पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (polytetrafluoroethylene) संभवतः सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला फ्लोरोपॉलिमर है क्योंकि इसमें कई ऐसी विशेषताएं हैं जो इसे विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती हैं। यह अन्य समान पाइपों की तुलना में अधिक लचीला होता है और लगभग सभी औद्योगिक रसायनों का प्रतिरोध कर सकता है।
इसका तापमान लगभग -330°F से 500°F तक होता है, जो फ्लोरोपॉलिमर में सबसे व्यापक तापमान सीमा प्रदान करता है। इसके अलावा, इसमें उत्कृष्ट विद्युत गुण और कम चुंबकीय पारगम्यता होती है। PTFE ट्यूबिंग प्रयोगशालाओं में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली ट्यूबिंग है और इसका उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां रासायनिक प्रतिरोध और शुद्धता आवश्यक होती है।पीटीएफईइसका घर्षण गुणांक बहुत कम होता है और यह ज्ञात सबसे फिसलनशील पदार्थों में से एक है।
विशेषताएँ:
100% शुद्ध पीटीएफई राल
FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE और अधिकांश लचीले फ्लोरोपॉलिमर पाइपों की तुलना में
रासायनिक रूप से निष्क्रिय, लगभग सभी औद्योगिक रसायनों और विलायकों के प्रति प्रतिरोधी
तापमान की विस्तृत श्रृंखला
कम पैठ
चिकनी, नॉन-स्टिक सतह फिनिश
सबसे कम घर्षण गुणांक
उत्कृष्ट विद्युत प्रदर्शन
गैर ज्वलनशील
गैर-विषाक्त
आवेदन:
प्रयोगशाला
रासायनिक प्रक्रिया
विश्लेषण और प्रक्रिया उपकरण
उत्सर्जन निगरानी
हल्का तापमान
उच्च तापमान
बिजली
ओजोन
पीटीएफई अणुओं की संरचना
पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई) का निर्माण कई टेट्राफ्लोरोएथिलीन अणुओं के बहुलकीकरण द्वारा किया जाता है।
यह सरल PTFE आरेख अणु की त्रि-आयामी संरचना को नहीं दर्शाता है। सरल आणविक पॉली (एथिलीन) में, अणु की कार्बन श्रृंखला केवल हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़ी होती है, और यह श्रृंखला बहुत लचीली होती है - यह निश्चित रूप से एक रेखीय अणु नहीं है।
हालांकि, पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन में, CF2 समूह में फ्लोरीन परमाणु इतना बड़ा होता है कि वह बगल वाले समूह के फ्लोरीन परमाणु के साथ अभिक्रिया करता है। आपको याद रखना होगा कि प्रत्येक फ्लोरीन परमाणु में तीन युग्म अकेले इलेक्ट्रॉन होते हैं।
इसका प्रभाव कार्बन-कार्बन एकल बंध के घूर्णन को दबाना है। फ्लोरीन परमाणु इस प्रकार व्यवस्थित होते हैं कि वे आसन्न फ्लोरीन परमाणुओं से यथासंभव दूर रहें। घूर्णन में आसन्न कार्बन परमाणुओं पर स्थित फ्लोरीन परमाणुओं के बीच एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म की टक्करें शामिल होती हैं, जिससे ऊर्जा की दृष्टि से घूर्णन प्रतिकूल हो जाता है।
प्रतिकर्षण बल अणु को छड़ के आकार में स्थिर कर देता है, और फ्लोरीन परमाणु एक बहुत ही कोमल सर्पिल में व्यवस्थित होते हैं—फ्लोरीन परमाणु कार्बन संरचना के चारों ओर एक सर्पिल में व्यवस्थित होते हैं। इन सीसे की पट्टियों को एक डिब्बे में लंबी, पतली पेंसिल की तरह एक साथ दबाया जाएगा।
जैसा कि आप देखेंगे, इस निकट संपर्क व्यवस्था का अंतर-आणविक बलों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
अंतर-आणविक बल और पीटीएफई का गलनांक
पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन का गलनांक 327°C बताया गया है। इस बहुलक के लिए यह काफी उच्च है, इसलिए अणुओं के बीच पर्याप्त वैन डेर वाल्स बल होना आवश्यक है।
लोग ऐसा क्यों दावा करते हैं कि पीटीएफई में वैन डेर वाल्स बल कमजोर होते हैं?
