Войти
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название IUPAC Поли (1,1,2, 2-тетрафторэтилен) | |
| Другие названия Syncolon, Fluon, Poly (тетрафторэтилен), Poly (дифторметилен), Poly (тетрафторэтилен), тефлон | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| Сокращения | PTFE |
| ChEBI | |
| ChemSpider |
|
| ECHA InfoCard | 100.120.367  |
| KEGG | |
| UNII | |
| CompTox Dashboard (EPA ) | |
| Свойства | |
| Химическая формула | (C2F4)n |
| Плотность | 2200 кг / м |
| Температура плавления | 600 F, 327 °C |
| Теплопроводность | 0,25 Вт / (м · К) |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  0 1 0 OX |
| Кроме где указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N (что такое ?) | |
| Ссылки на ink | |
Политетрафторэтилен (PTFE ) - это синтетический фторполимер из тетрафторэтилена, имеющий множество применений. Общеизвестная торговая марка формул на основе ПТФЭ - Teflon от Chemours, дочерний продукт от DuPont, который первоначально открыл соединение в 1938 году. Другой популярной торговой маркой ПТФЭ является Syncolon от Synco Chemical Corporation.
ПТФЭ представляет собой фторуглерод твердое вещество, так как это соединение с высокой молекулярной массой, состоящее из полностью из углерода и фтора. ПТФЭ гидрофобен : ни вода, ни водосодержащие вещества не смачивают ПТФЭ, поскольку фторуглероды демонстрируют ослабленные лондонские дисперсионные силы из-за высокой электроотрицательности фтора. ПТФЭ имеет один из самых низких коэффициентов трения среди всех твердых тел.
ПТФЭ используется в качестве антипригарного покрытия для сковород и другой посуды. Он нереактивен, отчасти из-за прочности углеродно-фторных связей, поэтому он часто используется в контейнерах и трубопроводах для химически активных и коррозионных химикатов. При использовании в качестве смазки ПТФЭ снижает трение, износ и энергопотребление оборудования. Обычно он используется в качестве трансплантата при хирургических вмешательствах. Он также часто используется в качестве покрытия на катетерах ; это препятствует способности бактерий и других инфекционных агентов прилипать к катетерам и вызывать внутрибольничные инфекции.
Реклама Happy Pan, сковороды с тефлоновым покрытием 1960-х годов | Внешний звук | |
|---|---|
 «От плит до открытого космоса... Тефлон в той или иной мере касается каждого из нас почти каждый день. ", Рой Планкетт, Институт истории науки |
Тефлоновое тепловое покрытие, показывающее ударные кратеры, из НАСА (UHCRE) ПТФЭ был случайно обнаружен в 1938 году Роем Дж. Планкеттом, когда он работал в Нью-Джерси в DuPont. Когда Планкетт попытался создать новый хладагент хлорфторуглерод, газ тетрафторэтилен в его баллоне под давлением перестал течь до того, как вес баллона упал до отметки «пусто». Поскольку Планкетт измерял количество использованного газа, взвешивая баллон, ему стало любопытно, откуда взялся источник веса, и в конце концов он начал распиливать баллон. Он обнаружил, что внутренняя часть бутылки покрыта воско-белым материалом, который был странно скользким. Анализ показал, что это был полимеризованный перфторэтилен, при этом железо изнутри контейнера действовало как катализатор при высоком давлении. Kinetic Chemicals запатентовала новый фторированный пластик (аналог уже известного полиэтилена ) в 1941 году и зарегистрировала торговую марку Teflon в 1945 году.
К 1948 году компания DuPont, основавшая Kinetic Chemicals в партнерстве с General Motors производила более двух миллионов фунтов (900 тонн) тефлонового ПТФЭ в год в Паркерсбурге, Западная Вирджиния. Раннее использование было в Манхэттенском проекте в качестве материала для покрытия клапанов и уплотнений в трубах, содержащих высокореактивный гексафторид урана на обширных K-25 завод по обогащению урана в Ок-Ридж, штат Теннесси.
В 1954 году Коллетт Грегуар, жена французского инженера Марка Грегуара, убедила его опробовать материал, который он использовал для изготовления рыболовных снастей, на ее кастрюлях. Впоследствии он создал первые сковороды с антипригарным покрытием с покрытием из ПТФЭ под торговой маркой Tefal (сочетание «Tef» из «тефлона» и «al» из алюминия). В Соединенных Штатах Мэрион А. Троццоло, которая использовала это вещество на научной посуде, в 1961 году выпустила на рынок первую американскую сковороду с покрытием из ПТФЭ «Happy Pan». Посуда с антипригарным покрытием с тех пор стал обычным бытовым товаром, который сейчас предлагают сотни производителей по всему миру.
