Politetrafluoroetylen (politetrafluoroetylen) jest prawdopodobnie najszerzej stosowanym fluoropolimerem, ponieważ posiada szereg cech, które czynią go idealnym materiałem do szerokiego zakresu zastosowań. Jest bardziej elastyczny niż inne podobne rury i odporny na działanie niemal wszystkich chemikaliów przemysłowych.
Zakres temperatur wynosi od -170°C do 260°C, co zapewnia najszerszy zakres temperatur wśród fluoropolimerów. Ponadto charakteryzuje się doskonałymi właściwościami elektrycznymi i niską przenikalnością magnetyczną. Rurki PTFE są najczęściej stosowanymi rurkami laboratoryjnymi i znajdują zastosowanie w miejscach, w których odporność chemiczna i czystość są kluczowe.PTFEma bardzo niski współczynnik tarcia i jest jedną z najbardziej „poślizgowych” znanych substancji
Cechy:
100% czysta żywica PTFE
W porównaniu z FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, najbardziej elastycznymi rurami fluoropolimerowymi
Chemicznie obojętny, odporny na działanie niemal wszystkich przemysłowych środków chemicznych i rozpuszczalników
Szeroki zakres temperatur
Niska penetracja
Gładka, nieprzywierająca powierzchnia
Najniższy współczynnik tarcia
Doskonała wydajność elektryczna
Niepalny
Nietoksyczny
Zastosowania:
laboratorium
Proces chemiczny
Sprzęt do analizy i przetwarzania
Monitorowanie emisji
Niska temperatura
wysoka temperatura
Elektryczność
ozon
Struktura cząsteczek PTFE
Politetrafluoroetylen (PTFE) powstaje w wyniku polimeryzacji wielu cząsteczek tetrafluoroetylenu
Ten prosty diagram PTFE nie przedstawia trójwymiarowej struktury cząsteczki. W prostszym poli(etylenie) cząsteczkowym, szkielet węglowy cząsteczki jest połączony jedynie atomami wodoru, a łańcuch ten jest bardzo elastyczny – zdecydowanie nie jest to cząsteczka liniowa.
Jednak w politetrafluoroetylenie atom fluoru w grupie CF₂ jest wystarczająco duży, aby interferować z atomem fluoru w sąsiedniej grupie. Należy pamiętać, że każdy atom fluoru ma 3 pary wystających wolnych elektronów.
Efektem tego jest zahamowanie rotacji pojedynczego wiązania węgiel-węgiel. Atomy fluoru mają tendencję do ułożenia się tak, aby były jak najdalej od sąsiednich atomów fluoru. Rotacja zazwyczaj obejmuje zderzenia wolnych par między atomami fluoru na sąsiednich atomach węgla, co sprawia, że rotacja jest energetycznie niekorzystna.
Siła odpychająca blokuje cząsteczkę w kształt pręta, a atomy fluoru układają się w bardzo delikatną spiralę – atomy fluoru układają się spiralnie wokół szkieletu węglowego. Te paski ołowiane będą ściskane jak długie, cienkie ołówki w pudełku.
Ten ścisły układ kontaktowy ma istotny wpływ na siły międzycząsteczkowe, jak zobaczysz
Siły międzycząsteczkowe i temperatura topnienia PTFE
Temperatura topnienia politetrafluoroetylenu wynosi 327°C. Jest to dość wysoka temperatura dla tego polimeru, co oznacza, że między cząsteczkami muszą występować znaczne siły van der Waalsa.
Dlaczego ludzie twierdzą, że siły van der Waalsa w PTFE są słabe?
Siła dyspersyjna van der Waalsa jest spowodowana chwilowymi fluktuacjami dipoli generowanymi podczas ruchu elektronów w cząsteczce. Ponieważ cząsteczka PTFE jest duża, można by oczekiwać dużej siły dyspersyjnej, ponieważ zawiera wiele elektronów, które mogą się poruszać.
Ogólna sytuacja jest taka, że im większa cząsteczka, tym większa moc dyspersji
PTFE ma jednak pewien problem. Fluor jest bardzo elektroujemny. Ma tendencję do wiązania elektronów w wiązaniu węgiel-fluor tak mocno, że elektrony nie mogą się poruszać w sposób, który można by przypuszczać. Wiązanie węgiel-fluor opisujemy jako nie posiadające silnej polaryzacji.
Siły van der Waalsa obejmują również oddziaływania dipol-dipol. Jednak w politetrafluoroetylenie (PTFE) każda cząsteczka jest otoczona warstwą atomów fluoru o niewielkim ładunku ujemnym. W tym przypadku jedyną możliwą interakcją między cząsteczkami jest wzajemne odpychanie!
Zatem siła dyspersyjna jest słabsza niż myślisz, a oddziaływanie dipol-dipol spowoduje odpychanie. Nic dziwnego, że ludzie mówią, że siła van der Waalsa w PTFE jest bardzo słaba. W rzeczywistości nie uzyskasz siły odpychającej, ponieważ wpływ siły dyspersyjnej jest większy niż oddziaływania dipol-dipol, ale efekt końcowy jest taki, że siła van der Waalsa będzie miała tendencję do słabnięcia.
Ale PTFE ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, więc siła utrzymująca cząsteczki razem musi być bardzo duża
Jak PTFE może mieć wysoką temperaturę topnienia?
