ポリテトラフルオロエチレン（ポリテトラフルオロエチレン）は、幅広い用途に理想的な材料となる特性を数多く備えているため、おそらく最も広く使用されているフッ素樹脂でしょう。他の類似のパイプよりも柔軟性があり、ほとんどすべての工業用化学物質に耐えることができます。
使用温度範囲は約-330°F～500°Fで、フッ素樹脂の中で最も広い温度範囲を誇ります。さらに、優れた電気特性と低い透磁率も備えています。PTFEチューブは、実験室用チューブとして最も広く使用されており、耐薬品性と純度が不可欠な用途に最適です。PTFE摩擦係数が非常に低く、最も滑りやすい物質の一つである。
特徴：
100％純粋なPTFE樹脂
FEP、PFA、HP PFA、UHP PFA、ETFE、ECTFE、ほとんどの柔軟なフッ素樹脂パイプと比較して
化学的に不活性で、ほとんどすべての工業用化学薬品や溶剤に耐性がある。
広い温度範囲
低浸透性
滑らかで焦げ付きにくい表面仕上げ
摩擦係数が最も低い
優れた電気性能
不燃性
無毒
アプリケーション:
研究室
化学プロセス
分析およびプロセス機器
排出ガス監視
低温
高温
電気
オゾン
PTFE分子の構造
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、多数のテトラフルオロエチレン分子の重合によって作られる。
この単純なPTFEの図は、分子の三次元構造を示していません。より単純な分子であるポリエチレンでは、分子の炭素骨格は水素原子のみで連結されており、この鎖は非常に柔軟です。つまり、決して直線状の分子ではありません。
しかし、ポリテトラフルオロエチレンでは、CF2基のフッ素原子は隣接する基のフッ素原子と干渉するほど大きい。フッ素原子にはそれぞれ3対の孤立電子が突き出ていることを覚えておく必要がある。
この効果は、炭素-炭素単結合の回転を抑制することである。フッ素原子は、隣接するフッ素原子からできるだけ遠ざかるように配置される傾向がある。回転は、隣接する炭素原子上のフッ素原子間の非共有電子対の衝突を伴う傾向があり、そのため回転はエネルギー的に不利となる。
反発力によって分子は棒状に固定され、フッ素原子は非常に緩やかな螺旋状に配列される。フッ素原子は炭素骨格の周りを螺旋状に配列される。これらの鉛の細片は、箱の中で細長い鉛筆のように押しつぶされる。
この密接な接触配置は分子間力に重要な影響を与えます。
PTFEの分子間力と融点
ポリテトラフルオロエチレンの融点は327℃とされている。これはこのポリマーとしてはかなり高い値なので、分子間には相当なファンデルワールス力が働いていると考えられる。
なぜ人々はPTFE中のファンデルワールス力が弱いと主張するのでしょうか？
ファンデルワールス分散力は、分子内の電子が動き回る際に発生する一時的な変動双極子によって引き起こされます。PTFE分子は大きいため、移動できる電子の数が多くなり、大きな分散力が働くことが予想されます。
一般的に、分子が大きいほど分散力は大きくなる。
しかし、PTFEには問題があります。フッ素は非常に電気陰性度が高いため、炭素-フッ素結合の電子を強く結合させ、電子が思うように動けなくなってしまうのです。そのため、炭素-フッ素結合は強い分極を持たないと表現されます。
ファンデルワールス力には双極子-双極子相互作用も含まれます。しかし、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）では、各分子がわずかに負に帯電したフッ素原子の層に囲まれています。この場合、分子間の相互作用は相互反発のみとなります。
つまり、分散力はあなたが考えているよりも弱く、双極子-双極子相互作用が反発を引き起こします。PTFEのファンデルワールス力が非常に弱いと言われるのも不思議ではありません。実際には反発力は発生しません。分散力の影響が双極子-双極子相互作用の影響よりも大きいからです。しかし、正味の効果としては、ファンデルワールス力が弱まる傾向があります。
しかし、PTFEは融点が非常に高いため、分子同士を結びつける力は非常に強くなければならない。
