पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीन (polytetrafluoroethylene) हे बहुधा सर्वाधिक वापरले जाणारे फ्लुरोपॉलिमर आहे, कारण त्यात अशी अनेक वैशिष्ट्ये आहेत जी त्याला विविध प्रकारच्या उपयोगांसाठी एक आदर्श सामग्री बनवतात. ते इतर तत्सम पाईप्सपेक्षा अधिक लवचिक आहे आणि जवळजवळ सर्व औद्योगिक रसायनांना प्रतिकार करू शकते.
याचे तापमान सुमारे -३३०°F ते ५००°F पर्यंत असते, ज्यामुळे फ्लोरोपॉलिमरमध्ये ही सर्वात विस्तृत तापमान श्रेणी उपलब्ध होते. याव्यतिरिक्त, यात उत्कृष्ट विद्युत गुणधर्म आणि कमी चुंबकीय पारगम्यता आहे. पीटीएफई ट्यूबिंग हे प्रयोगशाळेतील सर्वाधिक वापरले जाणारे ट्यूबिंग आहे आणि ज्या अनुप्रयोगांमध्ये रासायनिक प्रतिकारशक्ती आणि शुद्धता अत्यावश्यक असते, तिथे याचा वापर होतो.पीटीएफईत्याचा घर्षण गुणांक खूप कमी असतो आणि तो ज्ञात असलेल्या सर्वात जास्त घसरणाऱ्या पदार्थांपैकी एक आहे.
वैशिष्ट्ये:
१००% शुद्ध पीटीएफई रेझिन
FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE यांच्या तुलनेत, सर्वात लवचिक फ्लोरोपॉलिमर पाईप्स
रासायनिक दृष्ट्या निष्क्रिय, जवळजवळ सर्व औद्योगिक रसायने आणि द्रावकांना प्रतिरोधक
विस्तृत तापमान श्रेणी
कमी प्रवेश
गुळगुळीत नॉन-स्टिक पृष्ठभाग
सर्वात कमी घर्षण गुणांक
उत्कृष्ट विद्युत कामगिरी
अज्वलनशील
बिनविषारी
अनुप्रयोग:
प्रयोगशाळा
रासायनिक प्रक्रिया
विश्लेषण आणि प्रक्रिया उपकरणे
उत्सर्जन निरीक्षण
कमी तापमान
उच्च तापमान
वीज
ओझोन
पीटीएफई रेणूंची रचना
पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीन (PTFE) हे अनेक टेट्राफ्लुरोएथिलीन रेणूंच्या बहुलकीकरणाने बनवले जाते.
ही साधी PTFE आकृती रेणूची त्रिमितीय रचना दाखवत नाही. सोप्या रेण्वीय पॉली(इथिलीन)मध्ये, रेणूचा कार्बन कणा केवळ हायड्रोजन अणूंनी जोडलेला असतो आणि ही साखळी खूप लवचिक असते - तो निश्चितपणे एक रेषीय रेणू नाही.
मात्र, पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीनमध्ये, CF2 गटातील फ्लुरिन अणू इतका मोठा असतो की तो लगतच्या गटातील फ्लुरिन अणूच्या कार्यात अडथळा आणतो. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की प्रत्येक फ्लुरिन अणूवर एकाकी इलेक्ट्रॉनच्या ३ जोड्या बाहेर डोकावत असतात.
याचा परिणाम म्हणजे कार्बन-कार्बन एकल बंधाचे परिभ्रमण दाबले जाते. फ्लोरीन अणूंची मांडणी लगतच्या फ्लोरीन अणूंपासून शक्य तितकी दूर राहील अशा प्रकारे केली जाते. परिभ्रमणामध्ये लगतच्या कार्बन अणूंवरील फ्लोरीन अणूंमध्ये लोन-पेअरच्या टक्करांचा समावेश असतो, ज्यामुळे हे परिभ्रमण ऊर्जादृष्ट्या प्रतिकूल बनते.
प्रतिकर्षण शक्ती रेणूला दांड्याच्या आकारात बंदिस्त करते, आणि फ्लोरीनचे अणू कार्बनच्या मुख्य सांगाड्याभोवती एका अतिशय सौम्य सर्पिलाकारात रचलेले असतात. या शिशाच्या पट्ट्या एका खोक्यात लांब, पातळ पेन्सिलींप्रमाणे एकत्र दाबल्या जातील.
या घनिष्ठ संपर्काच्या व्यवस्थेचा आंतररेणवीय बलांवर महत्त्वाचा प्रभाव पडतो, हे तुमच्या लक्षात येईल.
आंतररेणवीय बल आणि पीटीएफईचा वितळणांक
पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीनचा वितळणांक ३२७°C सांगितला जातो. या पॉलिमरसाठी हा तापमान खूप जास्त आहे, त्यामुळे रेणूंमध्ये लक्षणीय व्हॅन डर वाल्स बल असले पाहिजे.
पीटीएफईमधील व्हॅन डर वाल्स बल कमकुवत आहेत असा दावा लोक का करतात?
