פוליאטטראפלואורואתילן (polytetrafluoroethylene) הוא כנראה הפלואורופולימר הנפוץ ביותר משום שיש לו מספר מאפיינים שהופכים אותו לחומר אידיאלי למגוון רחב של יישומים. הוא גמיש יותר מצינורות דומים אחרים ויכול לעמוד כמעט בכל הכימיקלים התעשייתיים.
טווח הטמפרטורות נע בין -330°F ל-500°F בקירוב, ומספק את טווח הטמפרטורות הרחב ביותר מבין פלואורופולימרים. בנוסף, יש לו תכונות חשמליות מצוינות וחדירות מגנטית נמוכה. צינורות PTFE הם צינורות המעבדה הנפוצים ביותר ויישומים בהם עמידות כימית וטוהר חיוניים.PTFEבעל מקדם חיכוך נמוך מאוד והוא אחד החומרים ה"מחליקים" ביותר הידועים.
תכונות:
100% שרף PTFE טהור
בהשוואה ל-FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, רוב הצינורות הגמישים מסוג פלואורופולימר
אינרטי כימית, עמיד כמעט לכל הכימיקלים והממסים התעשייתיים
טווח טמפרטורות רחב
חדירה נמוכה
גימור משטח חלק שאינו נדבק
מקדם החיכוך הנמוך ביותר
ביצועים חשמליים מצוינים
לא דליק
לא רעיל
יישומים:
מַעבָּדָה
תהליך כימי
ציוד ניתוח ותהליך
ניטור פליטות
טמפרטורה נמוכה
טמפרטורה גבוהה
חַשְׁמַל
אוֹזוֹן
מבנה מולקולות PTFE
פולי-טטרפלואורואתילן (PTFE) מיוצר על ידי פילמור של מולקולות טטרפלואורואתילן רבות
דיאגרמת PTFE פשוטה זו אינה מציגה את המבנה התלת-ממדי של המולקולה. בפולי(אתילן) המולקולרי הפשוט יותר, עמוד השדרה הפחמני של המולקולה מחובר רק על ידי אטומי מימן, ושרשרת זו גמישה מאוד - היא בהחלט לא מולקולה ליניארית.
עם זאת, בפוליטטראפלואורואתילן, אטום הפלואור בקבוצת CF2 גדול מספיק כדי להפריע לאטום הפלואור בקבוצה הסמוכה. יש לזכור שלכל אטום פלואור יש 3 זוגות של אלקטרונים בודדים הבולטים החוצה.
ההשפעה של פעולה זו היא דיכוי הסיבוב של הקשר החד פחמן-פחמן. אטומי הפלואור נוטים להיות מסודרים כך שיהיו רחוקים ככל האפשר מאטומי הפלואור הסמוכים. סיבוב נוטה לכלול התנגשויות של זוגות בודדים בין אטומי פלואור על אטומי פחמן סמוכים - מה שהופך את הסיבוב ללא שלילי מבחינה אנרגטית.
כוח הדחייה נועל את המולקולה לצורת מוט, ואטומי הפלואור מסודרים בספירלה עדינה מאוד - אטומי הפלואור מסודרים בספירלה סביב עמוד השדרה הפחמני. רצועות העופרת הללו יידחסו יחד כמו עפרונות ארוכים ודקים בקופסה.
לסידור מגע קרוב זה יש השפעה חשובה על הכוחות הבין-מולקולריים, כפי שתראו
כוחות בין-מולקולריים ונקודת ההיתוך של PTFE
נקודת ההיתוך של פוליטרפלואורואתילן מצוטטת כ-327 מעלות צלזיוס. זוהי נקודת התכה גבוהה למדי עבור פולימר זה, ולכן חייבים להיות כוחות ואן דר ואלס ניכרים בין המולקולות.
מדוע אנשים טוענים שכוחות ואן דר ואלס ב-PTFE חלשים?
כוח הפיזור של ואן דר ואלס נגרם על ידי תנודות זמניות בדיפולים הנוצרות כאשר האלקטרונים במולקולה נעים. מכיוון שמולקולת PTFE גדולה, הייתם מצפים לכוח פיזור גדול מכיוון שיש הרבה אלקטרונים שיכולים לנוע.
המצב הכללי הוא שככל שהמולקולה גדולה יותר, כך כוח הפיזור גדול יותר
עם זאת, ל-PTFE יש בעיה. פלואור הוא אלקטרו-שלילי מאוד. הוא נוטה לקשור את האלקטרונים בקשר פחמן-פלואור חזק זה לזה, בצורה כה חזקה שהאלקטרונים אינם יכולים לנוע כפי שאתם חושבים. אנו מתארים את קשר הפחמן-פלואור כקשר חסר קיטוב חזק.
כוחות ואן דר ואלס כוללים גם אינטראקציות דיפול-דיפול. אבל בפוליטטראפלואורואתילן (PTFE), כל מולקולה מוקפת בשכבה של אטומי פלואור בעלי מטען שלילי קל. במקרה זה, האינטראקציה היחידה האפשרית בין המולקולות היא דחייה הדדית!
אז כוח הפיזור חלש יותר ממה שאתם חושבים, והאינטראקציה דיפול-דיפול תגרום לדחייה. אין פלא שאנשים אומרים שכוח ואן דר ואלס ב-PTFE חלש מאוד. לא תקבלו בפועל את כוח הדחייה, כי ההשפעה של כוח הפיזור גדולה יותר מזו של האינטראקציה דיפול-דיפול, אבל התוצאה הסופית היא שכוח ואן דר ואלס יטה להיחלש.
