Eingehende Analyse der Polytetrafluorethylen-PTFE-Eigenschaften und -Anwendungen

Polytetrafluorethylen (Poly Tetra Fluorethylen), die englische Abkürzung von PTFE, allgemein bekannt als "Plastikkönig", der Markenname ist Teflon. In China wird das Markenzeichen "Teflon" aufgrund der Aussprache auch Teflon, Teflon Dragon, Teflon, Teflon, Teflon usw. genannt.

Polytetrafluorethylen ist als "König der Kunststoff" bekannt. Roy Plunkett, der Vater von Fluororesin, begann 1936 in Dupont in den Vereinigten Staaten Ersatz für Freon zu erforschen. Sie sammelten einen Teil des Tetrafluorethylen Am nächsten Tag wurde das Druckreduzierventil des Zylinders geöffnet, kein Gas entkam. Sie dachten, es sei ein Gasleck, aber als sie den Zylinder wogen, stellten sie fest, dass der Zylinder kein Gewicht verloren hatte. Sie sägten den Zylinder auf und fanden eine große Menge weißes Pulver, das Polytetrafluorethylen war.

Ihre Untersuchungen ergaben, dass Polytetrafluorethylen hervorragende Eigenschaften aufweist und in Anti-Meltzelbdichtungen für Atombomben, Artillerie-Muscheln usw. verwendet werden kann. Daher hielt das US-Militär dieses Technologie-Geheimnis während des Zweiten Weltkriegs. Erst am Ende des Zweiten Weltkriegs wurde es freigegeben und die industrielle Produktion von PTFE wurde 1946 erreicht.

1. Produktname: PTFE

2. Englischer Name: Polytetrafluorethylen

3. Alias

Ptfe; Teflon; Teflon; Teflon; Teflon; F4; König der Kunststoffe; Teflon (Japanisch) [englische Abkürzung ist

PTFE, der Markenname ist Teflon, und die chinesische Übersetzung ist an verschiedenen Orten unterschiedlich: Festland China übersetzt es als Teflon, Hongkong übersetzt es als Teflon, und Taiwan übersetzt es als Teflon]

4. Molekulare Formel:

[CF2CF2] n

5. Produktionsmethode

Ptfe

Erzeugt durch freie Radikalisation von Tetrafluorethylen. Industriepolymerisationsreaktionen werden in Gegenwart einer großen Menge Wasser durchgeführt, um die Reaktionswärme zu zerstreuen und die Temperaturkontrolle zu erleichtern. Die Polymerisation wird im Allgemeinen bei 40 bis 80 ° C und einem Druck von 3 bis 26 kgf/cm2 durchgeführt. Anorganische Persulfate und organische Peroxide können als Initiatoren verwendet werden, oder ein Redoxinitiationssystem kann verwendet werden. Jedes Mol von Tetrafluorethylen setzt während der Polymerisation Wärme von 171,38 kJ frei. Die Dispersionspolymerisation erfordert die Zugabe von Perfluorinierten Tensiden wie Perfluoroctansäure oder ihren Salzen.

6. Anwendung

Polytetrafluorethylen [PTFE, F4] ist eines der Materialien mit der besten Korrosionsbeständigkeit der Welt heute als "König der Kunststoffe". Es kann für lange Zeit in jeder Art von chemischen Medien verwendet werden, und seine Produktion hat viele Probleme in der chemischen Industrie, Erdöl, Pharmazeutika und anderen Bereichen meines Landes gelöst. PTFE -Dichtungen, Dichtungen und Dichtungen. PTFE -Dichtungen, Dichtungen und Dichtungen werden aus polymerisiertem PTFE -Harz geformt. Im Vergleich zu anderen Kunststoffen weist PTFE eine ausgezeichnete chemische Korrosionsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit auf. Es wurde weit verbreitet als Versiegelungsmaterial und Füllmaterial. Es hat einen hohen Grad an chemischer Stabilität und eine hervorragende Resistenz gegen chemische Korrosion, wie z. B. Resistenz gegen starke Säuren, starke Alkali, starke Oxidationsmittel usw. Es hat eine hervorragende Wärmebeständigkeit, Kaltwiderstand und Verschleißfestigkeit. Der langfristige Gebrauchstemperaturbereich beträgt -200-+250 ℃. Es hat eine ausgezeichnete elektrische Isolierung und wird nicht von Temperatur und Frequenz beeinflusst. Darüber hinaus hat es die Eigenschaften von Nicht-Stick, nicht absorbierendem und Nichtverbrennen. Suspensionsharz wird im Allgemeinen durch Form und Sintern gebildet und verarbeitet. Die resultierenden Stäbe, Platten oder andere Profile können durch Bearbeitungsmethoden wie Drehen, Bohren und Mahlen weiter verarbeitet werden. Die Bar kann dann in einen orientierten Film umgewandelt und gezogen werden.

