Analisis mendalam dari sifat dan aplikasi Polytetrafluoroethylene PTFE

Polytetrafluoroethylene (Poly Tetra fluoroethylene), singkatan bahasa Inggris dari PTFE, umumnya dikenal sebagai "King Plastic", nama mereknya adalah Teflon. Di Cina, karena pengucapannya, merek dagang "Teflon" juga disebut Teflon, Teflon Dragon, Teflon, Teflon, Teflon, dll. Semua transliterasi Teflon.

Polytetrafluoroethylene dikenal sebagai "raja plastik." Roy Plunkett, ayah dari Fluororesin, mulai meneliti pengganti Freon di DuPont di Amerika Serikat pada tahun 1936. Mereka mengumpulkan bagian dari Tetrafluoroethylene dan menyimpannya di silinder untuk mempersiapkan mereka melakukan eksperimen berikutnya pada hari berikutnya, tetapi ketika mereka Membuka katup pereduksi tekanan silinder pada hari berikutnya, tidak ada gas yang keluar. Mereka mengira itu adalah kebocoran gas, tetapi ketika mereka menimbang silinder, mereka menemukan bahwa silinder tidak kehilangan berat badan. Mereka melihat membuka silinder dan menemukan sejumlah besar bubuk putih, yaitu polytetrafluoroethylene.

Penelitian mereka menemukan bahwa polytetrafluoroethylene memiliki sifat yang sangat baik dan dapat digunakan dalam gasket penyegelan anti-meleleh untuk bom atom, cangkang artileri, dll. Oleh karena itu, militer AS merahasiakan teknologi ini selama Perang Dunia II. Baru pada akhir Perang Dunia II Ia dideklasifikasi, dan produksi industri PTFE dicapai pada tahun 1946.

1. Nama Produk: PTFE

2. Nama Bahasa Inggris: Polytetrafluoroethylene

3. alias

Ptfe; Teflon; Teflon; Teflon; Teflon; F4; Raja plastik; Teflon (Jepang) [Singkatan Bahasa Inggris adalah

PTFE, nama mereknya adalah Teflon, dan terjemahan Cina berbeda di tempat yang berbeda: Cina daratan menerjemahkannya sebagai Teflon, Hong Kong menerjemahkannya sebagai Teflon, dan Taiwan menerjemahkannya sebagai Teflon]

4. Formula Molekul:

[Cf2cf2] n

5. Metode Produksi

Ptfe

Diproduksi oleh polimerisasi radikal bebas tetrafluoroethylene. Reaksi polimerisasi industri dilakukan dengan pengadukan dengan adanya sejumlah besar air untuk membubarkan panas reaksi dan memfasilitasi kontrol suhu. Polimerisasi umumnya dilakukan pada 40 hingga 80 ° C dan tekanan 3 hingga 26 kgf/cm2. Persulfat anorganik dan peroksida organik dapat digunakan sebagai inisiator, atau sistem inisiasi redoks dapat digunakan. Setiap mol tetrafluoroethylene melepaskan panas 171.38kj selama polimerisasi. Polimerisasi dispersi membutuhkan penambahan surfaktan perfluorinasi, seperti asam perfluorooctanoic atau garamnya.

