يُعدّ البولي تترافلوروإيثيلين (بولي تترافلوروإيثيلين) على الأرجح أكثر أنواع الفلوروبوليمرات استخدامًا، نظرًا لخصائصه المتعددة التي تجعله مادة مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات. فهو أكثر مرونة من الأنابيب المماثلة الأخرى، ويقاوم تقريبًا جميع المواد الكيميائية الصناعية.
يتراوح نطاق درجة الحرارة من -330 درجة فهرنهايت إلى 500 درجة فهرنهايت تقريبًا، مما يجعله الأوسع نطاقًا بين البوليمرات الفلورية. إضافةً إلى ذلك، يتميز بخصائص كهربائية ممتازة ونفاذية مغناطيسية منخفضة. تُعد أنابيب PTFE الأكثر استخدامًا في المختبرات والتطبيقات التي تتطلب مقاومة كيميائية عالية ونقاءً فائقًا.مادة PTFEيتميز بمعامل احتكاك منخفض للغاية، وهو من أكثر المواد "انزلاقًا" المعروفة.
سمات:
راتنج PTFE نقي 100%
بالمقارنة مع أنابيب FEP وPFA وHP PFA وUHP PFA وETFE وECTFE، فإن معظم أنابيب الفلوروبوليمر المرنة
خاملة كيميائياً، ومقاومة لجميع المواد الكيميائية والمذيبات الصناعية تقريباً
نطاق واسع لدرجات الحرارة
اختراق منخفض
سطح أملس غير لاصق
أقل معامل احتكاك
أداء كهربائي ممتاز
غير قابل للاشتعال
غير سام
التطبيقات:
معمل
عملية كيميائية
معدات التحليل والمعالجة
مراقبة الانبعاثات
درجة حرارة منخفضة
درجة حرارة عالية
كهرباء
الأوزون
بنية جزيئات PTFE
يُصنع متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE) عن طريق بلمرة العديد من جزيئات رباعي فلورو الإيثيلين
لا يُظهر هذا الرسم التخطيطي البسيط لمادة PTFE البنية ثلاثية الأبعاد للجزيء. في جزيء البولي إيثيلين الأبسط، ترتبط سلسلة الكربون الرئيسية للجزيء بذرات الهيدروجين فقط، وهذه السلسلة مرنة للغاية - فهي بالتأكيد ليست جزيئًا خطيًا.
مع ذلك، في متعدد رباعي فلورو الإيثيلين، تكون ذرة الفلور في مجموعة CF2 كبيرة بما يكفي للتداخل مع ذرة الفلور في المجموعة المجاورة. يجب أن تتذكر أن كل ذرة فلور لديها 3 أزواج من الإلكترونات الحرة البارزة.
يؤدي ذلك إلى كبح دوران الرابطة الأحادية بين ذرتي الكربون. تميل ذرات الفلور إلى الترتيب بحيث تكون أبعد ما يمكن عن ذرات الفلور المجاورة لها. يتضمن الدوران عادةً تصادمات الأزواج الإلكترونية الحرة بين ذرات الفلور على ذرات الكربون المجاورة، مما يجعل الدوران غير مفضل من الناحية الطاقية.
تُجبر قوة التنافر الجزيء على اتخاذ شكل قضيب، وتترتب ذرات الفلور بشكل حلزوني لطيف للغاية - تترتب ذرات الفلور بشكل حلزوني حول العمود الفقري الكربوني. ستُضغط هذه الشرائح الرصاصية معًا مثل أقلام رصاص طويلة ورفيعة في علبة.
يؤثر هذا الترتيب الوثيق للتلامس بشكل كبير على القوى بين الجزيئية، كما سترى
القوى بين الجزيئية ونقطة انصهار مادة PTFE
تبلغ درجة انصهار متعدد رباعي فلورو الإيثيلين 327 درجة مئوية. وهذه درجة حرارة مرتفعة نسبيًا لهذا البوليمر، مما يدل على وجود قوى فان دير فالس كبيرة بين الجزيئات.