7. Polytetrafluorethylen (PTFE) -Merkmale

1. Stärke (Hochfestigkeits-Gewicht-Verhältnis)

2. Chemisch inert

3. Biologische Anpassungsfähigkeit

4. Hoher thermischer Widerstand

5. Hohe chemische Resistenz in harten Umgebungen

6. Niedrige Entflammbarkeit

7. niedriger Reibungskoeffizient

8. Niedrige Dielektrizitätskonstante

9. Niedrige Wasserabsorption

10. Gute Verwitterungseigenschaften

PTFE ist ein Polymer von Tetrafluorethylen. Die englische Abkürzung ist PTFE. Der Handelsname ist "Teflon". Bekannt als "König der Kunststoff". Die Grundstruktur von Polytetrafluorethylen ist - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. Polytetrafluorethylen wird in verschiedenen Anwendungen häufig verwendet, die Resistenz gegen Säuren, Alkalien und organische Lösungsmittel erfordern. Es ist für den Menschen nicht toxisch, aber Perfluoroctanoat (PFOA), eines der im Produktionsprozess verwendeten Rohstoffe, gilt als potenziell krebserregend. Das relative Molekulargewicht von Polytetrafluorethylen ist relativ groß und reicht von Hunderttausenden bis mehr als 10 Millionen und im Allgemeinen Millionen (der Polymerisationsgrad liegt in der Größenordnung von 104, während Polyethylen nur 103 beträgt). Im Allgemeinen beträgt die Kristallinität 90 bis 95%und die Schmelztemperatur 327 bis 342 ° C. Die CF2 -Einheiten im Polytetrafluorethylenmolekül sind in Zickzackform angeordnet. Da der Radius des Fluoratoms etwas größer als der von Wasserstoff ist, können die angrenzenden CF2-Einheiten nicht vollständig transkreuzt werden, sondern bilden eine spiralförmige verdrehte Kette, die fast von den Fluoratomen bedeckt ist. auf der Oberfläche der gesamten Polymerkette. Diese molekulare Struktur erklärt die verschiedenen Eigenschaften von PTFE. Wenn die Temperatur niedriger als 19 ° C ist, wird eine 13/6 -Helix gebildet; Bei 19 ° C tritt eine Phasenänderung auf, und die Moleküle werden leicht enträtselt, wodurch eine 15/7 -Helix bildet.

8. Chemische Eigenschaften

Die chemische Struktur von Polytetrafluorethylen wird gebildet, indem alle Wasserstoffatome in Polyethylen durch Fluoratome ersetzt werden.

Die F -Atome im PTFE -Molekül bedecken die CC -Bindungen und die CF -Bindungsenergie ist hoch und besonders stabil. Es wird nicht durch Chemikalien außer Alkali -Metallen und elementarem Fluor korrodiert.

Das F -Atom im PTFE -Molekül ist symmetrisch und die beiden Elemente in CF werden kovalent kombiniert. Es gibt keine freien Elektronen im Molekül, und das gesamte Molekül ist neutral. PTFE hat ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften, da in der molekularen Struktur von PTFE keine Grammbindungen vorhanden sind, sodass seine Kristallinität sehr hoch ist. Da es außerhalb der PTFE-Moleküle eine inerte fluorhaltige Hülle gibt, verfügt sie über ausstehende Nicht-Stick-Eigenschaften und einen niedrigen Reibungskoeffizienten.

