Polytetrafluoretylen (polytetrafluoretylen) er sannsynligvis den mest brukte fluorpolymeren fordi den har flere egenskaper som gjør den til et ideelt materiale for et bredt spekter av bruksområder. Den er mer fleksibel enn andre lignende rør og kan motstå nesten alle industrielle kjemikalier.
Temperaturområdet er omtrent -330 °F til 500 °F, noe som gir det bredeste temperaturområdet blant fluorpolymerer. I tillegg har den utmerkede elektriske egenskaper og lav magnetisk permeabilitet. PTFE-rør er de mest brukte laboratorierørene og bruksområder der kjemisk motstand og renhet er avgjørende.PTFE-har en svært lav friksjonskoeffisient og er et av de mest "sklisikre" stoffene som er kjent
Funksjoner:
100 % ren PTFE-harpiks
Sammenlignet med FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, de fleste fleksible fluorpolymerrør
Kjemisk inert, motstandsdyktig mot nesten alle industrielle kjemikalier og løsemidler
Bredt temperaturområde
Lav penetrasjon
Glatt non-stick overflatefinish
Laveste friksjonskoeffisient
Utmerket elektrisk ytelse
Ikke-brennbar
Ikke-giftig
Bruksområder:
laboratorium
Kjemisk prosess
Analyse- og prosessutstyr
Utslippsovervåking
Lav temperatur
høy temperatur
Elektrisitet
ozon
Strukturen til PTFE-molekyler
Polytetrafluoretylen (PTFE) lages ved polymerisering av mange tetrafluoretylenmolekyler
Dette enkle PTFE-diagrammet viser ikke molekylets tredimensjonale struktur. I det enklere molekylære poly(etylen) er karbonkjeden i molekylet kun forbundet med hydrogenatomer, og denne kjeden er veldig fleksibel – det er definitivt ikke et lineært molekyl.
I polytetrafluoretylen er imidlertid fluoratomet i en CF2-gruppe stort nok til å interferere med fluoratomet på den tilstøtende gruppen. Du må huske at hvert fluoratom har 3 par ensomme elektroner som stikker ut.
Effekten av dette er å undertrykke rotasjonen av karbon-karbon-enkeltbindingen. Fluoratomene har en tendens til å være arrangert slik at de er så langt unna de tilstøtende fluoratomene som mulig. Rotasjon har en tendens til å involvere ensomme parkollisjoner mellom fluoratomer på tilstøtende karbonatomer – noe som gjør rotasjonen energetisk ugunstig.
Frastøtningskraften låser molekylet i en stavform, og fluoratomene er ordnet i en veldig svak spiral – fluoratomene er ordnet i en spiral rundt karbonryggraden. Disse blystrimlene vil bli presset sammen som lange, tynne blyanter i en eske.
Denne nære kontakten har en viktig innflytelse på de intermolekylære kreftene, som du vil se.
Intermolekylære krefter og smeltepunktet til PTFE
Smeltepunktet for polytetrafluoretylen er oppgitt til 327 °C. Dette er ganske høyt for denne polymeren, så det må være betydelige van der Waals-krefter mellom molekylene.
Hvorfor hevder folk at van der Waals-kreftene i PTFE er svake?
Van der Waals-dispersjonskraften er forårsaket av de midlertidige fluktuerende dipolene som genereres når elektronene i molekylet beveger seg rundt. Fordi PTFE-molekylet er stort, ville man forvente en stor dispersjonskraft fordi det er mange elektroner som kan bevege seg.
Den generelle situasjonen er at jo større molekylet er, desto større er dispersjonsevnen
PTFE har imidlertid et problem. Fluor er svært elektronegativt. Det har en tendens til å binde elektronene i karbon-fluor-bindingen tett sammen, så tett at elektronene ikke kan bevege seg slik du tror. Vi beskriver karbon-fluor-bindingen som å ikke ha sterk polarisering.
Van der Waals-krefter inkluderer også dipol-dipol-interaksjoner. Men i polytetrafluoretylen (PTFE) er hvert molekyl omgitt av et lag med svakt negativt ladede fluoratomer. I dette tilfellet er den eneste mulige interaksjonen mellom molekylene gjensidig frastøting!
Så dispersjonskraften er svakere enn du tror, og dipol-dipol-interaksjonen vil forårsake frastøting. Ikke rart folk sier at van der Waals-kraften i PTFE er veldig svak. Du vil faktisk ikke få frastøtingskraften, fordi påvirkningen fra dispersjonskraften er større enn dipol-dipol-interaksjonen, men nettoeffekten er at van der Waals-kraften vil ha en tendens til å svekkes.
Men PTFE har et veldig høyt smeltepunkt, så kraften som holder molekylene sammen må være veldig sterk.
