Analyse approfondie des propriétés et applications polytétrafluoroéthylène PTFE

Polytetrafluoroéthylène (poly tetra fluoroéthylène), l'abréviation anglaise de PTFE, communément appelé "plastique roi", la marque est Téflon. En Chine, en raison de la prononciation, la marque "Teflon" est également appelée téflon, dragon de téflon, téflon, téflon, téflon, etc. sont toutes des translittérations de téflon.

Le polytétrafluoroéthylène est connu comme le «roi des plastiques». Roy Plunkett, le père de la fluororesine, a commencé à rechercher des substituts de Freon à Dupont aux États-Unis en 1936. Ils ont collecté une partie du tétrafluoroéthylène et l'ont stocké dans des cylindres pour se préparer pour la seconde, ils ont mené la prochaine expérience le lendemain, mais quand ils Ouvert la soupape de réduction de la pression du cylindre le lendemain, aucun gaz ne s'est échappé. Ils pensaient que c'était une fuite de gaz, mais quand ils pesaient le cylindre, ils ont constaté que le cylindre n'avait pas perdu de poids. Ils ont scié le cylindre et ont trouvé une grande quantité de poudre blanche, qui était le polytétrafluoroéthylène.

Leurs recherches ont révélé que le polytétrafluoroéthylène a d'excellentes propriétés et peut être utilisé dans les joints d'étanchéité anti-fondus pour les bombes atomiques, les obus d'artillerie, etc. Par conséquent, l'armée américaine a gardé cette technologie secrète pendant la Seconde Guerre mondiale. Ce n'est qu'à la fin de la Seconde Guerre mondiale qu'elle a été déclassifiée et que la production industrielle de PTFE a été réalisée en 1946.

1. Nom du produit: PTFE

2. Nom anglais: polytétrafluoroéthylène

3. Alias

Ptfe; Téflon; Téflon; téflon; Téflon; F4; Roi des plastiques; Téflon (japonais) [l'abréviation anglaise est

PTFE, le nom de marque est Téflon, et la traduction chinoise est différente à différents endroits: la Chine continentale la traduit par Téflon, Hong Kong le traduit par Téflon et Taiwan le traduit par Teflon]

4. Formule moléculaire:

[Cf2cf2] n

5. Méthode de production

Ptfe

Produit par polymérisation radicale libre du tétrafluoroéthylène. Les réactions de polymérisation industrielle sont effectuées avec l'agitation en présence d'une grande quantité d'eau pour disperser la chaleur de réaction et faciliter le contrôle de la température. La polymérisation est généralement effectuée à 40 à 80 ° C et une pression de 3 à 26 kgf / cm2. Les persulfates inorganiques et les peroxydes organiques peuvent être utilisés comme initiateurs, ou un système d'initiation redox peut être utilisé. Chaque mole de tétrafluoroéthylène libère une chaleur de 171,38kj pendant la polymérisation. La polymérisation de la dispersion nécessite l'ajout de tensioactifs perfluorés, tels que l'acide perfluorooctanoïque ou ses sels.

6. Application

Le polytétrafluoroéthylène [PTFE, F4] est l'un des matériaux avec la meilleure résistance à la corrosion au monde aujourd'hui, il est donc connu comme le "roi des plastiques". Il peut être utilisé dans tout type de milieux chimiques depuis longtemps, et sa production a résolu de nombreux problèmes dans l'industrie chimique de mon pays, le pétrole, le pharmaceutique et d'autres domaines. Joints, joints et joints PTFE. Les joints, joints et joints PTFE sont moulés à partir de résine PTFE polymérisée en suspension. Par rapport à d'autres plastiques, le PTFE a une excellente résistance à la corrosion chimique et une résistance à la température. Il a été largement utilisé comme matériau d'étanchéité et matériau de remplissage. Il a un degré élevé de stabilité chimique et une excellente résistance à la corrosion chimique, comme une résistance aux acides forts, des alcalins forts, de forts oxydants, etc. Il a une résistance à la chaleur exceptionnelle, une résistance au froid et une résistance à l'usure. La plage de températures d'utilisation à long terme est de -200- + 250 ℃. Il a une excellente isolation électrique et n'est pas affecté par la température et la fréquence. De plus, il a les caractéristiques des antiadhésives, non absorbants et non brûlantes. La résine de suspension est généralement formée et traitée par le moulage et le frittage. Les tiges, plaques ou autres profils résultantes peuvent être traitées davantage par des méthodes d'usinage telles que le tournage, le forage et le fraisage. La barre peut ensuite être tournée et entraînée dans un film orienté.