אבל ל-PTFE יש נקודת התכה גבוהה מאוד, כך שהכוח שמחזיק את המולקולות יחד חייב להיות חזק מאוד.
כיצד יכולה PTFE להיות בעלת נקודת התכה גבוהה?
PTFE הוא גבישי מאוד, במובן זה יש שטח גדול, המולקולות נמצאות בסידור קבוע מאוד. זכרו, ניתן לחשוב על מולקולות PTFE כמוטות מוארכים. קטבים אלה יהיו מקובצים יחד בצפיפות.
משמעות הדבר היא שלמרות שמולקולת ה-ptfe אינה יכולה לייצר דיפולים זמניים גדולים באמת, ניתן להשתמש בדיפולים ביעילות רבה.
אז האם כוחות ואן דר ואלס ב-PTFE חלשים או חזקים?
אני חושב ששניכם יכולים להיות צודקים! אם שרשראות הפוליטטראפלואורואתילן (PTFE) מסודרות בצורה כזו שלא יהיה מגע קרוב מדי ביניהן, הכוח ביניהן יהיה חלש מאוד ונקודת ההיתוך תהיה נמוכה מאוד.
אבל בעולם האמיתי, מולקולות נמצאות במגע הדוק. כוחות ואן דר ואלס אולי לא חזקים כפי שהם עשויים להיות, אבל המבנה של PTFE גורם להם להרגיש את ההשפעה הגדולה ביותר, ולייצר קשרים בין-מולקולריים חזקים בסך הכל ונקודות התכה גבוהות.
זאת בניגוד לכוחות אחרים, כמו כוח האינטראקציה דיפול-דיפול, שמצטמצם רק פי 23, או שהמרחק מצטמצם פי 8.
לכן, האריזה הצפופה של מולקולות בצורת מוט ב-PTFE ממקסמת את יעילות הפיזור
תכונות נון-סטיק
זו הסיבה שמים ושמן לא נדבקים לפני השטח של PTFE, ומדוע ניתן לטגן ביצים במחבת מצופה PTFE מבלי להידבק למחבת
עליך לשקול אילו כוחות עשויים לקבע מולקולות אחרות על פני השטח שלPTFEזה עשוי לכלול סוג כלשהו של קשר כימי, כוח ואן דר ואלס או קשר מימן
קשר כימי
קשר הפחמן-פלואור חזק מאוד, ואי אפשר שמולקולות אחרות יגיעו לשרשרת הפחמן כדי לגרום לתגובת החלפה כלשהי. אי אפשר שיתרחש קשר כימי.
כוחות ואן דר ואלס
ראינו שכוח ואן דר ואלס ב-PTFE אינו חזק במיוחד, והוא רק יגרום ל-PTFE להיות בעל נקודת התכה גבוהה, מכיוון שהמולקולות כה קרובות ביניהן שיש ביניהן מגע יעיל מאוד.
אבל זה שונה לגבי מולקולות אחרות הקרובות לפני השטח של PTFE. מולקולות קטנות יחסית (כגון מולקולות מים או מולקולות שמן) יקיימו מגע קטן בלבד עם פני השטח, ותיווצר רק כמות קטנה של משיכה של ואן דר ואלס.
מולקולה גדולה (כגון חלבון) לא תהיה בצורת מוט, ולכן אין מספיק מגע יעיל בינה לבין פני השטח כדי להתגבר על הנטייה לקיטוב נמוך של PTFE.
כך או כך, כוח ואן דר ואלס בין פני השטח של ה-PTFE לבין הדברים שמסביב הוא קטן ולא יעיל.
קשרי מימן
מולקולות ה-PTFE על פני השטח עטופות לחלוטין באטומי פלואור. אטומי פלואור אלה הם אלקטרו-שליליים מאוד, ולכן כולם נושאים מידה מסוימת של מטען שלילי. לכל פלואור יש גם 3 זוגות של אלקטרונים בודדים בולטים.
אלו הם התנאים הנדרשים להיווצרות קשרי מימן, כמו זוג בודד על פלואור ועל אטום המימן במים. אבל זה כמובן לא יקרה, אחרת תהיה משיכה חזקה בין מולקולות ה-PTFE למולקולות המים, והמים יידבקו ל-PTFE.
תַקצִיר
אין דרך יעילה עבור מולקולות אחרות להיקשר בהצלחה לפני השטח של PTFE, ולכן יש לו משטח שאינו נדבק.
החיכוך הנמוך
מקדם החיכוך של PTFE נמוך מאוד. משמעות הדבר היא שאם יש לכם משטח מצופה ב-PTFE, דברים אחרים יחליקו עליו בקלות.
להלן סיכום קצר של מה שקורה. זה לקוח ממאמר משנת 1992 שכותרתו "חיכוך ובלאי של פוליאטטראפלואורואתילן".
בתחילת ההחלקה, משטח ה-PTFE נשבר והמסה מועברת למקום בו הוא מחליק. משמעות הדבר היא שמשטח ה-PTFE יתבלה.
ככל שההחלקה נמשכה, הבלוקים התפתחו לשכבות דקות.
במקביל, פני השטח של ה-PTFE נמשכים החוצה ליצירת שכבה מאורגנת.
שני המשטחים הנמצאים במגע כעת מכילים מולקולות PTFE מאורגנות היטב שיכולות להחליק זו על זו.
האמור לעיל הוא הצגת פולי-טטרפלואורואתילן, ניתן לייצר מגוון מוצרים מפולי-טטרפלואורואתילן, אנו מתמחים בייצור צינורות PTFE.יצרני צינורות ptfe, מוזמנים לתקשר איתנו
חיפושים הקשורים לצינור ptfe:
זמן פרסום: 5 במאי 2021