वैन डेर वाल्स प्रकीर्णन बल अणु में इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण उत्पन्न होने वाले अस्थायी रूप से अस्थिर द्विध्रुवों के कारण होता है। चूंकि पीटीएफई अणु बड़ा होता है, इसलिए आप एक बड़े प्रकीर्णन बल की अपेक्षा करेंगे क्योंकि इसमें बहुत सारे इलेक्ट्रॉन गति कर सकते हैं।
सामान्यतः, अणु जितना बड़ा होता है, उसकी विक्षेपण शक्ति उतनी ही अधिक होती है।
हालांकि, पीटीएफई में एक समस्या है। फ्लोरीन अत्यधिक विद्युतऋणात्मक होता है। यह कार्बन-फ्लोरीन बंध में इलेक्ट्रॉनों को कसकर बांध लेता है, इतना कसकर कि इलेक्ट्रॉन आपकी सोच के अनुसार गति नहीं कर सकते। हम कार्बन-फ्लोरीन बंध को प्रबल ध्रुवीकरण रहित बंध के रूप में वर्णित करते हैं।
वैन डेर वाल्स बलों में द्विध्रुव-द्विध्रुव अंतःक्रियाएं भी शामिल होती हैं। लेकिन पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई) में, प्रत्येक अणु हल्के ऋणात्मक आवेश वाले फ्लोरीन परमाणुओं की एक परत से घिरा होता है। इस स्थिति में, अणुओं के बीच एकमात्र संभव अंतःक्रिया पारस्परिक प्रतिकर्षण है!
इसलिए, विक्षेपण बल आपकी सोच से कहीं अधिक कमजोर है, और द्विध्रुव-द्विध्रुव अंतःक्रिया के कारण प्रतिकर्षण होगा। इसीलिए लोग कहते हैं कि पीटीएफई में वैन डेर वाल्स बल बहुत कमजोर होता है। वास्तव में आपको प्रतिकर्षण बल नहीं मिलेगा, क्योंकि विक्षेपण बल का प्रभाव द्विध्रुव-द्विध्रुव अंतःक्रिया से अधिक होता है, लेकिन कुल मिलाकर वैन डेर वाल्स बल कमजोर होने लगता है।
लेकिन पीटीएफई का गलनांक बहुत अधिक होता है, इसलिए अणुओं को एक साथ बांधे रखने वाला बल बहुत मजबूत होना चाहिए।
पीटीएफई का गलनांक इतना अधिक कैसे हो सकता है?
PTFE अत्यधिक क्रिस्टलीय होता है, इस अर्थ में इसका क्षेत्रफल बड़ा होता है और अणु बहुत ही नियमित क्रम में व्यवस्थित होते हैं। ध्यान रहे, PTFE अणुओं को लंबी छड़ों के रूप में समझा जा सकता है। ये छड़ें आपस में घनी तरह से गुच्छे के रूप में जुड़ी होती हैं।
इसका अर्थ यह है कि यद्यपि पीटीएफई अणु वास्तव में बड़े अस्थायी द्विध्रुव उत्पन्न नहीं कर सकता, फिर भी इन द्विध्रुवों का उपयोग बहुत कुशलतापूर्वक किया जा सकता है।
तो क्या पीटीएफई में वैन डेर वाल्स बल कमजोर होते हैं या मजबूत?
मुझे लगता है कि आप दोनों सही हो सकते हैं! यदि पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (PTFE) श्रृंखलाओं को इस प्रकार व्यवस्थित किया जाए कि उनके बीच बहुत अधिक निकट संपर्क न हो, तो उनके बीच बल बहुत कमजोर होगा और गलनांक बहुत कम होगा।
लेकिन वास्तविक दुनिया में, अणु एक दूसरे के निकट संपर्क में होते हैं। वैन डेर वाल्स बल शायद उतने शक्तिशाली न हों जितने होने चाहिए, लेकिन पीटीएफई की संरचना के कारण उन पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है, जिससे समग्र रूप से मजबूत अंतर-आणविक बंधन और उच्च गलनांक उत्पन्न होते हैं।
यह अन्य बलों के विपरीत है, जैसे कि द्विध्रुव-द्विध्रुव अंतःक्रिया बल, जो केवल 23 गुना कम होता है, या दूरी का दोगुना 8 गुना कम हो जाता है।
इसलिए, पीटीएफई में छड़ के आकार के अणुओं की सघन पैकिंग फैलाव की प्रभावशीलता को अधिकतम करती है।
नॉन-स्टिक गुण
इसी वजह से पानी और तेल पीटीएफई की सतह पर नहीं चिपकते, और इसी वजह से आप पीटीएफई लेपित पैन में अंडे तल सकते हैं बिना उन्हें पैन से चिपकाए।
आपको इस बात पर विचार करना होगा कि कौन से बल अन्य अणुओं को सतह पर स्थिर कर सकते हैं।पीटीएफईइसमें किसी प्रकार का रासायनिक बंधन, वैन डेर वाल्स बल या हाइड्रोजन बंधन शामिल हो सकता है।
रासायनिक बंधन
कार्बन-फ्लोरिन बंध अत्यंत मजबूत होता है, और किसी अन्य अणु के लिए कार्बन श्रृंखला तक पहुँचकर प्रतिस्थापन अभिक्रिया कराना असंभव है। रासायनिक बंध का बनना असंभव है।
वैन डेर वाल्स बल
हमने देखा है कि पीटीएफई में वैन डेर वाल्स बल बहुत मजबूत नहीं होता है, और यह केवल पीटीएफई के उच्च गलनांक का कारण बनेगा, क्योंकि अणु इतने करीब होते हैं कि उनका बहुत प्रभावी संपर्क होता है।
लेकिन पीटीएफई की सतह के निकट स्थित अन्य अणुओं के लिए स्थिति अलग है। अपेक्षाकृत छोटे अणु (जैसे जल अणु या तेल अणु) सतह के साथ बहुत कम संपर्क में आते हैं, और वैन डेर वाल्स आकर्षण भी बहुत कम मात्रा में उत्पन्न होता है।
एक बड़ा अणु (जैसे प्रोटीन) छड़ के आकार का नहीं होगा, इसलिए पीटीएफई की कम ध्रुवीकरण प्रवृत्ति को दूर करने के लिए सतह और इसके बीच पर्याप्त प्रभावी संपर्क नहीं होता है।
दोनों ही स्थितियों में, पीटीएफई की सतह और आसपास की चीजों के बीच वैन डेर वाल्स बल कम और अप्रभावी होता है।
हाइड्रोजन बंध
सतह पर मौजूद PTFE अणु फ्लोरीन परमाणुओं से पूरी तरह घिरे होते हैं। ये फ्लोरीन परमाणु अत्यधिक विद्युतऋणात्मक होते हैं, इसलिए इन सभी पर एक निश्चित मात्रा में ऋणात्मक आवेश होता है। प्रत्येक फ्लोरीन में 3 युग्म उभरे हुए एकाकी इलेक्ट्रॉन भी होते हैं।
ये हाइड्रोजन बंधों के निर्माण के लिए आवश्यक परिस्थितियाँ हैं, जैसे कि फ्लोरीन पर मौजूद अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म और जल में मौजूद हाइड्रोजन परमाणु। लेकिन स्पष्ट रूप से ऐसा नहीं होगा, अन्यथा पीटीएफई अणुओं और जल अणुओं के बीच प्रबल आकर्षण उत्पन्न होगा और जल पीटीएफई से चिपक जाएगा।
सारांश
अन्य अणुओं के लिए पीटीएफई की सतह से सफलतापूर्वक जुड़ने का कोई प्रभावी तरीका नहीं है, इसलिए इसकी सतह चिपकने वाली नहीं होती है।
कम घर्षण
पीटीएफई का घर्षण गुणांक बहुत कम होता है। इसका मतलब यह है कि यदि किसी सतह पर पीटीएफई की परत चढ़ी हो, तो उस पर अन्य वस्तुएं आसानी से फिसल जाएंगी।
नीचे जो कुछ हो रहा है उसका संक्षिप्त विवरण दिया गया है। यह 1992 के एक शोध पत्र से लिया गया है जिसका शीर्षक है "पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन का घर्षण और टूट-फूट"।
फिसलने की शुरुआत में, पीटीएफई की सतह टूट जाती है और द्रव्यमान उस दिशा में स्थानांतरित हो जाता है जहाँ वह फिसल रहा होता है। इसका मतलब है कि पीटीएफई की सतह घिस जाएगी।
जैसे-जैसे खिसकना जारी रहा, ब्लॉक पतली फिल्मों में तब्दील होते गए।
साथ ही, पीटीएफई की सतह को खींचकर एक व्यवस्थित परत बनाई जाती है।
अब संपर्क में आने वाली दोनों सतहों पर सुव्यवस्थित PTFE अणु मौजूद हैं जो एक दूसरे पर फिसल सकते हैं।
उपरोक्त पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन का परिचय है, पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन से विभिन्न प्रकार के उत्पाद बनाए जा सकते हैं, हम पीटीएफई ट्यूब बनाने में विशेषज्ञ हैं।पीटीएफई होज़ निर्माताहमसे संपर्क करने के लिए आपका स्वागत है।
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पोस्ट करने का समय: 05 मई 2021