7. Caractéristiques de polytétrafluoroéthylène (PTFE)

1. Force (rapport de force / poids élevé)

2. chimiquement inerte

3. Adaptabilité biologique

4. Résistance thermique élevée

5. Résistance chimique élevée dans des environnements difficiles

6. Falme inlommabilité

7. Coefficient de frottement faible

8. Faible constante diélectrique

9. Absorption de faible eau

10. Bonnes propriétés d'altération

Le PTFE est un polymère de tétrafluoroéthylène. L'abréviation anglaise est ptfe. Le nom du commerce est "Teflon". Connu comme le "roi des plastiques". La structure de base du polytétrafluoroéthylène est - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. Le polytétrafluoroéthylène est largement utilisé dans diverses applications qui nécessitent une résistance aux acides, aux alcalis et aux solvants organiques. Il n'est pas toxique pour l'homme, mais le perfluorooctanoate (PFOA), l'une des matières premières utilisées dans le processus de production, est considérée comme potentiellement cancérigène. Le poids moléculaire relatif du polytétrafluoroéthylène est relativement important, allant de centaines de milliers à plus de 10 millions, et généralement des millions (le degré de polymérisation est de l'ordre de 104, tandis que le polyéthylène n'est que de 103). Généralement, la cristallinité est de 90 à 95% et la température de fusion est de 327 à 342 ° C. Les unités CF2 de la molécule de polytétrafluoroéthylène sont disposées sous forme de zigzag. Étant donné que le rayon de l'atome de fluor est légèrement plus grand que celui de l'hydrogène, les unités CF2 adjacentes ne peuvent pas être complètement orientées trans-cross, mais forment une chaîne torsadé en spirale, qui est presque couverte par les atomes de fluor. à la surface de toute la chaîne polymère. Cette structure moléculaire explique les différentes propriétés de PTFE. Lorsque la température est inférieure à 19 ° C, une hélice 13/6 est formée; À 19 ° C, un changement de phase se produit et les molécules sont légèrement démêlées, formant une hélice 15/7.

8. Propriétés chimiques

La structure chimique du polytétrafluoroéthylène est formée en remplaçant tous les atomes d'hydrogène en polyéthylène par des atomes de fluor.

Les atomes F de la molécule PTFE couvrent les liaisons CC, et l'énergie des liaisons CF est élevée et particulièrement stable. Il n'est corrodé par aucun produit chimique à l'exception des métaux alcalins et du fluor élémentaire.

L'atome F dans la molécule PTFE est symétrique et les deux éléments de CF sont combinés de manière covalente. Il n'y a pas d'électrons libres dans la molécule et la molécule entière est neutre. Le PTFE a d'excellentes propriétés diélectriques car il n'y a pas de liaisons grammes dans la structure moléculaire de PTFE, donc sa cristallinité est très élevée. Parce qu'il y a une coque contenant du fluor inerte à l'extérieur des molécules PTFE, il a des propriétés antiadhésives exceptionnelles et un faible coefficient de frottement.

1. Isolation: Non affecté par l'environnement et la fréquence, la résistance au volume peut atteindre 1018 ohms cm, la perte diélectrique est petite et la tension de panne est élevée.

2. Résistance haute et basse température: l'effet sur la température ne change pas beaucoup, la plage de température est large et la température utilisable est de -190 ~ 260 ℃.

3. Auto-lubrifiant: il a le plus petit coefficient de frottement parmi les plastiques et est un matériau de lubrification sans huile idéal.

4. Non-cadnité de surface: aucun matériau solide connu ne peut adhérer à la surface. Il s'agit d'un matériau solide avec la plus petite énergie de surface.

5. Résistance au vieillissement atmosphérique, résistance au rayonnement et faible perméabilité: la surface et les performances restent inchangées après une exposition à long terme à l'atmosphère.

6. Non-in-inflammabilité: L'indice limitant de l'oxygène est inférieur à 90.

7. Résistance à la corrosion chimique et résistance aux intempéries: à l'exception des métaux alcalins en fusion, le PTFE n'est presque corrodé par aucun réactif chimique. Par exemple, lorsqu'il est bouilli dans de l'acide sulfurique concentré, de l'acide nitrique, de l'acide chlorhydrique ou même de l'Aqua Regia, son poids et ses performances restent inchangés. Il est également presque insoluble dans tous les solvants et n'est que légèrement soluble dans tous les alcanes supérieurs à 300 ° C (environ 0,1 g / 100 g). Le PTFE n'absorbe pas l'humidité, n'est pas inflammable et est extrêmement stable pour les rayons d'oxygène et ultraviolets, il a donc une excellente résistance aux intempéries.

Bien que le clivage des liaisons carbone-carbone et des liaisons carbone-fluorine dans les perfluorocarbures nécessite respectivement l'absorption d'énergie de 346,94 et 484.88kj / mol, la dépolymérisation du polytétrafluoroéthylène pour générer 1 mole d'énergie. Par conséquent, pendant la fissuration à haute température, le polytétrafluoroéthylène est principalement dépolymérisé en tétrafluoroéthylène. Les taux de perte de poids (%) du polytétrafluoroéthylène à 260, 370 et 420 ° C sont respectivement de 1 × 10-4, 4 × 10-3 et 9 × 10-2 par heure. On peut voir que le PTFE peut être utilisé pendant longtemps à 260 ℃. Étant donné que des sous-produits hautement toxiques tels que le fluorophosgène et le perfluoroisobutylène sont également produits pendant la fissuration à haute température, une attention particulière doit être accordée à la protection de la sécurité et pour empêcher le polytétrafluoroéthylène d'entrer en contact avec des flammes ouvertes.