Hvordan kan PTFE ha et høyt smeltepunkt?
PTFE er svært krystallinsk, i denne forstand er det et stort område, molekylene er i en veldig regelmessig ordning. Husk at PTFE-molekyler kan betraktes som avlange stenger. Disse polene vil være tett gruppert sammen.
Dette betyr at selv om PTFE-molekylet ikke kan produsere virkelig store midlertidige dipoler, kan dipolene brukes svært effektivt.
Så er van der Waals-kreftene i PTFE svake eller sterke?
Jeg tror dere kan ha rett begge to! Hvis polytetrafluoretylen (PTFE)-kjedene er ordnet på en slik måte at det ikke er for tett kontakt mellom kjedene, vil kraften mellom dem være svært svak og smeltepunktet svært lavt.
Men i den virkelige verden er molekyler i nær kontakt. Van der Waals-kreftene er kanskje ikke så kraftige som de kan være, men strukturen til PTFE gjør at de føler størst effekt, og produserer generelt sterke intermolekylære bindinger og høye smeltepunkter.
Dette står i kontrast til andre krefter, som dipol-dipol-interaksjonskraften, som bare reduseres med 23 ganger, eller det dobbelte av avstanden reduseres med 8 ganger.
Derfor maksimerer den tette pakningen av stavformede molekyler i PTFE effektiviteten av dispersjonen.
Non-stick-egenskapene
Dette er grunnen til at vann og olje ikke fester seg til overflaten av PTFE, og hvorfor du kan steke egg i en PTFE-belagt panne uten at de fester seg til pannen.
Du må vurdere hvilke krefter som kan fiksere andre molekyler på overflaten avPTFE-Det kan inkludere en slags kjemisk binding, van der Waals-kraft eller hydrogenbinding
Kjemisk binding
Karbon-fluorbindingen er svært sterk, og det er umulig for andre molekyler å nå karbonkjeden og dermed forårsake noen substitusjonsreaksjon. Det er umulig at en kjemisk binding kan oppstå.
van der Waals-styrker
Vi har sett at van der Waals-kraften i PTFE ikke er særlig sterk, og den vil bare gi PTFE et høyt smeltepunkt, fordi molekylene er så nære at de har veldig effektiv kontakt.
Men det er annerledes for andre molekyler nær overflaten av PTFE. Relativt små molekyler (som vannmolekyler eller oljemolekyler) vil bare ha liten kontakt med overflaten, og bare en liten mengde van der Waals-tiltrekning vil bli generert.
Et stort molekyl (som et protein) vil ikke være stavformet, så det er ikke nok effektiv kontakt mellom det og overflaten til å overvinne den lave polarisasjonstendensen til PTFE.
Uansett er van der Waals-kraften mellom overflaten av PTFE og de omkringliggende tingene liten og ineffektiv.
Hydrogenbindinger
PTFE-molekylene på overflaten er fullstendig innhyllet i fluoratomer. Disse fluoratomene er svært elektronegative, så de har alle en viss grad av negativ ladning. Hver fluoratom har også tre par utstikkende enslige elektroner.
Dette er betingelsene som kreves for dannelsen av hydrogenbindinger, som for eksempel det ensomme paret på fluor og hydrogenatomet i vann. Men dette vil åpenbart ikke skje, ellers vil det være en sterk tiltrekning mellom PTFE-molekylene og vannmolekylene, og vannet vil feste seg til PTFE-en.
Sammendrag
Det finnes ingen effektiv måte for andre molekyler å feste seg til overflaten av PTFE, så den har en non-stick overflate.
Den lave friksjonen
Friksjonskoeffisienten til PTFE er svært lav. Dette betyr at hvis du har en overflate belagt med PTFE, vil andre ting lett skli på den.
Nedenfor er et raskt sammendrag av hva som skjer. Dette kommer fra en artikkel fra 1992 med tittelen «Friksjon og slitasje av polytetrafluoroetylen».
I begynnelsen av glidningen brytes PTFE-overflaten, og massen overføres til der den glir. Dette betyr at PTFE-overflaten vil slites.
Etter hvert som glidningen fortsatte, utfoldet blokkene seg til tynne filmer.
Samtidig trekkes overflaten av PTFE-en ut for å danne et organisert lag.
Begge overflatene i kontakt har nå velorganiserte PTFE-molekyler som kan gli på hverandre.
Ovennevnte er introduksjonen av polytetrafluoretylen, polytetrafluoretylen kan lages til en rekke produkter, vi er spesialisert i å lage PTFE-rør,produsenter av PTFE-slanger, velkommen til å kommunisere med oss
Søk relatert til ptfe-slange:
Publiseringstid: 05. mai 2021