1. Isolierung: Nicht von der Umgebung und der Frequenz beeinflusst, der Volumenwiderstand kann 1018 Ohm cm erreichen, der dielektrische Verlust ist gering und die Breakdown -Spannung ist hoch.

2. Hoher und niedriger Temperaturwiderstand: Die Auswirkung auf die Temperatur ändert sich nicht stark, der Temperaturbereich ist weit und die nutzbare Temperatur beträgt -190 ~ 260 °.

3. Selbstschmutzung: Es hat den kleinsten Reibungskoeffizienten unter Kunststoffen und ist ein ideales ölfreies Schmiermaterial.

4. Oberfläche Nicht-Stick: Kein bekanntes festes Material kann an der Oberfläche haften. Es ist ein festes Material mit der kleinsten Oberflächenenergie.

5. Atmosphärische Alterungswiderstand, Strahlenwiderstand und niedrige Permeabilität: Oberfläche und Leistung bleiben nach langfristiger Exposition gegenüber der Atmosphäre unverändert.

6. Nicht-Flammbarkeit: Der Sauerstoffgrenzindex liegt unter 90.

7. Chemische Korrosionsresistenz und Wetterresistenz: Mit Ausnahme von geschmolzenen Alkali -Metallen wird PTFE durch chemische Reagenzien fast nicht korrodiert. Wenn beispielsweise in konzentrierter Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder sogar Aqua Regia gekocht wird, bleiben das Gewicht und seine Leistung unverändert. Es ist auch in allen Lösungsmitteln fast unlöslich und in allen Alkanen über 300 ° C (etwa 0,1 g/100 g) nur geringfügig löslich. PTFE absorbiert keine Feuchtigkeit, ist nicht flammbar und ist extrem stabil für Sauerstoff und Ultraviolette Strahlen, sodass es eine hervorragende Wetterbeständigkeit aufweist.

Obwohl die Spaltung von Kohlenstoffkohlenstoffbindungen und Kohlenstofffluorbindungen in Perfluorkohlenwasserstoffen eine Energieabsorption von 346,94 bzw. 484,88KJ/mol erfordert, ist die Depolymerisation von Polytetrafluorethylen, um 1 Mol der Tetrafluorororoethylen zu erzeugen, nur 171,38KJ von Energie. Daher wird bei Hochtemperatur-Rissen Polytetrafluorethylen hauptsächlich in Tetrafluorethylen depolymerisiert. Die Gewichtsverlustraten (%) von Polytetrafluorethylen bei 260, 370 und 420 ° C betragen 1 × 10-4, 4 × 10-3 bzw. 9 × 10-2 pro Stunde. Es ist ersichtlich, dass PTFE für eine lange Zeit bei 260 ℃ verwendet werden kann. Da hochgiftige Nebenprodukte wie Fluorophosgen und Perfluoriisobutylen auch während der Hochtemperaturrisse erzeugt werden, muss besondere Aufmerksamkeit auf den Sicherheitsschutz gelegt und verhindern, dass Polytetrafluorethylen mit offenen Flammen in Kontakt kommt.

Es schmilzt nicht bei einer Temperatur von 250 ° C und wird bei einer extrem niedrigen Temperatur von -260 ° C nicht spröde. PTFE ist extrem glatt, selbst Eis kann nicht damit vergleichen. Seine Isolationseigenschaften sind besonders gut, ein Film, der so dick wie die Zeitung ist, reicht aus, um einer hohen Spannung von 1500 V standzuhalten.

9. Physikalische Eigenschaften

PTFE ist mechanisch weich. Hat sehr niedrige Oberflächenenergie.

Polytetrafluorethylen (F4, PTFE) hat eine Reihe hervorragender Leistungseigenschaften: Hochtemperaturwiderstand - Langzeitverbrauchstemperatur von 200 ~ 260 Grad, Niedertemperaturwiderstand - immer noch weich bei -100 Grad; Korrosionsresistenz - resistent gegen Aqua Regia und alle organischen Lösungsmittel; Wetterresistenz - das beste alternde Leben in Kunststoffen; hohe Schmierung - hat den kleinsten Reibungskoeffizienten in Kunststoffen (0,04); Nicht schicke - hat die kleinste Oberflächenspannung in festen Materialien, ohne sich an irgendetwas zu halten; Nicht toxisch-hat physiologische Trägheit; ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, ideales Isolationsmaterial der C-Klasse. PTFE -Materialien werden in wichtigen Sektoren wie der nationalen Verteidigung, Atomergie, Erdöl, Radio, Elektromaschinen und Chemischen Industrien häufig eingesetzt.