6. Aplikasi

Polytetrafluoroethylene [PTFE, F4] adalah salah satu bahan dengan resistensi korosi terbaik di dunia saat ini, sehingga dikenal sebagai "Raja Plastik". Ini dapat digunakan dalam segala jenis media kimia untuk waktu yang lama, dan produksinya telah memecahkan banyak masalah di industri kimia negara saya, minyak bumi, farmasi, dan bidang lainnya. Segel PTFE, Gasket, dan Gasket. Segel PTFE, gasket, dan gasket dicetak dari resin PTFE terpolimerisasi suspensi. Dibandingkan dengan plastik lain, PTFE memiliki ketahanan korosi kimia yang sangat baik dan ketahanan suhu. Ini telah banyak digunakan sebagai bahan penyegelan dan bahan pengisi. Ini memiliki tingkat stabilitas kimia yang tinggi dan resistensi yang sangat baik terhadap korosi kimia, seperti ketahanan terhadap asam yang kuat, alkali yang kuat, oksidan yang kuat, dll. Ini memiliki ketahanan panas yang luar biasa, ketahanan dingin dan ketahanan aus. Kisaran suhu penggunaan jangka panjang adalah -200-+250 ℃. Ini memiliki isolasi listrik yang sangat baik dan tidak terpengaruh oleh suhu dan frekuensi. Selain itu, ia memiliki karakteristik non-stick, non-absorben dan non-pembakaran. Resin suspensi umumnya dibentuk dan diproses dengan cetakan dan sintering. Batang yang dihasilkan, piring atau profil lain dapat diproses lebih lanjut dengan metode pemesinan seperti memutar, pengeboran, dan penggilingan. Bar kemudian dapat diputar dan ditarik ke dalam film berorientasi.

7. Karakteristik Polytetrafluoroethylene (PTFE)

1. Kekuatan (rasio kekuatan-ke-berat tinggi)

2. inert secara kimia

3. kemampuan beradaptasi biologis

4. Resistansi termal yang tinggi

5. Resistensi kimia tinggi di lingkungan yang keras

6. Kemampuan mudah terbakar rendah

7. Koefisien gesekan rendah

8. Konstanta Dielektrik Rendah

9. Penyerapan air yang rendah

10. Properti Weathering yang baik

PTFE adalah polimer tetrafluoroethylene. Singkatan bahasa Inggris adalah PTFE. Nama dagangnya adalah "Teflon". Dikenal sebagai "Raja Plastik". Struktur dasar polytetrafluoroethylene adalah - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. Polytetrafluoroethylene banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang membutuhkan ketahanan terhadap asam, alkalis, dan pelarut organik. Ini tidak beracun bagi manusia, tetapi perfluorooctanoate (PFOA), salah satu bahan baku yang digunakan dalam proses produksi, dianggap berpotensi karsinogenik. Berat molekul relatif polytetrafluoroethylene relatif besar, mulai dari ratusan ribu hingga lebih dari 10 juta, dan umumnya jutaan (tingkat polimerisasi berada pada urutan 104, sedangkan polietilen hanya 103). Secara umum, kristalinitas adalah 90 hingga 95%, dan suhu leleh adalah 327 hingga 342 ° C. Unit CF2 dalam molekul polytetrafluoroethylene diatur dalam bentuk zigzag. Karena jari-jari atom fluor sedikit lebih besar dari hidrogen, unit CF2 yang berdekatan tidak dapat sepenuhnya berorientasi pada trans-cross, tetapi membentuk rantai memutar spiral, yang hampir ditutupi oleh atom fluor. di permukaan seluruh rantai polimer. Struktur molekul ini menjelaskan berbagai sifat PTFE. Ketika suhu lebih rendah dari 19 ° C, heliks 13/6 terbentuk; Pada 19 ° C, perubahan fase terjadi, dan molekul sedikit terurai, membentuk heliks 15/7.

8. Sifat Kimia

Struktur kimia polytetrafluoroethylene dibentuk dengan mengganti semua atom hidrogen dalam polietilen dengan atom fluor.

Atom F dalam molekul PTFE mencakup ikatan CC, dan energi ikatan CF tinggi dan sangat stabil. Ini tidak terkorosi oleh bahan kimia apa pun kecuali logam alkali dan fluor elemen.

Atom F dalam molekul PTFE bersifat simetris, dan dua elemen dalam CF digabungkan secara kovalen. Tidak ada elektron bebas dalam molekul, dan seluruh molekulnya netral. PTFE memiliki sifat dielektrik yang sangat baik karena tidak ada ikatan gram dalam struktur molekul PTFE, sehingga kristalinitasnya sangat tinggi. Karena ada cangkang yang mengandung fluorin inert di luar molekul PTFE, ia memiliki sifat non-stick yang luar biasa dan koefisien gesekan rendah.

1. Insulasi: Tidak terpengaruh oleh lingkungan dan frekuensi, resistensi volume dapat mencapai 1018 ohm cm, kehilangan dielektrik kecil, dan tegangan kerusakan tinggi.

2. Resistansi suhu tinggi dan rendah: Efek pada suhu tidak banyak berubah, kisaran suhu lebar, dan suhu yang dapat digunakan adalah -190 ~ 260 ℃.

3. Pelumasan diri: Ini memiliki koefisien gesekan terkecil di antara plastik dan merupakan bahan pelumas yang ideal minyak yang ideal.

4. Permukaan Non-Stickiness: Tidak ada bahan padat yang diketahui yang dapat menempel pada permukaan. Ini adalah bahan padat dengan energi permukaan terkecil.

5. Resistensi penuaan atmosfer, resistensi radiasi dan permeabilitas rendah: Permukaan dan kinerja tetap tidak berubah setelah paparan jangka panjang ke atmosfer.

6. Non-flammability: Indeks pembatas oksigen di bawah 90.

7. Resistensi korosi kimia dan resistensi cuaca: Kecuali untuk logam alkali cair, PTFE hampir tidak terkorosi oleh reagen kimia apa pun. Misalnya, ketika direbus dalam asam sulfat pekat, asam nitrat, asam klorida, atau bahkan aqua regia, berat dan kinerjanya tetap tidak berubah. Ini juga hampir tidak larut dalam semua pelarut, dan hanya sedikit larut di semua alkana di atas 300 ° C (sekitar 0,1g/100g). PTFE tidak menyerap kelembaban, tidak mudah terbakar, dan sangat stabil untuk sinar oksigen dan ultraviolet, sehingga memiliki ketahanan cuaca yang sangat baik.

Although the cleavage of carbon-carbon bonds and carbon-fluorine bonds in perfluorocarbons requires energy absorption of 346.94 and 484.88kJ/mol respectively, the depolymerization of polytetrafluoroethylene to generate 1 mol of tetrafluoroethylene requires only 171.38kJ of energy. Oleh karena itu, selama retak suhu tinggi, polytetrafluoroethylene terutama terdepolimerisasi menjadi tetrafluoroethylene. Tingkat penurunan berat badan (%) dari polytetrafluoroethylene pada 260, 370 dan 420 ° C adalah 1 × 10-4, 4 × 10-3 dan 9 × 10-2 per jam masing-masing. Dapat dilihat bahwa PTFE dapat digunakan untuk waktu yang lama di 260 ℃. Karena produk sampingan yang sangat beracun seperti fluorophosgene dan perfluoroisobutylene juga diproduksi selama retak suhu tinggi, perhatian khusus harus diberikan pada perlindungan keselamatan dan untuk mencegah polytetrafluoroethylene agar tidak bersentuhan dengan api terbuka.

Itu tidak meleleh pada suhu 250 ° C dan tidak menjadi rapuh pada suhu ultra -rendah -260 ° C. PTFE sangat halus, bahkan es tidak dapat dibandingkan dengannya; Properti isolasinya sangat bagus, sebuah film setebal koran sudah cukup untuk menahan tegangan tinggi 1500V.

9. Sifat fisik

PTFE secara mekanis lunak. Memiliki energi permukaan yang sangat rendah.

