomos de fluorino. en la superficie de toda la cadena de polímero. Esta estructura molecular explica las diversas propiedades de PTFE. Cuando la temperatura es inferior a 19 ° C, se forma una hélice 13/6; A 19 ° C, se produce un cambio de fase, y las moléculas están ligeramente desenterradas, formando una hélice 15/7.

1. Propiedades mecánicas: su coeficiente de fricción es extremadamente pequeño, solo 1/5 de polietileno, que es una característica importante de la superficie de perfluorocarbono. Y debido a que la fuerza intermolecular entre las cadenas de flúor y carbono es extremadamente baja, PTFE no es indisco.

2. Propiedades eléctricas: PTFE tiene una baja pérdida dieléctrica constante y dieléctrica en un amplio rango de frecuencia, y tiene un alto voltaje de descomposición, resistividad del volumen y resistencia al arco.

3. Resistencia a la radiación: la resistencia a la radiación del politetrafluoroetileno es pobre (104 rad). Se degradará después de estar expuesto a radiación de alta energía, y las propiedades eléctricas y mecánicas del polímero se reducirán significativamente.

4. Polimerización: el politetrafluoroetileno se produce por polimerización de radicales libres del tetrafluoroetileno. Las reacciones de polimerización industrial se llevan a cabo con agitación en presencia de una gran cantidad de agua para dispersar el calor de reacción y facilitar el control de la temperatura. La polimerización generalmente se lleva a cabo a 40 a 80 ° C y una presión de 3 a 26 kgf/cm2. Los persulfatos inorgánicos y los peróxidos orgánicos se pueden usar como iniciadores, o se puede usar un sistema de iniciación redox. Cada lunar de tetrafluoroetileno libera el calor de 171.38kJ durante la polimerización. La polimerización de dispersión requiere la adición de tensioactivos perfluorados, como el ácido perfluorooctanoico o sus sales.

5. Coeficiente de expansión (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃. PTFE mantiene excelentes propiedades mecánicas en un amplio rango de temperatura de -196 a 260 ° C. Una de las características de los polímeros de perfluorocarbono es que no son frágiles a bajas temperaturas.