В 1990-х годах было обнаружено, что ПТФЭ может быть сшитым излучением выше своей точки плавления в бескислородной среде. Обработка электронным пучком является одним из примеров радиационной обработки. Сшитый ПТФЭ обладает улучшенными механическими свойствами при высоких температурах и радиационной стойкостью. Это было важно, потому что в течение многих лет облучение в условиях окружающей среды использовалось для разложения ПТФЭ для переработки. Это вызванное излучением разрыв цепи позволяет легче перетирать и использовать повторно.
ПТФЭ получают путем безрадикальной полимеризации тетрафторэтилена. Итоговое уравнение:
Поскольку тетрафторэтилен может взрывоопасно разлагаться до тетрафторметана и угля, для полимеризации требуется специальное устройство для предотвращения горячих точек, которые могут инициировать эту опасную побочную реакцию. Процесс обычно начинается с персульфата, который гомолизируется с образованием сульфатных радикалов:
Полученный полимер заканчивается группами сложного эфира сульфата, которые могут быть гидролизованы с образованием концевых групп OH .
, поскольку ПТФЭ плохо растворим Почти во всех растворителях полимеризация проводится в виде эмульсии в воде. Этот процесс дает суспензию полимерных частиц. В качестве альтернативы полимеризация проводится с использованием поверхностно-активного вещества, такого как ПФОС.
Часто используется ПТФЭ для покрытия сковород с антипригарным покрытием, поскольку он гидрофобен и обладает довольно высокой термостойкостью. ПТФЭ - термопласт полимер, который представляет собой белое твердое вещество при комнатной температуре с плотностью около 2200 кг / м 2. Согласно исследованиям, его температура плавления составляет 600 К (327 ° C; 620 ° F). Он сохраняет высокую прочность, ударную вязкость и самосмазывание при низких температурах до 5 K (−268,15 ° C; −450,67 ° F) и хорошую гибкость при температурах выше 194 K (−79 ° C; −110 ° F). ПТФЭ, как и все фторуглероды, приобретает свои свойства за счет совокупного эффекта связей углерод-фтор. Единственные химические вещества, которые, как известно, влияют на эти углерод-фторные связи, - это металлы с высокой реакционной способностью, такие как щелочные металлы, а при более высоких температурах также такие металлы, как алюминий и магний, и фторирующие агенты, такие как дифторид ксенона и фторид кобальта (III). При температурах выше 650–700 ° C (1200–1290 ° F) ПТФЭ подвергается деполимеризации.
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Плотность | 2200 кг / м |
| Температура стекла | 114,85 ° C (238,73 ° F; 388,00 K) |
| Температура плавления | 326,85 ° C (620,33 ° F; 600,00 K) |
| Температурное расширение | 112–125 × 10 K |
| Температуропроводность | 0,124 мм / с |
| Модуль Юнга | 0,5 ГПа |
| Предел текучести | 23 МПа |
| Объемное удельное сопротивление | 10 Ом · см |
| Коэффициент трения | 0,05 –0,10 |
| Диэлектрическая постоянная | ε = 2,1, tan (δ) < 5×10 |
| Диэлектрическая проницаемость (60 Гц) | ε = 2,1, tan (δ) < 2×10 |
| Диэлектрическая прочность (1 МГц) | 60 МВ / м |
| Магнитная восприимчивость (SI, 22 ° C) | -10,28 × 10 |
коэффициент трения пластика обычно измеряется относительно полированной стали. Коэффициент трения ПТФЭ составляет от 0,05 до 0,10, что является третьим наименьшим из всех известных твердых материалов (BAM является первым, с коэффициентом трения 0,02; алмазоподобный углерод второй самый низкий - 0,05). Стойкость ПТФЭ к силам Ван-дер-Ваальса означает, что это единственная известная поверхность, к которой геккон не может прилипнуть. Фактически, ПТФЭ можно использовать для предотвращения того, чтобы насекомые забирались на окрашенные этим материалом поверхности. ПТФЭ настолько скользкий, что насекомые не могут схватиться за него и склонны падать. Например, ПТФЭ используется для предотвращения вылазки муравьев из муравьиного калия.
. Из-за своей химической инертности ПТФЭ не может быть сшитым, как эластомер. