Il politetrafluoroetilene (PTE) è probabilmente il fluoropolimero più utilizzato grazie a diverse caratteristiche che lo rendono un materiale ideale per un'ampia gamma di applicazioni. È più flessibile rispetto ad altri tubi simili e resiste a quasi tutti i prodotti chimici industriali.
L'intervallo di temperatura è approssimativamente compreso tra -330 °F e 500 °F, offrendo la più ampia gamma di temperature tra i fluoropolimeri. Inoltre, presenta eccellenti proprietà elettriche e bassa permeabilità magnetica. I tubi in PTFE sono i tubi da laboratorio più utilizzati e trovano impiego in applicazioni in cui la resistenza chimica e la purezza sono essenziali.PTFEha un coefficiente di attrito molto basso ed è una delle sostanze più "scivolose" conosciute
Caratteristiche:
Resina PTFE pura al 100%
Rispetto a FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, la maggior parte dei tubi in fluoropolimero flessibile
Chimicamente inerte, resistente a quasi tutti i prodotti chimici e solventi industriali.
Ampio intervallo di temperatura
Bassa penetrazione
Superficie liscia antiaderente
Coefficiente di attrito più basso
Eccellenti prestazioni elettriche
Non infiammabile
Non tossico
Applicazioni:
laboratorio
processo chimico
Apparecchiature di analisi e di processo
Monitoraggio delle emissioni
Bassa temperatura
alta temperatura
Elettricità
ozono
La struttura delle molecole di PTFE
Il politetrafluoroetilene (PTFE) è prodotto dalla polimerizzazione di molte molecole di tetrafluoroetilene.
Questo semplice diagramma del PTFE non mostra la struttura tridimensionale della molecola. Nella molecola più semplice del polietilene, lo scheletro carbonioso della molecola è collegato solo da atomi di idrogeno, e questa catena è molto flessibile: non è certamente una molecola lineare.
Tuttavia, nel politetrafluoroetilene, l'atomo di fluoro in un gruppo CF2 è abbastanza grande da interferire con l'atomo di fluoro sul gruppo adiacente. Bisogna ricordare che ogni atomo di fluoro ha 3 coppie di elettroni non condivisi che sporgono
L'effetto di ciò è quello di sopprimere la rotazione del legame singolo carbonio-carbonio. Gli atomi di fluoro tendono a disporsi in modo da essere il più lontano possibile dagli atomi di fluoro adiacenti. La rotazione tende a comportare collisioni tra coppie di elettroni non condivise tra atomi di fluoro su atomi di carbonio adiacenti, il che rende la rotazione energeticamente sfavorevole.
La forza repulsiva blocca la molecola in una forma a bastoncino e gli atomi di fluoro sono disposti in una spirale molto delicata: gli atomi di fluoro sono disposti a spirale attorno allo scheletro di carbonio. Queste strisce di piombo saranno compresse insieme come lunghe e sottili matite in una scatola
Questa disposizione a stretto contatto ha un'influenza importante sulle forze intermolecolari, come vedrete
Forze intermolecolari e punto di fusione del PTFE
Il punto di fusione del politetrafluoroetilene è indicato a 327 °C. Questo valore è piuttosto elevato per questo polimero, quindi devono esserci forze di van der Waals considerevoli tra le molecole.
Perché si afferma che le forze di van der Waals nel PTFE siano deboli?
La forza di dispersione di van der Waals è causata dai dipoli fluttuanti temporanei generati quando gli elettroni nella molecola si muovono. Poiché la molecola di PTFE è grande, ci si aspetterebbe una grande forza di dispersione perché ci sono molti elettroni che possono muoversi
In generale, più grande è la molecola, maggiore è il potere di dispersione
Tuttavia, il PTFE presenta un problema. Il fluoro è molto elettronegativo. Tende a legare saldamente gli elettroni nel legame carbonio-fluoro, così saldamente che gli elettroni non possono muoversi come si potrebbe pensare. Descriviamo il legame carbonio-fluoro come privo di forte polarizzazione.
Le forze di Van der Waals includono anche interazioni dipolo-dipolo. Ma nel politetrafluoroetilene (PTFE), ogni molecola è circondata da uno strato di atomi di fluoro leggermente caricati negativamente. In questo caso, l'unica interazione possibile tra le molecole è la repulsione reciproca!
Quindi la forza di dispersione è più debole di quanto si pensi e l'interazione dipolo-dipolo causerà repulsione. Non c'è da stupirsi che si dica che la forza di van der Waals nel PTFE sia molto debole. In realtà non si otterrà una forza repulsiva, perché l'influenza della forza di dispersione è maggiore di quella dell'interazione dipolo-dipolo, ma l'effetto netto è che la forza di van der Waals tenderà ad indebolirsi.
Ma il PTFE ha un punto di fusione molto elevato, quindi la forza che tiene unite le molecole deve essere molto forte.