Polytetrafluoroethylene (F4, PTFE) memiliki serangkaian sifat kinerja yang sangat baik: resistansi suhu tinggi - suhu penggunaan jangka panjang 200 ~ 260 derajat, resistansi suhu rendah - masih lunak pada -100 derajat; Resistensi Korosi - Tahan terhadap Aqua Regia dan semua pelarut organik; Perlawanan Cuaca - Kehidupan Penuaan Terbaik di Plastik; Pelumasan Tinggi - memiliki koefisien gesekan terkecil dalam plastik (0,04); Non -sticky - memiliki tegangan permukaan terkecil dalam bahan padat tanpa mematuhi apa pun; Non-Toxic-memiliki inertness fisiologis; sifat listrik yang sangat baik, bahan isolasi C-Class yang ideal. Bahan PTFE banyak digunakan di sektor -sektor penting seperti pertahanan nasional, energi atom, minyak bumi, radio, mesin listrik, dan industri kimia.

10. Produk Polytetrafluoroethylene

Batang ptfe, pipa, piring, piring berbalik. PTFE adalah polimer tetrafluoroethylene. Singkatan bahasa Inggris adalah PTFE. Formula struktural adalah. Ditemukan pada akhir 1930 -an dan dimasukkan ke dalam produksi industri pada tahun 1940 -an. Properti: Berat molekul relatif polytetrafluoroethylene relatif besar, mulai dari ratusan ribu hingga lebih dari 10 juta, dan umumnya jutaan (tingkat polimerisasi berada pada urutan 104, sedangkan polietilen hanya 103). Secara umum, kristalinitas adalah 90 hingga 95%, dan suhu leleh adalah 327 hingga 342 ° C. Unit CF2 dalam molekul polytetrafluoroethylene diatur dalam bentuk zigzag. Karena jari-jari atom fluor sedikit lebih besar dari hidrogen, unit CF2 yang berdekatan tidak dapat sepenuhnya berorientasi pada trans-cross, tetapi membentuk rantai memutar spiral, yang hampir ditutupi oleh atom fluor. di permukaan seluruh rantai polimer. Struktur molekul ini menjelaskan berbagai sifat PTFE. Ketika suhu lebih rendah dari 19 ° C, heliks 13/6 terbentuk; Pada 19 ° C, perubahan fase terjadi, dan molekul sedikit terurai, membentuk heliks 15/7.

1. Sifat Mekanik: Koefisien gesekannya sangat kecil, hanya 1/5 dari polietilen, yang merupakan fitur penting dari permukaan perfluorokarbon. Dan karena gaya antarmolekul antara fluor dan rantai karbon sangat rendah, PTFE tidak lengket.

2. Sifat Listrik: PTFE memiliki konstanta dielektrik rendah dan kehilangan dielektrik dalam rentang frekuensi yang luas, dan memiliki tegangan kerusakan tinggi, resistivitas volume dan resistansi busur.

3. Resistansi radiasi: Resistansi radiasi polytetrafluoroethylene buruk (104 rad). Ini akan terdegradasi setelah terpapar radiasi berenergi tinggi, dan sifat listrik dan mekanik polimer akan berkurang secara signifikan.

4. Polimerisasi: Polytetrafluoroethylene diproduksi oleh polimerisasi radikal bebas tetrafluoroethylene. Reaksi polimerisasi industri dilakukan dengan pengadukan dengan adanya sejumlah besar air untuk membubarkan panas reaksi dan memfasilitasi kontrol suhu. Polimerisasi umumnya dilakukan pada 40 hingga 80 ° C dan tekanan 3 hingga 26 kgf/cm2. Persulfat anorganik dan peroksida organik dapat digunakan sebagai inisiator, atau sistem inisiasi redoks dapat digunakan. Setiap mol tetrafluoroethylene melepaskan panas 171.38kj selama polimerisasi. Polimerisasi dispersi membutuhkan penambahan surfaktan perfluorinasi, seperti asam perfluorooctanoic atau garamnya.

5. Koefisien Ekspansi (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃. PTFE mempertahankan sifat mekanik yang sangat baik dalam kisaran suhu yang luas -196 hingga 260 ° C. Salah satu karakteristik polimer perfluorokarbon adalah bahwa mereka tidak rapuh pada suhu rendah.