Polytetrafluoroeteeni (polytetrafluoroeteeni) on luultavasti yleisimmin käytetty fluoropolymeeri, koska sillä on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä ihanteellisen materiaalin monenlaisiin käyttötarkoituksiin. Se on joustavampi kuin muut vastaavat putket ja kestää lähes kaikkia teollisuuskemikaaleja.
Lämpötila-alue on noin -330 °F - 500 °F, mikä tarjoaa laajimman lämpötila-alueen fluoropolymeerien joukossa. Lisäksi sillä on erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja alhainen magneettinen permeabiliteetti. PTFE-letku on yleisimmin käytetty laboratorioletku ja sovelluksissa, joissa kemikaalien kestävyys ja puhtaus ovat olennaisia.PTFEon erittäin alhainen kitkakerroin ja se on yksi tunnetuimmista "liukuvimmista" aineista
Ominaisuudet:
100 % puhdasta PTFE-hartsia
Verrattuna FEP-, PFA-, HP PFA-, UHP PFA-, ETFE- ja ECTFE-putkiin, joustavimpiin fluoropolymeeriputkiin
Kemiallisesti inertti, kestää lähes kaikkia teollisuuskemikaaleja ja liuottimia
Laaja lämpötila-alue
Matala tunkeutumiskyky
Sileä tarttumaton pintakäsittely
Pienin kitkakerroin
Erinomainen sähköinen suorituskyky
Palamaton
Myrkytön
Sovellukset:
laboratorio
Kemiallinen prosessi
Analyysi- ja prosessilaitteet
Päästöjen seuranta
Matala lämpötila
korkea lämpötila
Sähkö
otsoni
PTFE-molekyylien rakenne
Polytetrafluoroetyleeni (PTFE) valmistetaan polymeroimalla useita tetrafluoroetyleenimolekyylejä.
Tämä yksinkertainen PTFE-kaavio ei näytä molekyylin kolmiulotteista rakennetta. Yksinkertaisemmassa molekyylipolyeteenissä molekyylin hiilirunko on yhdistetty vain vetyatomien kautta, ja tämä ketju on erittäin joustava – se ei todellakaan ole lineaarinen molekyyli.
Polytetrafluorieteenissä CF2-ryhmän fluoriatomi on kuitenkin riittävän suuri häiritsemään viereisen ryhmän fluoriatomia. On muistettava, että jokaisessa fluoriatomissa on kolme paria yksinäisiä elektroneja ulkonemassa.
Tämän vaikutuksena on hiili-hiili-yksöissidoksen rotaation estyminen. Fluoriatomit ovat yleensä järjestäytyneet mahdollisimman kauas viereisistä fluoriatomeista. Rotaatioon liittyy usein yksinäisten atomien törmäyksiä viereisten hiiliatomien fluoriatomien välillä, mikä tekee rotaatiosta energeettisesti epäedullisen.
Hylkivä voima lukitsee molekyylin sauvan muotoon, ja fluoriatomit ovat järjestäytyneet hyvin loivaan spiraaliin – fluoriatomit ovat järjestäytyneet spiraaliksi hiilirungon ympärille. Nämä lyijyliuskat puristuvat yhteen kuin pitkät, ohuet kynät laatikossa.
Tällä läheisellä kosketusjärjestelyllä on tärkeä vaikutus molekyylien välisiin voimiin, kuten tulet näkemään
Molekyylien väliset voimat ja PTFE:n sulamispiste
Polytetrafluorieteenin sulamispisteeksi on ilmoitettu 327 °C. Tämä on melko korkea tälle polymeerille, joten molekyylien välillä on oltava huomattavia van der Waalsin voimia.
Miksi ihmiset väittävät, että PTFE:n van der Waalsin voimat ovat heikkoja?
Van der Waalsin dispersiovoima johtuu tilapäisistä vaihtelevista dipoleista, joita syntyy, kun molekyylin elektronit liikkuvat. Koska PTFE-molekyyli on suuri, odottaisi suurta dispersiovoimaa, koska siinä on paljon elektroneja, jotka voivat liikkua.
Yleinen tilanne on, että mitä suurempi molekyyli, sitä suurempi dispersiovoima
PTFE:llä on kuitenkin ongelma. Fluori on hyvin elektronegatiivinen. Se pyrkii sitomaan hiili-fluori-sidoksen elektronit tiukasti yhteen, niin tiukasti, että elektronit eivät voi liikkua niin kuin luulet. Kuvailemme hiili-fluori-sidosta siten, että sillä ei ole voimakasta polarisaatiota.
Van der Waalsin voimiin kuuluvat myös dipoli-dipoli-vuorovaikutukset. Mutta polytetrafluorieteenissä (PTFE) kutakin molekyyliä ympäröi kerros hieman negatiivisesti varautuneita fluoriatomeja. Tässä tapauksessa ainoa mahdollinen molekyylien välinen vuorovaikutus on keskinäinen hylkiminen!
Joten dispersiovoima on heikompi kuin luulet, ja dipoli-dipoli-vuorovaikutus aiheuttaa hylkimistä. Ei ihme, että ihmiset sanovat, että PTFE:n van der Waalsin voima on hyvin heikko. Et itse asiassa saa hylkivää voimaa, koska dispersiovoiman vaikutus on suurempi kuin dipoli-dipoli-vuorovaikutuksen, mutta nettovaikutus on, että van der Waalsin voima pyrkii heikkenemään.
Mutta PTFE:llä on erittäin korkea sulamispiste, joten molekyylejä yhdessä pitävän voiman on oltava erittäin voimakas.
Miten PTFE:llä voi olla korkea sulamispiste?