PTFE jest bardzo krystaliczny, w tym sensie ma dużą powierzchnię, a cząsteczki są ułożone bardzo regularnie. Pamiętaj, że cząsteczki PTFE można sobie wyobrazić jako wydłużone pręty. Te bieguny będą ściśle ze sobą powiązane.
Oznacza to, że chociaż cząsteczka PTFE nie może wytworzyć naprawdę dużych tymczasowych dipoli, dipole te można wykorzystać bardzo efektywnie
Czy siły van der Waalsa w PTFE są słabe czy silne?
Myślę, że obaj macie rację! Jeśli łańcuchy politetrafluoroetylenu (PTFE) są ułożone w taki sposób, że nie ma między nimi zbyt bliskiego kontaktu, siła między nimi będzie bardzo słaba, a temperatura topnienia bardzo niska.
Jednak w świecie rzeczywistym cząsteczki pozostają w bliskim kontakcie. Siły van der Waalsa mogą nie być tak silne, jak się wydaje, ale struktura PTFE sprawia, że wywierają one największy wpływ, tworząc silne wiązania międzycząsteczkowe i wysokie temperatury topnienia.
Jest to w przeciwieństwie do innych sił, takich jak siła oddziaływania dipol-dipol, która zmniejsza się tylko 23-krotnie, czyli odległość zmniejsza się 8-krotnie.
Dlatego ścisłe upakowanie cząsteczek w kształcie prętów w PTFE maksymalizuje skuteczność dyspersji
Właściwości nieprzywierające
Dlatego woda i olej nie przywierają do powierzchni PTFE i dlatego można smażyć jajka na patelni pokrytej PTFE bez ryzyka przywierania do patelni.
Należy rozważyć, jakie siły mogą utrwalać inne cząsteczki na powierzchniPTFEMoże obejmować pewien rodzaj wiązania chemicznego, siły van der Waalsa lub wiązania wodorowego
Wiązanie chemiczne
Wiązanie węgiel-fluor jest bardzo silne i niemożliwe jest, aby jakakolwiek inna cząsteczka dotarła do łańcucha węglowego i spowodowała reakcję substytucji. Niemożliwe jest również powstanie wiązania chemicznego.
siły van der Waalsa
Widzieliśmy, że siła van der Waalsa w PTFE nie jest zbyt silna i powoduje jedynie, że PTFE ma wysoką temperaturę topnienia, ponieważ cząsteczki są tak blisko siebie, że mają ze sobą bardzo efektywny kontakt.
Inaczej jest jednak w przypadku innych cząsteczek znajdujących się blisko powierzchni PTFE. Stosunkowo małe cząsteczki (takie jak cząsteczki wody lub oleju) będą miały jedynie niewielki kontakt z powierzchnią i wygenerują jedynie niewielką ilość przyciągania van der Waalsa.
Duża cząsteczka (np. białko) nie będzie miała kształtu pręta, więc nie będzie wystarczająco skutecznego kontaktu między nią a powierzchnią, aby zniwelować tendencję PTFE do niskiej polaryzacji.
W każdym razie siła van der Waalsa pomiędzy powierzchnią PTFE a otaczającymi ją elementami jest niewielka i nieskuteczna
Wiązania wodorowe
Cząsteczki PTFE na powierzchni są całkowicie owinięte atomami fluoru. Te atomy fluoru są bardzo elektroujemne, więc wszystkie niosą pewien stopień ładunku ujemnego. Każdy atom fluoru ma również 3 pary wystających wolnych elektronów.
Są to warunki niezbędne do powstania wiązań wodorowych, takich jak wolna para jonowa fluoru i atom wodoru w wodzie. Oczywiście nie nastąpi to, w przeciwnym razie między cząsteczkami PTFE a cząsteczkami wody wystąpi silne przyciąganie, a woda będzie przylegać do PTFE.
Streszczenie
Nie ma skutecznego sposobu, aby inne cząsteczki mogły skutecznie przyłączyć się do powierzchni PTFE, dlatego ma on powierzchnię nieprzywierającą
Niskie tarcie
Współczynnik tarcia PTFE jest bardzo niski. Oznacza to, że powierzchnia pokryta PTFE może łatwo się po niej ślizgać.
Poniżej znajduje się krótkie podsumowanie tego, co się dzieje. Pochodzi ono z artykułu z 1992 roku zatytułowanego „Tarcie i zużycie politetrafluoroetylenu”.
Na początku ślizgu powierzchnia PTFE pęka, a masa jest przenoszona w dowolne miejsce, w którym następuje ślizg. Oznacza to, że powierzchnia PTFE ulegnie zużyciu.
W miarę postępującego przesuwania, bloki rozłożyły się, tworząc cienkie warstwy.
Jednocześnie powierzchnia PTFE zostaje odciągnięta i tworzy się uporządkowana warstwa.
Obie stykające się powierzchnie mają teraz dobrze zorganizowane cząsteczki PTFE, które mogą się po sobie przesuwać
Powyżej przedstawiono politetrafluoroetylen. Politetrafluoroetylen można wykorzystać do produkcji różnych produktów. Specjalizujemy się w produkcji rurek PTFE.producenci węży PTFE, zapraszamy do kontaktu z nami
Wyszukiwania związane z wężem PTFE:
Czas publikacji: 05-05-2021