لماذا يدعي الناس أن قوى فان دير فالس في مادة PTFE ضعيفة؟
تنشأ قوة تشتت فان دير فالس من ثنائيات الأقطاب المتذبذبة المؤقتة التي تتولد عند حركة الإلكترونات داخل الجزيء. ونظرًا لكبر حجم جزيء PTFE، فمن المتوقع وجود قوة تشتت كبيرة لوجود عدد كبير من الإلكترونات القادرة على الحركة.
الوضع العام هو أنه كلما كبر حجم الجزيء، زادت قوة التشتت
لكن مادة PTFE تعاني من مشكلة. فالفلور عنصر كهرسلبي للغاية، ويميل إلى ربط الإلكترونات في الرابطة بين الكربون والفلور بقوة شديدة، لدرجة أن الإلكترونات لا تستطيع الحركة كما هو متوقع. ولذلك، نصف الرابطة بين الكربون والفلور بأنها تفتقر إلى الاستقطاب القوي.
تشمل قوى فان دير فالس أيضًا تفاعلات ثنائية القطب. ولكن في متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (PTFE)، تُحاط كل جزيئة بطبقة من ذرات الفلور ذات الشحنة السالبة الطفيفة. في هذه الحالة، يكون التفاعل الوحيد الممكن بين الجزيئات هو التنافر المتبادل!
إذن، قوة التشتت أضعف مما تعتقد، وسيؤدي تفاعل ثنائي القطب إلى التنافر. لا عجب إذن أن يُقال إن قوة فان دير فالس في مادة PTFE ضعيفة جدًا. في الواقع، لن تحصل على قوة تنافر، لأن تأثير قوة التشتت أكبر من تأثير تفاعل ثنائي القطب، ولكن النتيجة النهائية هي أن قوة فان دير فالس ستميل إلى الضعف.
لكن مادة PTFE لها درجة انصهار عالية جدًا، لذا يجب أن تكون القوة التي تربط الجزيئات معًا قوية جدًا.
كيف يمكن أن يكون لمادة PTFE درجة انصهار عالية؟
مادة PTFE شديدة التبلور، أي أنها ذات مساحة سطحية كبيرة، وجزيئاتها مرتبة بشكل منتظم للغاية. تذكر أن جزيئات PTFE يمكن تخيلها كقضبان طويلة. تتجمع هذه الأقطاب معًا بشكل وثيق.
هذا يعني أنه على الرغم من أن جزيء PTFE لا يستطيع إنتاج ثنائيات أقطاب مؤقتة كبيرة حقًا، إلا أنه يمكن استخدام ثنائيات الأقطاب بكفاءة عالية جدًا
هل قوى فان دير فالس في مادة PTFE ضعيفة أم قوية؟
أعتقد أنه يمكنك أن تكون على صواب في كلا الأمرين! إذا رُتِّبت سلاسل البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) بطريقة لا تسمح بتلامسها بشكل وثيق، فإن القوة بينها ستكون ضعيفة للغاية، وستكون درجة انصهارها منخفضة جدًا.
لكن في الواقع، تكون الجزيئات على اتصال وثيق. قد لا تكون قوى فان دير فالس قوية كما يُتصور، لكن بنية مادة PTFE تجعلها الأكثر تأثيرًا، مما يُنتج روابط جزيئية قوية ونقاط انصهار عالية.
وهذا على النقيض من القوى الأخرى، مثل قوة التفاعل بين ثنائي القطب، التي تنخفض بمقدار 23 مرة فقط، أو ضعف المسافة التي تنخفض بمقدار 8 مرات
لذلك، فإن التراص المحكم للجزيئات ذات الشكل العصوي في مادة PTFE يزيد من فعالية التشتت.
خصائص عدم الالتصاق
لهذا السبب لا يلتصق الماء والزيت بسطح مادة PTFE، ولهذا السبب يمكنك قلي البيض في مقلاة مطلية بمادة PTFE دون أن يلتصق بها.