PTFE on hyvin kiteistä, tässä mielessä sillä on suuri pinta-ala ja molekyylit ovat hyvin säännöllisessä järjestyksessä. Muista, että PTFE-molekyylejä voidaan ajatella pitkänomaisina tankoina. Nämä navat ovat tiiviisti yhdessä.
Tämä tarkoittaa, että vaikka ptfe-molekyyli ei pysty tuottamaan todella suuria väliaikaisia dipoleja, dipoleja voidaan käyttää erittäin tehokkaasti.
Ovatko PTFE:n van der Waalsin voimat siis heikkoja vai voimakkaita?
Mielestäni te molemmat voitte olla oikeassa! Jos polytetrafluoroetyleeni (PTFE) -ketjut on järjestetty siten, että ketjujen välillä ei ole liian läheistä kosketusta, niiden välinen voima on hyvin heikko ja sulamispiste on hyvin alhainen.
Mutta todellisessa maailmassa molekyylit ovat läheisessä kosketuksessa toisiinsa. Van der Waalsin voimat eivät ehkä ole yhtä voimakkaita kuin ne saattavat olla, mutta PTFE:n rakenteen ansiosta ne tuntevat suurimman vaikutuksen, tuottaen kaiken kaikkiaan vahvoja molekyylien välisiä sidoksia ja korkeita sulamispisteitä.
Tämä on vastakohta muille voimille, kuten dipoli-dipoli-vuorovaikutusvoimalle, joka pienenee vain 23 kertaa tai kaksinkertainen etäisyys pienenee 8 kertaa.
Siksi sauvamaisten molekyylien tiivis pakkautuminen PTFE:hen maksimoi dispersion tehokkuuden.
Tarttumattomat ominaisuudet
Tästä syystä vesi ja öljy eivät tartu PTFE:n pintaan ja siksi voit paistaa munia PTFE-päällysteisessä pannussa tarttumatta pannuun.
Sinun on otettava huomioon, mitkä voimat saattavat kiinnittää muita molekyylejä pinnalle.PTFESe voi sisältää jonkinlaisen kemiallisen sidoksen, van der Waalsin voiman tai vetysidoksen.
Kemiallinen sidos
Hiili-fluorisidos on erittäin vahva, eikä muiden molekyylien ole mahdollista päästä hiiliketjuun aiheuttaakseen substituutioreaktiota. Kemiallisen sidoksen syntyminen on mahdotonta.
van der Waalsin voimat
Olemme nähneet, että van der Waalsin voima PTFE:ssä ei ole kovin voimakas, ja se tekee PTFE:stä vain korkean sulamispisteen, koska molekyylit ovat niin lähellä toisiaan, että niillä on erittäin tehokas kontakti.
Mutta tilanne on toinen muiden PTFE:n pinnan lähellä olevien molekyylien kohdalla. Suhteellisen pienet molekyylit (kuten vesimolekyylit tai öljymolekyylit) ovat vain vähän kosketuksissa pinnan kanssa, ja van der Waalsin vetovoima syntyy vain vähän.
Suuri molekyyli (kuten proteiini) ei ole sauvanmuotoinen, joten sen ja pinnan välillä ei ole riittävästi tehokasta kosketusta PTFE:n alhaisen polarisaation taipumuksen voittamiseksi.
Joka tapauksessa van der Waalsin voima PTFE:n pinnan ja ympäröivien asioiden välillä on pieni ja tehoton.
Vetysidokset
Pinnan PTFE-molekyylit ovat kokonaan fluoriatomien ympäröimiä. Nämä fluoriatomit ovat hyvin elektronegatiivisia, joten niillä kaikilla on tietty negatiivinen varaus. Jokaisella fluorilla on myös 3 paria ulkonevia yksinäisiä elektroneja.
Nämä ovat olosuhteet, joita tarvitaan vetysidosten muodostumiselle, kuten fluorin yksinäisen sidosparin ja veden vetyatomin muodostumiselle. Mutta näin ei tietenkään tapahdu, muuten PTFE-molekyylien ja vesimolekyylien välille syntyy voimakas vetovoima ja vesi tarttuu PTFE:hen.
Yhteenveto
Muilla molekyyleillä ei ole tehokasta tapaa kiinnittyä PTFE:n pintaan, joten sillä on tarttumaton pinta.
Alhainen kitka
PTFE:n kitkakerroin on hyvin alhainen. Tämä tarkoittaa, että jos pinnalla on PTFE:llä päällystetty pinta, muut esineet liukuvat helposti sen päällä.
Alla on lyhyt yhteenveto tapahtumista. Tämä on peräisin vuodelta 1992 julkaistusta artikkelista "Friction and Wear of Polytetrafluoroethylene".
Liukumisen alussa PTFE-pinta rikkoutuu ja massa siirtyy liukumiskohtaan. Tämä tarkoittaa, että PTFE-pinta kuluu.
Liukumisen jatkuessa lohkot avautuivat ohuiksi kalvoiksi.
Samanaikaisesti PTFE:n pinta vedetään ulos muodostaen järjestetyn kerroksen.
Molemmilla kosketuksissa olevilla pinnoilla on nyt hyvin organisoituneita PTFE-molekyylejä, jotka voivat liukua toistensa päällä.
Yllä on polytetrafluorieteenin esittely, polytetrafluorieteenistä voidaan valmistaa erilaisia tuotteita, olemme erikoistuneet ptfe-putkien valmistukseen,PTFE-letkujen valmistajat, tervetuloa ottamaan meihin yhteyttä
PTFE-letkuun liittyvät haut:
Julkaisun aika: 05.05.2021