Polytetrafluorethylen (Polytetrafluorethylen) ist wahrscheinlich das am weitesten verbreitete Fluorpolymer, da es mehrere Eigenschaften aufweist, die es zu einem idealen Material für eine Vielzahl von Anwendungen machen.Es ist flexibler als andere ähnliche Rohre und kann fast allen Industriechemikalien widerstehen
Der Temperaturbereich liegt bei etwa -330 °F bis 500 °F und bietet den breitesten Temperaturbereich unter den Fluorpolymeren.Darüber hinaus hat es hervorragende elektrische Eigenschaften und eine geringe magnetische Permeabilität.PTFE-Schläuche sind die am häufigsten verwendeten Laborschläuche und Anwendungen, bei denen chemische Beständigkeit und Reinheit von entscheidender Bedeutung sind.PTFEhat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und ist eine der "gleitfähigsten" Substanzen, die bekannt sind
Merkmale:
100 % reines PTFE-Harz
Verglichen mit FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, den flexibelsten Fluorpolymerrohren
Chemisch inert, beständig gegen fast alle Industriechemikalien und Lösungsmittel
Großer Temperaturbereich
Geringe Penetration
Glatte Antihaft-Oberfläche
Niedrigster Reibungskoeffizient
Hervorragende elektrische Leistung
Nicht brennbar
Ungiftig
Anwendungen:
Labor
Chemischer Prozess
Analyse- und Prozessausrüstung
Emissionsüberwachung
Niedrige Temperatur
hohe Temperatur
Elektrizität
Ozon
Die Struktur von PTFE-Molekülen
Polytetrafluorethylen (PTFE) wird durch Polymerisation vieler Tetrafluorethylenmoleküle hergestellt
Dieses einfache PTFE-Diagramm zeigt nicht die dreidimensionale Struktur des Moleküls.Beim einfacheren molekularen Poly(ethylen) ist das Kohlenstoffrückgrat des Moleküls nur durch Wasserstoffatome verbunden, und diese Kette ist sehr flexibel – es ist definitiv kein lineares Molekül
In Polytetrafluorethylen ist das Fluoratom in einer CF2-Gruppe jedoch groß genug, um das Fluoratom an der benachbarten Gruppe zu stören.Sie müssen sich daran erinnern, dass jedes Fluoratom 3 Paare von Einzelelektronen hat, die herausragen
Dadurch wird die Rotation der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindung unterdrückt.Die Fluoratome sind tendenziell so angeordnet, dass sie so weit wie möglich von den benachbarten Fluoratomen entfernt sind.Rotation neigt dazu, Einzelpaarkollisionen zwischen Fluoratomen an benachbarten Kohlenstoffatomen zu beinhalten – was die Rotation energetisch ungünstig macht
Die Abstoßungskraft fixiert das Molekül in einer Stabform, und die Fluoratome sind in einer sehr sanften Spirale angeordnet – die Fluoratome sind spiralförmig um das Kohlenstoffgerüst angeordnet.Diese Bleistreifen werden wie lange, dünne Bleistifte in einer Schachtel zusammengedrückt
Diese enge Kontaktanordnung hat einen wichtigen Einfluss auf die zwischenmolekularen Kräfte, wie Sie sehen werden
Zwischenmolekulare Kräfte und der Schmelzpunkt von PTFE
Der Schmelzpunkt von Polytetrafluorethylen wird mit 327°C angegeben.Dies ist für dieses Polymer ziemlich hoch, sodass zwischen den Molekülen beträchtliche Van-der-Waals-Kräfte vorhanden sein müssen
Warum wird behauptet, die Van-der-Waals-Kräfte in PTFE seien schwach?
Die Van-der-Waals-Dispersionskraft wird durch die vorübergehend fluktuierenden Dipole verursacht, die entstehen, wenn sich die Elektronen im Molekül bewegen.Da das PTFE-Molekül groß ist, würden Sie eine große Dispersionskraft erwarten, da sich viele Elektronen bewegen können
Generell gilt: Je größer das Molekül, desto größer die Dispersionskraft
Allerdings hat PTFE ein Problem.Fluor ist sehr elektronegativ.Es neigt dazu, die Elektronen in der Kohlenstoff-Fluor-Bindung fest aneinander zu binden, so fest, dass sich die Elektronen nicht bewegen können, wie Sie denken.Wir beschreiben die Kohlenstoff-Fluor-Bindung als nicht stark polarisiert
Van-der-Waals-Kräfte umfassen auch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.Bei Polytetrafluorethylen (PTFE) hingegen ist jedes Molekül von einer Schicht aus leicht negativ geladenen Fluoratomen umgeben.In diesem Fall ist die einzig mögliche Wechselwirkung zwischen Molekülen die gegenseitige Abstoßung!
Die Dispersionskraft ist also schwächer als Sie denken, und die Dipol-Dipol-Wechselwirkung verursacht eine Abstoßung.Kein Wunder, dass die Leute sagen, dass die Van-der-Waals-Kraft in PTFE sehr schwach ist.Sie werden die Abstoßungskraft nicht wirklich erhalten, da der Einfluss der Dispersionskraft größer ist als der der Dipol-Dipol-Wechselwirkung, aber der Nettoeffekt besteht darin, dass die Van-der-Waals-Kraft tendenziell schwächer wird
Aber PTFE hat einen sehr hohen Schmelzpunkt, also muss die Kraft, die die Moleküle zusammenhält, sehr stark sein
Wie kann PTFE einen hohen Schmelzpunkt haben?