Come può il PTFE avere un punto di fusione elevato?
Il PTFE è molto cristallino, nel senso che presenta un'ampia superficie e le molecole sono disposte in modo molto regolare. Ricordiamo che le molecole di PTFE possono essere immaginate come bastoncini allungati. Questi poli saranno strettamente raggruppati tra loro.
Ciò significa che, sebbene la molecola di PTFE non possa produrre dipoli temporanei di grandi dimensioni, i dipoli possono essere utilizzati in modo molto efficiente.
Quindi le forze di van der Waals nel PTFE sono deboli o forti?
Penso che possiate avere ragione entrambi! Se le catene di politetrafluoroetilene (PTFE) sono disposte in modo tale che non vi sia un contatto troppo ravvicinato tra di esse, la forza tra di esse sarà molto debole e il punto di fusione sarà molto basso.
Ma nel mondo reale, le molecole sono a stretto contatto. Le forze di Van der Waals potrebbero non essere così potenti come si potrebbe pensare, ma la struttura del PTFE fa sì che risentano maggiormente di queste forze, producendo legami intermolecolari complessivamente forti e punti di fusione elevati.
Ciò è in contrasto con altre forze, come la forza di interazione dipolo-dipolo, che viene ridotta solo di 23 volte, o due volte la distanza viene ridotta di 8 volte
Pertanto, l'impacchettamento compatto delle molecole a forma di bastoncino nel PTFE massimizza l'efficacia della dispersione
Le proprietà antiaderenti
Ecco perché l'acqua e l'olio non aderiscono alla superficie del PTFE e perché è possibile friggere le uova in una padella rivestita in PTFE senza che si attacchino.
È necessario considerare quali forze potrebbero fissare altre molecole sulla superficie diPTFEPuò includere qualche tipo di legame chimico, forza di van der Waals o legame a idrogeno
legame chimico
Il legame carbonio-fluoro è molto forte ed è impossibile che altre molecole raggiungano la catena di carbonio per provocare una reazione di sostituzione. È impossibile che si verifichi un legame chimico.
forze di van der Waals
Abbiamo visto che la forza di van der Waals nel PTFE non è molto forte e farà sì che il PTFE abbia un punto di fusione elevato, perché le molecole sono così vicine da avere un contatto molto efficace.
Ma la situazione è diversa per le altre molecole vicine alla superficie del PTFE. Molecole relativamente piccole (come le molecole d'acqua o di olio) avranno solo un contatto limitato con la superficie e genereranno solo una debole attrazione di van der Waals.
Una molecola di grandi dimensioni (come una proteina) non avrà una forma a bastoncino, quindi non vi sarà un contatto efficace sufficiente tra essa e la superficie per superare la bassa tendenza alla polarizzazione del PTFE.
In entrambi i casi, la forza di van der Waals tra la superficie del PTFE e gli oggetti circostanti è piccola e inefficace
legami a idrogeno
Le molecole di PTFE sulla superficie sono completamente avvolte da atomi di fluoro. Questi atomi di fluoro sono molto elettronegativi, quindi portano tutti un certo grado di carica negativa. Ogni atomo di fluoro ha anche 3 coppie di elettroni non condivisi sporgenti.
Queste sono le condizioni necessarie per la formazione di legami a idrogeno, come la coppia di elettroni non condivisa sul fluoro e l'atomo di idrogeno nell'acqua. Ma questo ovviamente non accadrà, altrimenti ci sarebbe una forte attrazione tra le molecole di PTFE e le molecole d'acqua, e l'acqua si attaccherebbe al PTFE.
Riepilogo
Non esiste un modo efficace per altre molecole di aderire con successo alla superficie del PTFE, pertanto quest'ultimo ha una superficie antiaderente.
Il basso attrito
Il coefficiente di attrito del PTFE è molto basso. Ciò significa che se si dispone di una superficie rivestita in PTFE, altri oggetti scivoleranno facilmente su di essa.
Di seguito una breve sintesi di quanto sta accadendo. Queste informazioni provengono da un articolo del 1992 intitolato "Attrito e usura del politetrafluoroetilene".
All'inizio dello scorrimento, la superficie in PTFE si rompe e la massa viene trasferita ovunque si stia scorrendo. Ciò significa che la superficie in PTFE si usurerà.
Man mano che lo scorrimento proseguiva, i blocchi si dispiegavano in sottili pellicole.
Allo stesso tempo, la superficie del PTFE viene tirata verso l'alto per formare uno strato organizzato.
Entrambe le superfici a contatto ora presentano molecole di PTFE ben organizzate che possono scorrere l'una sull'altra
Quanto sopra è un'introduzione al politetrafluoroetilene, il politetrafluoroetilene può essere trasformato in una varietà di prodotti, siamo specializzati nella produzione di tubi in ptfe,produttori di tubi flessibili in PTFE, benvenuti a comunicare con noi
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Data di pubblicazione: 5 maggio 2021