Політетрафторетилен (політетрафторетилен), ймовірно, є найпоширенішим фторполімером, оскільки він має кілька характеристик, які роблять його ідеальним матеріалом для широкого спектру застосувань. Він гнучкіший, ніж інші подібні труби, і може стійкий майже до всіх промислових хімікатів.
Діапазон температур становить приблизно від -330°F до 500°F, що забезпечує найширший температурний діапазон серед фторполімерів. Крім того, він має чудові електричні властивості та низьку магнітну проникність. Труби з тефлону (PTFE) є найширше використовуваними лабораторними трубами та трубами для застосувань, де хімічна стійкість та чистота є важливими.ПТФЕмає дуже низький коефіцієнт тертя та є однією з найбільш «ковзких» речовин з відомих
Особливості:
100% чиста PTFE-смола
Порівняно з FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, найбільш гнучкими фторполімерними трубами
Хімічно інертний, стійкий майже до всіх промислових хімікатів та розчинників
Широкий діапазон температур
Низьке проникнення
Гладка антипригарна поверхня
Найнижчий коефіцієнт тертя
Відмінні електричні характеристики
Негорючий
Нетоксичний
Застосування:
лабораторія
Хімічний процес
Аналітичне та технологічне обладнання
Моніторинг викидів
Низька температура
висока температура
Електрика
озон
Структура молекул ПТФЕ
Політетрафторетилен (ПТФЕ) отримують шляхом полімеризації багатьох молекул тетрафторетилену
Ця проста діаграма ПТФЕ не показує тривимірну структуру молекули. У простішому молекулярному полі(етилені) вуглецевий каркас молекули з'єднаний лише атомами водню, і цей ланцюг дуже гнучкий – це точно не лінійна молекула.
Однак, у політетрафторетилені атом фтору в групі CF2 достатньо великий, щоб взаємодіяти з атомом фтору сусідньої групи. Слід пам'ятати, що кожен атом фтору має 3 пари неподілених електронів, що стирчать.
В результаті цього обертання одинарного вуглець-вуглецевого зв'язку пригнічується. Атоми фтору, як правило, розташовуються якомога далі від сусідніх атомів фтору. Обертання, як правило, включає зіткнення неподілених пар між атомами фтору на сусідніх атомах вуглецю, що робить обертання енергетично невигідним.
Сила відштовхування фіксує молекулу у формі стрижня, а атоми фтору розташовані у вигляді дуже плавної спіралі — атоми фтору розташовані у вигляді спіралі навколо вуглецевого ланцюга. Ці свинцеві смужки будуть стиснуті разом, як довгі тонкі олівці в коробці.
Таке тісне розташування контактів має важливий вплив на міжмолекулярні сили, як ви побачите.
Міжмолекулярні сили та температура плавлення ПТФЕ
Температура плавлення політетрафторетилену становить 327°C. Це досить висока температура для цього полімеру, тому між молекулами повинні існувати значні сили Ван-дер-Ваальса.
Чому люди стверджують, що сили Ван-дер-Ваальса в ПТФЕ слабкі?
Дисперсійна сила Ван-дер-Ваальса викликана тимчасовими флуктууючими диполями, що утворюються під час руху електронів у молекулі. Оскільки молекула ПТФЕ велика, можна очікувати великої дисперсійної сили, оскільки є багато електронів, які можуть рухатися.
Загальна ситуація така, що чим більша молекула, тим більша дисперсійна здатність
Однак, у PTFE є проблема. Фтор дуже електронегативний. Він має тенденцію міцно зв'язувати електрони у зв'язку вуглець-фтор разом, настільки міцно, що електрони не можуть рухатися, як ви думаєте. Ми описуємо зв'язок вуглець-фтор як такий, що не має сильної поляризації.
Сили Ван-дер-Ваальса також включають диполь-дипольні взаємодії. Але в політетрафторетилені (ПТФЕ) кожна молекула оточена шаром слабо негативно заряджених атомів фтору. У цьому випадку єдиною можливою взаємодією між молекулами є взаємне відштовхування!
Отже, сила дисперсії слабша, ніж ви думаєте, і диполь-дипольна взаємодія викличе відштовхування. Не дивно, що люди кажуть, що сила Ван-дер-Ваальса в PTFE дуже слабка. Насправді ви не отримаєте сили відштовхування, оскільки вплив сили дисперсії більший, ніж вплив диполь-дипольної взаємодії, але кінцевий ефект полягає в тому, що сила Ван-дер-Ваальса буде прагнути послаблюватися.
Але ПТФЕ має дуже високу температуру плавлення, тому сила, яка утримує молекули разом, має бути дуже сильною.
Як ПТФЕ може мати високу температуру плавлення?
