Polytetrafluóretylén (polytetrafluóretylén) je pravdepodobne najpoužívanejší fluórovaný polymér, pretože má niekoľko vlastností, vďaka ktorým je ideálnym materiálom pre širokú škálu aplikácií. Je flexibilnejší ako iné podobné rúry a odoláva takmer všetkým priemyselným chemikáliám.
Teplotný rozsah je približne -330 °F až 500 °F, čo poskytuje najširší teplotný rozsah spomedzi fluórpolymérov. Okrem toho má vynikajúce elektrické vlastnosti a nízku magnetickú permeabilitu. PTFE trubice sú najpoužívanejšie laboratórne trubice a aplikácie, kde je nevyhnutná chemická odolnosť a čistota.PTFEmá veľmi nízky koeficient trenia a je jednou z najklzších známych látok
Vlastnosti:
100% čistá PTFE živica
V porovnaní s FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, najflexibilnejšími fluórpolymérovými rúrami
Chemicky inertný, odolný voči takmer všetkým priemyselným chemikáliám a rozpúšťadlám
Široký teplotný rozsah
Nízka penetrácia
Hladký nepriľnavý povrch
Najnižší koeficient trenia
Vynikajúci elektrický výkon
Nehorľavý
Netoxický
Aplikácie:
laboratórium
Chemický proces
Analytické a procesné zariadenia
Monitorovanie emisií
Nízka teplota
vysoká teplota
Elektrina
ozón
Štruktúra molekúl PTFE
Polytetrafluóretylén (PTFE) sa vyrába polymerizáciou mnohých molekúl tetrafluóretylénu
Tento jednoduchý PTFE diagram nezobrazuje trojrozmernú štruktúru molekuly. V jednoduchšom molekulárnom poly(etyléne) je uhlíkový reťazec molekuly spojený iba atómami vodíka a tento reťazec je veľmi flexibilný – rozhodne nejde o lineárnu molekulu.
Avšak v polytetrafluóretyléne je atóm fluóru v skupine CF2 dostatočne veľký na to, aby interferoval s atómom fluóru na susednej skupine. Musíte mať na pamäti, že každý atóm fluóru má 3 páry voľných elektrónov.
Účinkom je potlačenie rotácie jednoduchej väzby uhlík-uhlík. Atómy fluóru majú tendenciu byť usporiadané tak, aby boli čo najďalej od susedných atómov fluóru. Rotácia má tendenciu zahŕňať zrážky voľných párov medzi atómami fluóru na susedných atómoch uhlíka, čo robí rotáciu energeticky nevýhodnou.
Odpudivá sila uzamkne molekulu do tvaru tyčinky a atómy fluóru sú usporiadané vo veľmi jemnej špirále – atómy fluóru sú usporiadané v špirále okolo uhlíkového reťazca. Tieto olovené prúžky budú stlačené k sebe ako dlhé, tenké ceruzky v krabici.
Toto tesné kontaktné usporiadanie má dôležitý vplyv na medzimolekulové sily, ako uvidíte
Medzimolekulové sily a bod topenia PTFE
Teplota topenia polytetrafluóretylénu sa uvádza na 327 °C. To je pre tento polymér pomerne vysoká hodnota, takže medzi molekulami musia existovať značné van der Waalsove sily.
Prečo ľudia tvrdia, že van der Waalsove sily v PTFE sú slabé?
Van der Waalsova disperzná sila je spôsobená dočasnými fluktuujúcimi dipólmi, ktoré vznikajú pri pohybe elektrónov v molekule. Keďže molekula PTFE je veľká, očakávali by ste veľkú disperznú silu, pretože sa môže pohybovať veľa elektrónov.
Všeobecne platí, že čím väčšia je molekula, tým väčšia je disperzná sila.
PTFE má však jeden problém. Fluór je veľmi elektronegatívny. Má tendenciu pevne viazať elektróny vo väzbe uhlík-fluór, tak pevne, že sa elektróny nemôžu pohybovať, ako si myslíte. Väzbu uhlík-fluór opisujeme ako väzbu bez silnej polarizácie.
Van der Waalsove sily zahŕňajú aj dipól-dipólové interakcie. Ale v polytetrafluóretyléne (PTFE) je každá molekula obklopená vrstvou mierne záporne nabitých atómov fluóru. V tomto prípade je jedinou možnou interakciou medzi molekulami vzájomné odpudzovanie!
Disperzná sila je teda slabšia, ako si myslíte, a dipól-dipólová interakcia spôsobí odpudzovanie. Niet divu, že ľudia hovoria, že van der Waalsova sila v PTFE je veľmi slabá. V skutočnosti odpudivú silu nepocítite, pretože vplyv disperznej sily je väčší ako vplyv dipól-dipólovej interakcie, ale konečný efekt je taký, že van der Waalsova sila bude mať tendenciu slabnúť.
PTFE má však veľmi vysoký bod topenia, takže sila, ktorá drží molekuly pohromade, musí byť veľmi silná.
Ako môže mať PTFE vysoký bod topenia?
