Политетрафторэтилен (политетрафторэтилен) — вероятно, наиболее широко используемый фторполимер, поскольку он обладает рядом характеристик, которые делают его идеальным материалом для широкого спектра применений. Он более гибкий, чем другие аналогичные трубы, и может противостоять воздействию практически всех промышленных химикатов.
Диапазон рабочих температур составляет приблизительно от -330°F до 500°F, что обеспечивает самый широкий температурный диапазон среди фторполимеров. Кроме того, он обладает превосходными электрическими свойствами и низкой магнитной проницаемостью. Трубки из ПТФЭ являются наиболее широко используемыми лабораторными трубками и в тех областях применения, где важны химическая стойкость и чистота.ПТФЭОбладает очень низким коэффициентом трения и является одним из самых «скользких» веществ из известных.
Функции:
100% чистая ПТФЭ-смола
По сравнению с FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, большинство гибких фторполимерных труб
Химически инертный, устойчивый практически ко всем промышленным химикатам и растворителям.
Широкий температурный диапазон
Низкая проникающая способность
Гладкая антипригарная поверхность
Наименьший коэффициент трения
Отличные электрические характеристики
Невоспламеняющийся
Нетоксичный
Приложения:
лаборатория
Химический процесс
Аналитическое и технологическое оборудование
Мониторинг выбросов
Низкая температура
высокая температура
Электричество
озон
Структура молекул ПТФЭ
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) получают путем полимеризации множества молекул тетрафторэтилена.
Эта простая диаграмма ПТФЭ не отображает трехмерную структуру молекулы. В более простой молекулярной структуре полиэтилена углеродный остов молекулы соединен только атомами водорода, и эта цепь очень гибкая — это определенно не линейная молекула.
Однако в политетрафторэтилене атом фтора в группе CF2 достаточно велик, чтобы взаимодействовать с атомом фтора в соседней группе. Следует помнить, что каждый атом фтора имеет 3 пары неподеленных электронов.
В результате этого подавляется вращение одинарной углерод-углеродной связи. Атомы фтора, как правило, располагаются как можно дальше от соседних атомов фтора. Вращение обычно включает столкновения неподеленных электронных пар между атомами фтора на соседних атомах углерода, что делает вращение энергетически невыгодным.
Сила отталкивания фиксирует молекулу в форме стержня, и атомы фтора располагаются по очень плавной спирали — атомы фтора располагаются по спирали вокруг углеродного остова. Эти полоски свинца будут сжаты вместе, как длинные тонкие карандаши в коробке.
Как вы увидите, такое тесное взаимодействие оказывает важное влияние на межмолекулярные силы.
Межмолекулярные силы и температура плавления ПТФЭ
Температура плавления политетрафторэтилена составляет 327 °C. Это довольно высокая температура для данного полимера, поэтому между молекулами должны существовать значительные силы Ван дер Ваальса.
Почему люди утверждают, что силы Ван дер Ваальса в ПТФЭ слабые?
Дисперсионные силы Ван дер Ваальса возникают из-за временных флуктуаций диполей, генерируемых при движении электронов в молекуле. Поскольку молекула ПТФЭ большая, можно ожидать больших дисперсионных сил, так как в ней много электронов, способных перемещаться.
В целом, чем больше молекула, тем выше дисперсионная способность.
Однако у ПТФЭ есть проблема. Фтор очень электроотрицателен. Он имеет тенденцию прочно связывать электроны в углерод-фторной связи, настолько прочно, что электроны не могут двигаться так, как вы думаете. Мы описываем углерод-фторную связь как не обладающую сильной поляризацией.
Силы Ван дер Ваальса также включают диполь-дипольные взаимодействия. Но в политетрафторэтилене (ПТФЭ) каждая молекула окружена слоем слегка отрицательно заряженных атомов фтора. В этом случае единственное возможное взаимодействие между молекулами — это взаимное отталкивание!
Таким образом, дисперсионные силы слабее, чем вы думаете, а диполь-дипольное взаимодействие вызовет отталкивание. Неудивительно, что говорят о слабой силе Ван дер Ваальса в ПТФЭ. На самом деле отталкивания не будет, потому что влияние дисперсионных сил больше, чем влияние диполь-дипольного взаимодействия, но в итоге сила Ван дер Ваальса будет стремиться ослабеть.
Но у ПТФЭ очень высокая температура плавления, поэтому сила, удерживающая молекулы вместе, должна быть очень большой.
Почему у ПТФЭ может быть высокая температура плавления?
ПТФЭ обладает высокой степенью кристалличности, в этом смысле он имеет большую площадь поверхности, а молекулы расположены очень упорядоченно. Напомним, что молекулы ПТФЭ можно представить как вытянутые стержни. Эти полюса будут плотно сгруппированы друг с другом.