रेणूमधील इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीमुळे निर्माण होणाऱ्या तात्पुरत्या अस्थिर डायपोलमुळे व्हॅन डर वाल्स डिस्पर्शन फोर्स तयार होतो. पीटीएफई (PTFE) रेणू मोठा असल्यामुळे, त्यात हालचाल करू शकणारे बरेच इलेक्ट्रॉन असतात, त्यामुळे मोठ्या डिस्पर्शन फोर्सची अपेक्षा असते.
सर्वसाधारणपणे असे घडते की, रेणू जेवढा मोठा असतो, तेवढी त्याची प्रकीर्णन शक्ती जास्त असते.
मात्र, PTFE मध्ये एक समस्या आहे. फ्लोरीन अत्यंत ऋणविद्युत आहे. कार्बन-फ्लोरीन बंधातील इलेक्ट्रॉन्सना ते इतके घट्ट बांधून ठेवते की, तुम्हाला वाटते त्याप्रमाणे इलेक्ट्रॉन्स हलू शकत नाहीत. त्यामुळे, कार्बन-फ्लोरीन बंधामध्ये तीव्र ध्रुवीकरण नसते असे आपण वर्णन करतो.
व्हॅन डर वाल्स बलांमध्ये डायपोल-डायपोल आंतरक्रियांचाही समावेश होतो. परंतु पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीन (PTFE) मध्ये, प्रत्येक रेणू किंचित ऋणभारित फ्लुरिन अणूंच्या थराने वेढलेला असतो. या प्रकरणात, रेणूंमधील एकमेव शक्य आंतरक्रिया म्हणजे परस्पर प्रतिकर्षण!
म्हणून, विक्षेपण बल तुमच्या अपेक्षेपेक्षा कमकुवत असते आणि द्विध्रुव-द्विध्रुव आंतरक्रियेमुळे प्रतिकर्षण निर्माण होते. म्हणूनच लोक म्हणतात की PTFE मधील व्हॅन डर वाल्स बल खूप कमकुवत असते. तुम्हाला प्रत्यक्षात प्रतिकर्षण बल जाणवणार नाही, कारण विक्षेपण बलाचा प्रभाव द्विध्रुव-द्विध्रुव आंतरक्रियेपेक्षा जास्त असतो, परंतु याचा निव्वळ परिणाम असा होतो की व्हॅन डर वाल्स बल कमकुवत होण्याकडे कल असतो.
परंतु PTFE चा वितळणांक खूप उच्च असतो, त्यामुळे रेणूंना एकत्र धरून ठेवणारे बल खूप मजबूत असले पाहिजे.
पीटीएफईचा वितळणांक उच्च कसा असू शकतो?
पीटीएफई (PTFE) अत्यंत स्फटिकमय असते, म्हणजेच त्यात एक मोठे क्षेत्र असते आणि रेणूंची रचना अतिशय नियमित असते. लक्षात ठेवा, पीटीएफईच्या रेणूंना लांबट दांड्यांसारखे मानले जाऊ शकते. हे दांडे एकमेकांच्या अगदी जवळ एकत्र जमलेले असतील.
याचा अर्थ असा की, जरी पीटीएफई रेणू खूप मोठे तात्पुरते द्विध्रुव निर्माण करू शकत नसला तरी, त्या द्विध्रुवांचा वापर अत्यंत कार्यक्षमतेने केला जाऊ शकतो.
तर मग PTFE मधील व्हॅन डर वाल्स बल दुर्बल आहेत की प्रबल?
मला वाटते की तुम्ही दोन्ही बरोबर असू शकता! जर पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीन (PTFE) च्या साखळ्यांची रचना अशा प्रकारे केली असेल की त्यांच्यात खूप जवळचा संपर्क नसेल, तर त्यांच्यातील बल खूप कमकुवत असेल आणि वितळणबिंदू खूप कमी असेल.
पण वास्तविक जगात, रेणू एकमेकांच्या जवळच्या संपर्कात असतात. व्हॅन डर वाल्स बल कदाचित तितके शक्तिशाली नसतील, पण PTFE च्या रचनेमुळे त्यांचा सर्वाधिक प्रभाव जाणवतो, ज्यामुळे एकूणच मजबूत आंतररेणवीय बंध आणि उच्च वितलन बिंदू निर्माण होतात.
हे इतर बलांच्या विरुद्ध आहे, जसे की डायपोल-डायपोल आंतरक्रिया बल, जे केवळ २३ पटीने कमी होते, किंवा दुप्पट अंतर ८ पटीने कमी होते.
त्यामुळे, PTFE मधील दंडगोलाकार रेणूंची घट्ट मांडणी विखुरण्याची परिणामकारकता वाढवते.
न चिकटणारे गुणधर्म
यामुळेच पाणी आणि तेल PTFE च्या पृष्ठभागाला चिकटत नाही आणि म्हणूनच तुम्ही PTFE-कोटेड पॅनमध्ये अंडी तळू शकता, ती पॅनला चिकटत नाहीत.