10. Polytetrafluorethylen -Produkte

PTFE -Stangen, Rohre, Platten, gedrehte Teller. PTFE ist ein Polymer von Tetrafluorethylen. Die englische Abkürzung ist PTFE. Die strukturelle Formel ist. Es wurde Ende der 1930er Jahre entdeckt und in den 1940er Jahren in die Industrieproduktion eingebaut. Eigenschaften: Das relative Molekulargewicht von Polytetrafluorethylen ist relativ groß und reicht von Hunderttausenden bis mehr als 10 Millionen und im Allgemeinen Millionen (der Grad der Polymerisation liegt in der Größenordnung von 104, während Polyethylen nur 103 beträgt). Im Allgemeinen beträgt die Kristallinität 90 bis 95%und die Schmelztemperatur 327 bis 342 ° C. Die CF2 -Einheiten im Polytetrafluorethylenmolekül sind in Zickzackform angeordnet. Da der Radius des Fluoratoms etwas größer als der von Wasserstoff ist, können die angrenzenden CF2-Einheiten nicht vollständig transkreuzt werden, sondern bilden eine spiralförmige verdrehte Kette, die fast von den Fluoratomen bedeckt ist. auf der Oberfläche der gesamten Polymerkette. Diese molekulare Struktur erklärt die verschiedenen Eigenschaften von PTFE. Wenn die Temperatur niedriger als 19 ° C ist, wird eine 13/6 -Helix gebildet; Bei 19 ° C tritt eine Phasenänderung auf, und die Moleküle werden leicht enträtselt, wodurch eine 15/7 -Helix bildet.

1. Mechanische Eigenschaften: Der Reibungskoeffizient ist extrem klein, nur 1/5 Polyethylen, was ein wichtiges Merkmal der Perfluorkohlenwasserstoffoberfläche ist. Und weil die intermolekulare Kraft zwischen Fluor- und Kohlenstoffketten extrem niedrig ist, ist PTFE nicht schicke.

2. Elektrische Eigenschaften: PTFE hat eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen dielektrischen Verlust in einem weiten Frequenzbereich und eine hohe Breakdown -Spannung, einen Volumenwiderstand und einen Bogenwiderstand.

3. Strahlungswiderstand: Der Strahlungswiderstand von Polytetrafluorethylen ist schlecht (104 rad). Es wird nach einer hohen Energierestrahlung abgebaut, und die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Polymers werden erheblich verringert.

4. Polymerisation: Polytetrafluorethylen wird durch freie radikale Polymerisation von Tetrafluorethylen erzeugt. Industriepolymerisationsreaktionen werden in Gegenwart einer großen Menge Wasser durchgeführt, um die Reaktionswärme zu zerstreuen und die Temperaturkontrolle zu erleichtern. Die Polymerisation wird im Allgemeinen bei 40 bis 80 ° C und einem Druck von 3 bis 26 kgf/cm2 durchgeführt. Anorganische Persulfate und organische Peroxide können als Initiatoren verwendet werden, oder ein Redoxinitiationssystem kann verwendet werden. Jedes Mol von Tetrafluorethylen setzt während der Polymerisation Wärme von 171,38 kJ frei. Die Dispersionspolymerisation erfordert die Zugabe von Perfluorinierten Tensiden wie Perfluoroctansäure oder ihren Salzen.

5. Expansionskoeffizient (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5/℃. PTFE hält hervorragende mechanische Eigenschaften in einem weiten Temperaturbereich von -196 bis 260 ° C bei. Eines der Eigenschaften von Perfluorkohlenwasserstoff -Polymeren ist, dass sie bei niedrigen Temperaturen nicht spröde sind.