عليك أن تفكر في القوى التي قد تثبت جزيئات أخرى على سطحمادة PTFEقد يشمل ذلك نوعًا من الروابط الكيميائية، أو قوى فان دير فالس، أو الروابط الهيدروجينية.
الروابط الكيميائية
الرابطة بين الكربون والفلور قوية للغاية، ومن المستحيل أن تصل أي جزيئات أخرى إلى سلسلة الكربون لإحداث أي تفاعل استبدال. من المستحيل أن تتكون رابطة كيميائية.
قوى فان دير فالس
لقد رأينا أن قوة فان دير فالس في مادة PTFE ليست قوية جدًا، وهذا سيجعل مادة PTFE ذات نقطة انصهار عالية فقط، لأن الجزيئات قريبة جدًا من بعضها البعض لدرجة أنها تتمتع بتلامس فعال للغاية.
لكن الأمر يختلف بالنسبة للجزيئات الأخرى القريبة من سطح مادة PTFE. فالجزيئات الصغيرة نسبياً (مثل جزيئات الماء أو جزيئات الزيت) لن يكون لها سوى قدر ضئيل من التلامس مع السطح، وبالتالي لن يتولد سوى قدر ضئيل من قوى فان دير فالس.
لن يكون الجزيء الكبير (مثل البروتين) على شكل قضيب، لذلك لا يوجد اتصال فعال كافٍ بينه وبين السطح للتغلب على ميل PTFE للاستقطاب المنخفض.
في كلتا الحالتين، تكون قوة فان دير فالس بين سطح مادة PTFE والأشياء المحيطة بها صغيرة وغير فعالة.
الروابط الهيدروجينية
تُغلّف جزيئات مادة PTFE الموجودة على السطح بالكامل بذرات الفلور. تتميز ذرات الفلور هذه بكهرسلبية عالية، لذا فهي تحمل جميعها درجة معينة من الشحنة السالبة. كما تحتوي كل ذرة فلور على 3 أزواج من الإلكترونات المنفردة البارزة.
هذه هي الشروط اللازمة لتكوين روابط هيدروجينية، مثل الزوج الإلكتروني الحر على ذرة الفلور وذرة الهيدروجين في الماء. لكن من الواضح أن هذا لن يحدث، وإلا ستكون هناك قوة تجاذب قوية بين جزيئات PTFE وجزيئات الماء، وسيلتصق الماء بـ PTFE.
ملخص
لا توجد طريقة فعالة لجزيئات أخرى للالتصاق بنجاح بسطح مادة PTFE، لذا فهي تتمتع بسطح غير لاصق.
الاحتكاك المنخفض
معامل احتكاك مادة PTFE منخفض للغاية. وهذا يعني أنه إذا كان لديك سطح مطلي بمادة PTFE، فإن الأشياء الأخرى ستنزلق عليه بسهولة.
فيما يلي ملخص سريع لما يحدث. هذا مقتبس من ورقة بحثية نُشرت عام 1992 بعنوان "الاحتكاك والتآكل في مادة البولي تترافلوروإيثيلين".
في بداية الانزلاق، ينكسر سطح مادة PTFE وتنتقل الكتلة إلى موضع الانزلاق. وهذا يعني أن سطح PTFE سيتآكل.
ومع استمرار الانزلاق، انفتحت الكتل إلى أغشية رقيقة.
وفي الوقت نفسه، يتم سحب سطح مادة PTFE لتشكيل طبقة منظمة.
يحتوي كلا السطحين المتلامسين الآن على جزيئات PTFE منظمة جيدًا يمكنها الانزلاق على بعضها البعض
ما سبق هو مقدمة عن مادة البولي تترافلوروإيثيلين، والتي يمكن تصنيعها في مجموعة متنوعة من المنتجات، ونحن متخصصون في صناعة أنابيب البولي تترافلوروإيثيلين.مصنعي خراطيم PTFEأهلاً وسهلاً بكم للتواصل معنا
عمليات بحث متعلقة بخرطوم PTFE:
تاريخ النشر: 5 مايو 2021