Il ne fonde pas à une température de 250 ° C et ne devient pas fragile à une température ultra-bas de -260 ° C. Le PTFE est extrêmement lisse, même la glace ne peut pas comparer avec elle; Ses propriétés d'isolation sont particulièrement bonnes, un film aussi épais que le journal suffit à résister à une haute tension de 1500 V.

9. Propriétés physiques

PTFE est mécaniquement doux. A une énergie de surface très faible.

Le polytétrafluoroéthylène (F4, PTFE) a une série d'excellentes propriétés de performance: résistance à haute température - température d'utilisation à long terme de 200 à 260 degrés, résistance à basse température - toujours douce à -100 degrés; Résistance à la corrosion - Résistant à Aqua Regia et à tous les solvants organiques; Résistance aux intempéries - la meilleure vie vieillissante dans les plastiques; Lubrification élevée - a le plus petit coefficient de frottement en plastique (0,04); Non strict - a la plus petite tension de surface dans les matériaux solides sans adhérer à rien; Non-toxique - a une inertie physiologique; excellentes propriétés électriques, matériau d'isolation de classe C idéale. Les matériaux PTFE sont largement utilisés dans des secteurs importants tels que la défense nationale, l'énergie atomique, le pétrole, la radio, les machines électriques et les industries chimiques.

10. Produits polytétrafluoroéthylène

PTFE TILS, tuyaux, assiettes, plaques tournées. Le PTFE est un polymère de tétrafluoroéthylène. L'abréviation anglaise est ptfe. La formule structurelle est. Il a été découvert à la fin des années 1930 et mis en production industrielle dans les années 40. Propriétés: Le poids moléculaire relatif du polytétrafluoroéthylène est relativement important, allant de centaines de milliers à plus de 10 millions, et généralement des millions (le degré de polymérisation est de l'ordre de 104, tandis que le polyéthylène n'est que de 103). Généralement, la cristallinité est de 90 à 95% et la température de fusion est de 327 à 342 ° C. Les unités CF2 de la molécule de polytétrafluoroéthylène sont disposées sous forme de zigzag. Étant donné que le rayon de l'atome de fluor est légèrement plus grand que celui de l'hydrogène, les unités CF2 adjacentes ne peuvent pas être complètement orientées trans-cross, mais forment une chaîne torsadé en spirale, qui est presque couverte par les atomes de fluor. à la surface de toute la chaîne polymère. Cette structure moléculaire explique les différentes propriétés de PTFE. Lorsque la température est inférieure à 19 ° C, une hélice 13/6 est formée; À 19 ° C, un changement de phase se produit et les molécules sont légèrement démêlées, formant une hélice 15/7.

1. Propriétés mécaniques: son coefficient de frottement est extrêmement petit, seulement 1/5 de polyéthylène, qui est une caractéristique importante de la surface du perfluorocarbone. Et parce que la force intermoléculaire entre les chaînes de fluor et de carbone est extrêmement faible, le PTFE est non cad.

2. Propriétés électriques: le PTFE a une faible constante diélectrique et une perte diélectrique dans une large plage de fréquences, et a une tension de dégradation, une résistivité de volume et une résistance à l'arc élevée.

3. Résistance au rayonnement: La résistance au rayonnement du polytétrafluoroéthylène est mauvaise (104 rad). Il sera dégradé après avoir été exposé à un rayonnement à haute énergie, et les propriétés électriques et mécaniques du polymère seront considérablement réduites.

4. Polymérisation: le polytétrafluoroéthylène est produit par polymérisation radicale libre du tétrafluoroéthylène. Les réactions de polymérisation industrielle sont effectuées avec l'agitation en présence d'une grande quantité d'eau pour disperser la chaleur de réaction et faciliter le contrôle de la température. La polymérisation est généralement effectuée à 40 à 80 ° C et une pression de 3 à 26 kgf / cm2. Les persulfates inorganiques et les peroxydes organiques peuvent être utilisés comme initiateurs, ou un système d'initiation redox peut être utilisé. Chaque mole de tétrafluoroéthylène libère une chaleur de 171,38kj pendant la polymérisation. La polymérisation de la dispersion nécessite l'ajout de tensioactifs perfluorés, tels que l'acide perfluorooctanoïque ou ses sels.

5. Coefficient d'expansion (25 ~ 250 ℃): 10 ~ 12 × 10-5 / ℃. PTFE maintient d'excellentes propriétés mécaniques dans une large plage de températures de -196 à 260 ° C. L'une des caractéristiques des polymères de perfluorocarbone est qu'ils ne sont pas fragiles à basse température.