ПТФЕ дуже кристалічний, у цьому сенсі він має велику площу, молекули розташовані дуже регулярно. Пам'ятайте, що молекули ПТФЕ можна уявити як витягнуті стрижні. Ці полюси будуть тісно згруповані разом.
Це означає, що хоча молекула PTFE не може створювати справді великі тимчасові диполі, ці диполі можна використовувати дуже ефективно.
Отже, сили Ван-дер-Ваальса в ПТФЕ слабкі чи сильні?
Я думаю, що ви обидва можете мати рацію! Якщо ланцюги політетрафторетилену (ПТФЕ) розташовані таким чином, що між ними не буде надто тісного контакту, сила між ними буде дуже слабкою, а температура плавлення дуже низькою.
Але в реальному світі молекули перебувають у тісному контакті. Сили Ван-дер-Ваальса можуть бути не такими потужними, якими вони можуть бути, але структура ПТФЕ означає, що вони відчувають найбільший вплив, створюючи загалом міцні міжмолекулярні зв'язки та високі температури плавлення.
Це відрізняється від інших сил, таких як сила диполь-дипольної взаємодії, яка зменшується лише в 23 рази, або вдвічі більша відстань зменшується у 8 разів.
Таким чином, щільне пакування стрижнеподібних молекул у ПТФЕ максимізує ефективність диспергування
Антипригарні властивості
Ось чому вода та олія не прилипають до поверхні PTFE, і чому ви можете смажити яйця на сковороді з PTFE-покриттям, не прилипаючи до сковороди.
Вам потрібно врахувати, які сили можуть закріплювати інші молекули на поверхніПТФЕЦе може включати певний вид хімічного зв'язку, силу Ван-дер-Ваальса або водневий зв'язок.
Хімічний зв'язок
Зв'язок вуглець-фтор дуже міцний, і жодним іншим молекулам неможливо досягти вуглецевого ланцюга, щоб викликати будь-яку реакцію заміщення. Хімічний зв'язок утворюється неможливим.
сили ван-дер-Ваальса
Ми бачили, що сила Ван-дер-Ваальса в ПТФЕ не дуже сильна, і вона призведе до того, що ПТФЕ матиме лише високу температуру плавлення, оскільки молекули розташовані настільки близько, що вони мають дуже ефективний контакт.
Але для інших молекул, розташованих поблизу поверхні PTFE, ситуація інша. Відносно малі молекули (такі як молекули води або молекули олії) матимуть лише невеликий контакт з поверхнею, і генеруватиметься лише невелика сила ван-дер-ваальсового притягання.
Велика молекула (наприклад, білок) не матиме паличкоподібної форми, тому між нею та поверхнею недостатньо ефективного контакту, щоб подолати тенденцію ПТФЕ до низької поляризації.
У будь-якому випадку, сила Ван-дер-Ваальса між поверхнею ПТФЕ та навколишніми речовинами мала та неефективна.
Водневі зв'язки
Молекули PTFE на поверхні повністю огортаються атомами фтору. Ці атоми фтору є дуже електронегативними, тому всі вони несуть певний ступінь негативного заряду. Кожен атом фтору також має 3 пари виступаючих неподілених електронів.
Це умови, необхідні для утворення водневих зв'язків, таких як неподілена пара на фторі та атом водню у воді. Але цього, очевидно, не станеться, інакше між молекулами PTFE та молекулами води виникне сильне притягання, і вода прилипне до PTFE.
Короткий зміст
Немає ефективного способу для інших молекул успішно прикріплюватися до поверхні PTFE, тому він має антипригарну поверхню.
Низький коефіцієнт тертя
Коефіцієнт тертя PTFE дуже низький. Це означає, що якщо у вас поверхня, покрита PTFE, інші речі легко ковзатимуть по ній.
Нижче наведено короткий виклад того, що відбувається. Це взято зі статті 1992 року під назвою «Тертя та зношування політетрафторетилену».
На початку ковзання поверхня PTFE ламається, і маса переноситься туди, де вона ковзає. Це означає, що поверхня PTFE зношуватиметься.
У міру того, як ковзання продовжувалося, блоки розгорталися у тонкі плівки.
Водночас поверхня PTFE витягується, утворюючи організований шар.
Обидві поверхні, що контактують, тепер мають добре організовані молекули PTFE, які можуть ковзати одна по одній
Вищезазначене є введенням політетрафторетилену, політетрафторетилен можна виготовляти в різноманітні продукти, ми спеціалізуємося на виробництві труб з PTFE.виробники шлангів PTFE, ласкаво просимо до спілкування з нами
Пошукові запити, пов'язані з PTFE шлангом:
Час публікації: 05 травня 2021 р.