Polytetrafluoreten (polytetrafluoreten) är förmodligen den mest använda fluorpolymeren eftersom den har flera egenskaper som gör den till ett idealiskt material för en mängd olika tillämpningar. Den är mer flexibel än andra liknande rör och kan motstå nästan alla industrikemikalier.
Temperaturintervallet är ungefär -160 °C till 260 °C, vilket ger det bredaste temperaturintervallet bland fluorpolymerer. Dessutom har den utmärkta elektriska egenskaper och låg magnetisk permeabilitet. PTFE-slang är den mest använda laboratorieslangen och tillämpningar där kemisk resistens och renhet är avgörande.PTFE-har en mycket låg friktionskoefficient och är ett av de mest "halkande" ämnena som är kända
Drag:
100 % rent PTFE-harts
Jämfört med FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, de flesta flexibla fluorpolymerrör
Kemiskt inert, resistent mot nästan alla industrikemikalier och lösningsmedel
Brett temperaturområde
Låg penetration
Slät non-stick yta
Lägsta friktionskoefficient
Utmärkt elektrisk prestanda
Ej brandfarlig
Giftfri
Användningsområden:
laboratorium
Kemisk process
Analys- och processutrustning
Utsläppsövervakning
Låg temperatur
hög temperatur
Elektricitet
ozon
Strukturen av PTFE-molekyler
Polytetrafluoreten (PTFE) framställs genom polymerisation av många tetrafluoretenmolekyler
Detta enkla PTFE-diagram visar inte molekylens tredimensionella struktur. I den enklare molekylära poly(etylen) är molekylens kolkedja endast sammanbunden med väteatomer, och denna kedja är mycket flexibel – det är definitivt inte en linjär molekyl.
I polytetrafluoretylen är dock fluoratomen i en CF2-grupp tillräckligt stor för att störa fluoratomen i den intilliggande gruppen. Man måste komma ihåg att varje fluoratom har 3 par ensamma elektroner som sticker ut.
Effekten av detta är att undertrycka rotationen av kol-kol-enkelbindningen. Fluoratomerna tenderar att vara arrangerade så att de är så långt bort som möjligt från de intilliggande fluoratomerna. Rotation tenderar att involvera ensamma parkollisioner mellan fluoratomer på intilliggande kolatomer – vilket gör rotationen energetiskt ogynnsam.
Den repellerande kraften låser molekylen i en stavform, och fluoratomerna är arrangerade i en mycket mjuk spiral – fluoratomerna är arrangerade i en spiral runt kolkedjan. Dessa blyremsor kommer att klämmas ihop som långa, tunna pennor i en ask.
Denna nära kontakt har en viktig inverkan på de intermolekylära krafterna, som du kommer att se.
Intermolekylära krafter och smältpunkten för PTFE
Smältpunkten för polytetrafluoreten anges till 327 °C. Detta är ganska högt för denna polymer, så det måste finnas avsevärda van der Waals-krafter mellan molekylerna.
Varför hävdar folk att van der Waals-krafterna i PTFE är svaga?
Van der Waals dispersionskraft orsakas av de tillfälliga fluktuerande dipoler som genereras när elektronerna i molekylen rör sig. Eftersom PTFE-molekylen är stor kan man förvänta sig en stor dispersionskraft eftersom det finns många elektroner som kan röra sig.
Den allmänna situationen är att ju större molekylen är, desto större är dispersionsförmågan
PTFE har dock ett problem. Fluor är mycket elektronegativt. Det tenderar att binda elektronerna i kol-fluorbindningen tätt tillsammans, så tätt att elektronerna inte kan röra sig som man tror. Vi beskriver kol-fluorbindningen som att den inte har stark polarisering.
Van der Waals-krafter inkluderar även dipol-dipol-interaktioner. Men i polytetrafluoreten (PTFE) är varje molekyl omgiven av ett lager av lätt negativt laddade fluoratomer. I detta fall är den enda möjliga interaktionen mellan molekylerna ömsesidig repulsion!
Så dispersionskraften är svagare än man tror, och dipol-dipol-interaktionen kommer att orsaka repulsion. Inte konstigt att folk säger att van der Waals-kraften i PTFE är mycket svag. Man kommer faktiskt inte att få repulsionskraften, eftersom dispersionskraftens inverkan är större än dipol-dipol-interaktionens, men nettoeffekten är att van der Waals-kraften tenderar att försvagas.
Men PTFE har en mycket hög smältpunkt, så kraften som håller ihop molekylerna måste vara mycket stark
Hur kan PTFE ha en hög smältpunkt?