पृष्ठभागावर इतर रेणूंना स्थिर ठेवू शकणाऱ्या शक्ती कोणत्या असू शकतात याचा विचार करणे आवश्यक आहे.पीटीएफईत्यामध्ये कोणत्यातरी प्रकारचा रासायनिक बंध, व्हॅन डर वाल्स बल किंवा हायड्रोजन बंध यांचा समावेश असू शकतो.
रासायनिक बंध
कार्बन-फ्लोरिन बंध खूप मजबूत असतो आणि कोणतीही प्रतिस्थापन अभिक्रिया घडवून आणण्यासाठी इतर कोणत्याही रेणूंना कार्बन साखळीपर्यंत पोहोचणे अशक्य असते. त्यामुळे रासायनिक बंध तयार होणे अशक्य आहे.
व्हॅन डर वाल्स बल
आपण पाहिले आहे की PTFE मधील व्हॅन डर वाल्स बल फारसे मजबूत नसते आणि त्यामुळे PTFE चा वितळणांक उच्च असतो, कारण त्याचे रेणू इतके जवळ असतात की त्यांचा खूप प्रभावी संपर्क होतो.
परंतु PTFE च्या पृष्ठभागाजवळ असलेल्या इतर रेणूंसाठी हे वेगळे आहे. तुलनेने लहान रेणूंचा (जसे की पाण्याचे रेणू किंवा तेलाचे रेणू) पृष्ठभागाशी फक्त थोडाच संपर्क येतो आणि फक्त थोड्या प्रमाणात व्हॅन डर वाल्स आकर्षण निर्माण होते.
एक मोठा रेणू (जसे की प्रथिने) दंडगोलाकार नसतो, त्यामुळे PTFE च्या कमी ध्रुवीकरण प्रवृत्तीवर मात करण्यासाठी त्याचा पृष्ठभागाशी पुरेसा प्रभावी संपर्क होत नाही.
दोन्ही परिस्थितीत, पीटीएफईच्या पृष्ठभाग आणि सभोवतालच्या वस्तूंमधील व्हॅन डर वाल्स बल कमी आणि अप्रभावी असते.
हायड्रोजन बंध
पृष्ठभागावरील PTFE चे रेणू फ्लोरीन अणूंनी पूर्णपणे वेढलेले असतात. हे फ्लोरीन अणू अत्यंत ऋणविद्युत असतात, त्यामुळे त्या सर्वांवर विशिष्ट प्रमाणात ऋण प्रभार असतो. तसेच, प्रत्येक फ्लोरीनवर बाहेर डोकावणाऱ्या एकल इलेक्ट्रॉनच्या ३ जोड्या असतात.
हायड्रोजन बंध तयार होण्यासाठी ह्या परिस्थिती आवश्यक आहेत, जसे की फ्लोरीनवरील लोन पेअर आणि पाण्यातील हायड्रोजन अणू. पण हे साहजिकच घडणार नाही, अन्यथा पीटीएफईचे रेणू आणि पाण्याचे रेणू यांच्यात तीव्र आकर्षण निर्माण होईल आणि पाणी पीटीएफईला चिकटेल.
सारांश
इतर रेणूंना PTFE च्या पृष्ठभागावर यशस्वीपणे चिकटण्याचा कोणताही प्रभावी मार्ग नाही, त्यामुळे त्याचा पृष्ठभाग न चिकटणारा असतो.
कमी घर्षण
पीटीएफईचा घर्षण गुणांक खूप कमी असतो. याचा अर्थ असा की, जर एखाद्या पृष्ठभागावर पीटीएफईचा लेप असेल, तर त्यावर इतर वस्तू सहज घसरतील.
काय घडत आहे याचा संक्षिप्त सारांश खाली दिला आहे. हा मजकूर "Friction and Wear of Polytetrafluoroethylene" नावाच्या १९९२ च्या एका शोधनिबंधातून घेतला आहे.
घर्षणाच्या सुरुवातीला, PTFE पृष्ठभाग तुटतो आणि वस्तुमान ज्या दिशेने घर्षण होत असते, त्या दिशेने हस्तांतरित होते. याचा अर्थ असा की PTFE पृष्ठभाग झिजेल.
जसजसे सरकणे चालू राहिले, तसतसे ते ठोकळे उलगडून पातळ पटलांमध्ये रूपांतरित झाले.
त्याच वेळी, PTFE चा पृष्ठभाग बाहेर खेचला जातो आणि एक संघटित थर तयार होतो.
संपर्कात असलेल्या दोन्ही पृष्ठभागांवर आता सुव्यवस्थित PTFE रेणू आहेत जे एकमेकांवर सरकू शकतात.
वरील माहिती पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीनची ओळख आहे. पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीनपासून विविध उत्पादने बनवता येतात, आम्ही पीटीएफई ट्यूब बनवण्यात विशेषज्ञ आहोत.पीटीएफई होज उत्पादकआमच्याशी संवाद साधायला आपले स्वागत आहे.
पीटीएफई होजशी संबंधित शोध:
पोस्ट करण्याची वेळ: ०५-मे-२०२१