PTFE je veľmi kryštalický, v tomto zmysle má veľkú plochu a molekuly sú usporiadané veľmi pravidelne. Pamätajte, že molekuly PTFE si možno predstaviť ako predĺžené tyčinky. Tieto póly budú tesne zoskupené pri sebe.
To znamená, že hoci molekula ptfe nedokáže vytvoriť skutočne veľké dočasné dipóly, tieto dipóly sa dajú veľmi efektívne využiť.
Sú teda van der Waalsove sily v PTFE slabé alebo silné?
Myslím, že obaja môžete mať pravdu! Ak sú reťazce polytetrafluóretylénu (PTFE) usporiadané tak, že medzi nimi nie je príliš tesný kontakt, sila medzi nimi bude veľmi slabá a bod topenia bude veľmi nízky.
Ale v reálnom svete sú molekuly v úzkom kontakte. Van der Waalsove sily nemusia byť také silné, ako by mohli byť, ale štruktúra PTFE znamená, že pociťujú najväčší účinok, čím vytvárajú celkovo silné medzimolekulové väzby a vysoké teploty topenia.
To je v kontraste s inými silami, ako je napríklad sila interakcie dipól-dipól, ktorá sa zníži iba 23-krát, alebo dvojnásobok vzdialenosti sa zníži 8-krát.
Preto tesné usporiadanie tyčinkovitých molekúl v PTFE maximalizuje účinnosť disperzie
Nepriľnavé vlastnosti
Preto sa voda a olej nelepia na povrch PTFE a preto môžete na panvici s PTFE povlakom smažiť vajcia bez toho, aby sa na panvicu prilepili.
Musíte zvážiť, aké sily by mohli fixovať iné molekuly na povrchuPTFEMôže zahŕňať nejaký druh chemickej väzby, van der Waalsovu silu alebo vodíkovú väzbu.
Chemická väzba
Väzba uhlík-fluór je veľmi silná a je nemožné, aby sa k uhlíkovému reťazcu dostali akékoľvek iné molekuly, ktoré by spôsobili akúkoľvek substitučnú reakciu. Je nemožné, aby došlo k chemickej väzbe.
van der Waalsove sily
Videli sme, že van der Waalsova sila v PTFE nie je veľmi silná a spôsobí, že PTFE bude mať iba vysoký bod topenia, pretože molekuly sú tak blízko seba, že majú veľmi efektívny kontakt.
Ale pre iné molekuly blízko povrchu PTFE je to iné. Relatívne malé molekuly (ako sú molekuly vody alebo molekuly oleja) budú mať len malý kontakt s povrchom a bude generované len malé množstvo van der Waalsovej príťažlivosti.
Veľká molekula (ako napríklad proteín) nebude mať tvar tyčinky, takže medzi ňou a povrchom nie je dostatočne účinný kontakt na prekonanie nízkej polarizačnej tendencie PTFE.
V každom prípade je van der Waalsova sila medzi povrchom PTFE a okolitými predmetmi malá a neúčinná.
Vodíkové väzby
Molekuly PTFE na povrchu sú úplne obalené atómami fluóru. Tieto atómy fluóru sú veľmi elektronegatívne, takže všetky nesú určitý stupeň záporného náboja. Každý atóm fluóru má tiež 3 páry vyčnievajúcich voľných elektrónov.
Toto sú podmienky potrebné na vznik vodíkových väzieb, ako je napríklad voľný pár na fluóre a atóm vodíka vo vode. To sa však zjavne nestane, inak by medzi molekulami PTFE a molekulami vody existovala silná príťažlivosť a voda by sa prilepila na PTFE.
Zhrnutie
Neexistuje žiadny účinný spôsob, ako by sa iné molekuly mohli úspešne pripojiť k povrchu PTFE, takže má nepriľnavý povrch.
Nízke trenie
Koeficient trenia PTFE je veľmi nízky. To znamená, že ak máte povrch potiahnutý PTFE, iné veci sa na ňom ľahko pošmyknú.
Nižšie je uvedený stručný prehľad o dianí. Pochádza z článku z roku 1992 s názvom „Trenie a opotrebenie polytetrafluóretylénu“.
Na začiatku kĺzania sa povrch PTFE zlomí a hmota sa prenesie na miesto, kde sa kĺže. To znamená, že sa povrch PTFE opotrebuje.
Ako kĺzanie pokračovalo, bloky sa rozvinuli do tenkých vrstiev.
Súčasne sa povrch PTFE vytiahne a vytvorí sa organizovaná vrstva.
Oba povrchy, ktoré sú v kontakte, majú teraz dobre organizované molekuly PTFE, ktoré sa môžu po sebe kĺzať.
Vyššie uvedené je úvod do polytetrafluóretylénu, polytetrafluóretylén sa dá vyrobiť do rôznych produktov, špecializujeme sa na výrobu PTFE rúrok.výrobcovia PTFE hadíc, vitajte a komunikujte s nami
Vyhľadávania súvisiace s ptfe hadicou:
Čas uverejnenia: 5. mája 2021