PTFE är mycket kristallint, i den meningen finns det en stor area, molekylerna är i ett mycket regelbundet arrangemang. Kom ihåg att PTFE-molekyler kan betraktas som avlånga stavar. Dessa poler kommer att vara tätt grupperade tillsammans.
Det betyder att även om PTFE-molekylen inte kan producera riktigt stora temporära dipoler, kan dipolerna användas mycket effektivt.
Så är van der Waals-krafterna i PTFE svaga eller starka?
Jag tror att ni kan ha rätt båda två! Om polytetrafluoretylen (PTFE)-kedjorna är arrangerade på ett sådant sätt att det inte blir för nära kontakt mellan kedjorna, kommer kraften mellan dem att vara mycket svag och smältpunkten mycket låg.
Men i verkligheten är molekyler i nära kontakt med varandra. Van der Waals-krafterna kanske inte är lika kraftfulla som de kan vara, men PTFE:s struktur gör att de känner störst effekt, vilket producerar starka intermolekylära bindningar och höga smältpunkter.
Detta står i kontrast till andra krafter, såsom dipol-dipol-växelverkanskraften, som bara minskas med 23 gånger, eller det dubbla avståndet minskas med 8 gånger.
Därför maximerar den täta packningen av stavformade molekyler i PTFE dispersionseffektiviteten.
Non-stick-egenskaperna
Det är därför vatten och olja inte fastnar på ytan av PTFE, och varför du kan steka ägg i en PTFE-belagd panna utan att de fastnar i pannan.
Du måste fundera över vilka krafter som kan fixera andra molekyler på ytan avPTFE-Det kan innefatta någon form av kemisk bindning, van der Waals kraft eller vätebindning
Kemisk bindning
Kol-fluorbindningen är mycket stark, och det är omöjligt för andra molekyler att nå kolkedjan och orsaka någon substitutionsreaktion. Det är omöjligt för en kemisk bindning att uppstå.
van der Waals-styrkorna
Vi har sett att van der Waals-kraften i PTFE inte är särskilt stark, och den kommer bara att göra att PTFE får en hög smältpunkt, eftersom molekylerna är så nära varandra att de har mycket effektiv kontakt.
Men det är annorlunda för andra molekyler nära ytan av PTFE. Relativt små molekyler (som vattenmolekyler eller oljemolekyler) kommer bara att ha en liten mängd kontakt med ytan, och endast en liten mängd van der Waals attraktion kommer att genereras.
En stor molekyl (som ett protein) kommer inte att vara stavformad, så det finns inte tillräckligt med effektiv kontakt mellan den och ytan för att övervinna PTFE:s låga polarisationstendens.
Hur som helst är van der Waals-kraften mellan PTFE-ytan och omgivande material liten och ineffektiv.
Vätebindningar
PTFE-molekylerna på ytan är helt omslutna av fluoratomer. Dessa fluoratomer är mycket elektronegativa, så de bär alla en viss grad av negativ laddning. Varje fluoratom har också 3 par utskjutande ensamma elektroner.
Dessa är de villkor som krävs för bildandet av vätebindningar, såsom det ensamma paret på fluor och väteatomen i vatten. Men detta kommer uppenbarligen inte att hända, annars kommer det att finnas en stark attraktion mellan PTFE-molekylerna och vattenmolekylerna, och vattnet kommer att fastna på PTFE-molekylen.
Sammanfattning
Det finns inget effektivt sätt för andra molekyler att fästa sig på ytan av PTFE, så den har en non-stick yta.
Den låga friktionen
Friktionskoefficienten för PTFE är mycket låg. Det betyder att om du har en yta belagd med PTFE kommer andra saker lätt att glida på den.
Nedan följer en snabb sammanfattning av vad som händer. Detta kommer från en artikel från 1992 med titeln "Friktion och slitage hos polytetrafluoroetylen".
I början av glidningen brister PTFE-ytan och massan överförs till den plats där den glider. Detta innebär att PTFE-ytan kommer att slitas.
Allt eftersom glidningen fortsatte vecklades blocken ut till tunna filmer.
Samtidigt dras PTFE-ytan ut för att bilda ett organiserat lager.
Båda ytorna i kontakt har nu välorganiserade PTFE-molekyler som kan glida mot varandra
Ovanstående är introduktionen av polytetrafluoreten, polytetrafluoreten kan tillverkas i en mängd olika produkter, vi är specialiserade på att tillverka PTFE-rör,tillverkare av PTFE-slangar, välkommen att kommunicera med oss
Sökningar relaterade till ptfe-slang:
Publiceringstid: 5 maj 2021