Это означает, что, хотя молекула ПТФЭ не может создавать действительно большие временные диполи, эти диполи можно использовать очень эффективно.
Итак, силы Ван дер Ваальса в ПТФЭ слабые или сильные?
Думаю, вы оба можете быть правы! Если цепи политетрафторэтилена (ПТФЭ) расположены таким образом, что между ними нет слишком тесного контакта, то сила взаимодействия между ними будет очень слабой, а температура плавления — очень низкой.
Но в реальном мире молекулы находятся в тесном контакте. Силы Ван дер Ваальса могут быть не такими сильными, как кажется, но структура ПТФЭ означает, что они оказывают наибольшее воздействие, создавая в целом прочные межмолекулярные связи и высокие температуры плавления.
Это контрастирует с другими силами, такими как сила диполь-дипольного взаимодействия, которая уменьшается всего в 23 раза, или, если расстояние вдвое меньше, уменьшается в 8 раз.
Таким образом, плотная упаковка стержнеобразных молекул в ПТФЭ обеспечивает максимальную эффективность диспергирования.
Антипригарные свойства
Именно поэтому вода и масло не прилипают к поверхности ПТФЭ, и именно поэтому вы можете жарить яйца на сковороде с покрытием из ПТФЭ, не опасаясь, что они прилипнут к сковороде.
Необходимо учитывать, какие силы могут закрепить другие молекулы на поверхности.ПТФЭОна может включать в себя какую-либо химическую связь, силу Ван дер Ваальса или водородную связь.
Химическая связь
Связь углерод-фтор очень прочная, и никакие другие молекулы не могут достичь углеродной цепи, чтобы вызвать реакцию замещения. Образование химической связи невозможно.
силы ван дер Ваальса
Мы убедились, что сила Ван дер Ваальса в ПТФЭ не очень сильна, и это лишь приводит к высокой температуре плавления ПТФЭ, поскольку молекулы находятся так близко друг к другу, что имеют очень эффективный контакт.
Однако для других молекул, находящихся вблизи поверхности ПТФЭ, ситуация иная. Относительно небольшие молекулы (такие как молекулы воды или масла) будут иметь лишь незначительный контакт с поверхностью, и будет возникать лишь небольшое ван-дер-ваальсово притяжение.
Крупная молекула (например, белок) не будет иметь стержнеобразную форму, поэтому между ней и поверхностью не будет достаточно эффективного контакта, чтобы преодолеть низкую поляризационную склонность ПТФЭ.
В любом случае, сила Ван дер Ваальса между поверхностью ПТФЭ и окружающими предметами мала и неэффективна.
Водородные связи
Молекулы ПТФЭ на поверхности полностью окружены атомами фтора. Эти атомы фтора очень электроотрицательны, поэтому каждый из них несет определенный отрицательный заряд. Каждый атом фтора также имеет 3 пары выступающих неподеленных электронов.
Это условия, необходимые для образования водородных связей, таких как неподеленная пара электронов на атоме фтора и атоме водорода в молекуле воды. Но этого, очевидно, не произойдет, иначе возникнет сильное притяжение между молекулами ПТФЭ и молекулами воды, и вода будет прилипать к ПТФЭ.
Краткое содержание
Другие молекулы не могут эффективно прикрепиться к поверхности ПТФЭ, поэтому она имеет антипригарные свойства.
Низкое трение
Коэффициент трения ПТФЭ очень низкий. Это означает, что если поверхность покрыта ПТФЭ, другие предметы будут легко по ней скользить.
Ниже приведено краткое изложение происходящего. Это взято из статьи 1992 года под названием «Трение и износ политетрафторэтилена».
В начале скольжения поверхность из ПТФЭ разрушается, и масса перемещается в направлении скольжения. Это означает, что поверхность из ПТФЭ будет изнашиваться.
По мере продолжения скольжения блоки разворачивались, образуя тонкие пленки.
Одновременно с этим происходит вытягивание поверхности ПТФЭ с образованием упорядоченного слоя.
Теперь обе соприкасающиеся поверхности имеют хорошо организованные молекулы ПТФЭ, которые могут скользить друг по другу.
Выше приведено описание политетрафторэтилена. Из политетрафторэтилена можно изготавливать самые разнообразные изделия. Мы специализируемся на производстве трубок из политетрафторэтилена.производители шлангов из ПТФЭДобро пожаловать, свяжитесь с нами!
Поисковые запросы, связанные с тефлоновыми шлангами:
Дата публикации: 05 мая 2021 г.