PTFE ist sehr kristallin, in diesem Sinne gibt es eine große Fläche, die Moleküle sind sehr regelmäßig angeordnet.Denken Sie daran, dass PTFE-Moleküle als längliche Stäbchen angesehen werden können.Diese Pole werden eng beieinander liegen
Das bedeutet, dass das PTFE-Molekül zwar keine wirklich großen temporären Dipole erzeugen kann, die Dipole aber sehr effizient genutzt werden können
Sind die Van-der-Waals-Kräfte in PTFE also schwach oder stark?
Ich denke, Sie können beide Recht haben!Wenn die Polytetrafluorethylen (PTFE)-Ketten so angeordnet sind, dass zwischen den Ketten kein zu enger Kontakt besteht, ist die Kraft zwischen ihnen sehr schwach und der Schmelzpunkt sehr niedrig
Aber in der realen Welt stehen Moleküle in engem Kontakt.Van-der-Waals-Kräfte sind vielleicht nicht so stark wie sie sein mögen, aber die Struktur von PTFE bedeutet, dass sie die größte Wirkung spüren und insgesamt starke intermolekulare Bindungen und hohe Schmelzpunkte erzeugen
Dies steht im Gegensatz zu anderen Kräften, wie z. B. der Dipol-Dipol-Wechselwirkungskraft, die nur um das 23-fache verringert wird oder der doppelte Abstand um das 8-fache verringert wird
Daher maximiert die dichte Packung von stabförmigen Molekülen in PTFE die Wirksamkeit der Dispersion
Die Antihafteigenschaften
Aus diesem Grund haften Wasser und Öl nicht an der Oberfläche von PTFE und Sie können Eier in einer PTFE-beschichteten Pfanne braten, ohne an der Pfanne zu kleben
Sie müssen bedenken, welche Kräfte andere Moleküle auf der Oberfläche fixieren könntenPTFE.Es kann eine Art chemische Bindung, Van-der-Waals-Kraft oder Wasserstoffbindung enthalten
Chemische Verbindung
Die Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist sehr stark, und es ist für andere Moleküle unmöglich, die Kohlenstoffkette zu erreichen, um eine Substitutionsreaktion zu bewirken.Eine chemische Bindung ist ausgeschlossen
Van-der-Waals-Kräfte
Wir haben gesehen, dass die Van-der-Waals-Kraft in PTFE nicht sehr stark ist und PTFE nur einen hohen Schmelzpunkt hat, weil die Moleküle so nahe beieinander liegen, dass sie einen sehr effektiven Kontakt haben.
Bei anderen Molekülen in der Nähe der Oberfläche von PTFE ist dies jedoch anders.Relativ kleine Moleküle (wie Wassermoleküle oder Ölmoleküle) haben nur einen geringen Kontakt mit der Oberfläche, und es wird nur eine geringe Van-der-Waals-Anziehung erzeugt.
Ein großes Molekül (z. B. ein Protein) ist nicht stäbchenförmig, sodass zwischen ihm und der Oberfläche kein ausreichender effektiver Kontakt besteht, um die geringe Polarisationsneigung von PTFE zu überwinden.
In jedem Fall ist die Van-der-Waals-Kraft zwischen der Oberfläche des PTFE und den umgebenden Dingen gering und unwirksam
Wasserstoffbrücken
Die PTFE-Moleküle an der Oberfläche sind vollständig von Fluoratomen umhüllt.Diese Fluoratome sind sehr elektronegativ, daher tragen sie alle eine gewisse negative Ladung.Jedes Fluor hat auch 3 Paare hervorstehender Einzelelektronen
Dies sind die Bedingungen, die für die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen erforderlich sind, wie z. B. das freie Elektronenpaar an Fluor und das Wasserstoffatom in Wasser.Dies wird jedoch offensichtlich nicht passieren, da sonst eine starke Anziehung zwischen den PTFE-Molekülen und den Wassermolekülen besteht und das Wasser am PTFE haften bleibt
Zusammenfassung
Es gibt keine effektive Möglichkeit für andere Moleküle, sich erfolgreich an die Oberfläche von PTFE zu binden, daher hat es eine nicht haftende Oberfläche
Die geringe Reibung
Der Reibungskoeffizient von PTFE ist sehr gering.Das bedeutet, wenn Sie eine mit PTFE beschichtete Oberfläche haben, rutschen andere Dinge leicht darauf.
Nachfolgend finden Sie eine kurze Zusammenfassung dessen, was passiert.Dies stammt aus einem Artikel von 1992 mit dem Titel "Friction and Wear of Polytetrafluoroethylene".
Zu Beginn des Gleitens bricht die PTFE-Oberfläche und die Masse wird dorthin übertragen, wo sie gleitet.Dies bedeutet, dass die PTFE-Oberfläche verschleißt.
Als das Gleiten fortgesetzt wurde, entfalteten sich die Blöcke zu dünnen Filmen.
Gleichzeitig wird die Oberfläche des PTFE herausgezogen, um eine organisierte Schicht zu bilden.
Beide Kontaktflächen haben nun gut organisierte PTFE-Moleküle, die aufeinander gleiten können
Das Obige ist die Einführung von Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylen kann zu einer Vielzahl von Produkten verarbeitet werden, wir sind auf die Herstellung von PTFE-Rohren spezialisiert、Hersteller von PTFE-Schläuchen, willkommen, mit uns zu kommunizieren
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Postzeit: Mai-05-2021