PTFEはなぜ高い融点を持つのでしょうか？
PTFEは非常に結晶性が高く、広い面積に分子が非常に規則的に配列しています。PTFE分子は細長い棒状構造と考えることができます。これらの棒は互いに密に集まっています。
これは、PTFE分子は非常に大きな一時的双極子を生成することはできないものの、双極子を非常に効率的に利用できることを意味する。
では、PTFEにおけるファンデルワールス力は弱いのでしょうか、それとも強いのでしょうか？
どちらも正しいと思います！ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）鎖が、鎖同士があまり密着しないように配置されている場合、鎖間の力は非常に弱くなり、融点は非常に低くなります。
しかし現実世界では、分子は密接に接触している。ファンデルワールス力は理論ほど強力ではないかもしれないが、PTFEの構造上、その影響が最も強く、結果として全体的に強い分子間結合と高い融点が生じる。
これは、双極子-双極子相互作用力などの他の力とは対照的である。双極子-双極子相互作用力は23分の1にしか減少しないか、距離が2倍になっても8分の1にしか減少しない。
したがって、PTFE中の棒状分子の密な充填は分散効果を最大化する。
焦げ付きにくい特性
これが、PTFEの表面に水や油が付着しない理由であり、PTFEコーティングされたフライパンで卵を焼いてもフライパンにくっつかない理由です。
他の分子を表面に固定する可能性のある力を考慮する必要がありますPTFE化学結合、ファンデルワールス力、または水素結合などが含まれる可能性があります。
化学結合
炭素-フッ素結合は非常に強く、他の分子が炭素鎖に到達して置換反応を起こすことは不可能です。化学結合が生じることは不可能です。
ファンデルワールス力
PTFEにおけるファンデルワールス力はそれほど強くなく、分子同士が非常に接近しているため効果的な接触が生じ、PTFEの融点が高くなるだけであることがわかった。
しかし、PTFE表面に近い他の分子の場合は事情が異なります。比較的小さな分子（水分子や油分子など）は表面との接触面積が小さく、ファンデルワールス力もわずかにしか発生しません。
タンパク質のような大きな分子は棒状ではないため、PTFEの低い分極傾向を克服するのに十分な有効接触が表面との間に得られない。
いずれにしても、PTFE表面と周囲の物体との間のファンデルワールス力は小さく、効果がない。
水素結合
表面のPTFE分子はフッ素原子によって完全に覆われています。これらのフッ素原子は非常に電気陰性度が高いため、それぞれが一定量の負電荷を帯びています。また、各フッ素原子には3対の突出した非共有電子対があります。
これらは、フッ素上の非共有電子対と水分子中の水素原子など、水素結合形成に必要な条件です。しかし、これは明らかに起こりません。もし起こるとすれば、PTFE分子と水分子の間に強い引力が働き、水がPTFEに付着してしまうからです。
まとめ
PTFEの表面には他の分子が効果的に付着する方法がないため、非粘着性の表面を持つ。
摩擦が少ない
PTFEの摩擦係数は非常に低い。つまり、PTFEでコーティングされた表面では、他のものが簡単に滑るということだ。
以下に、現状を簡単にまとめました。これは、1992年に発表された「ポリテトラフルオロエチレンの摩擦と摩耗」という論文からの抜粋です。
滑りが始まると、PTFE表面が破断し、質量が滑り面へと移動します。つまり、PTFE表面は摩耗するということです。
滑り続けるにつれて、ブロックは薄い膜状に展開していった。
同時に、PTFEの表面が引き抜かれ、規則的な層が形成される。
接触している両方の表面には、互いに滑り合うことができる整然としたPTFE分子が存在する。
以上がポリテトラフルオロエチレンの紹介です。ポリテトラフルオロエチレンは様々な製品に加工できます。当社はPTFEチューブの製造を専門としています。PTFEホースメーカーお気軽にお問い合わせください。
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投稿日時：2021年5月5日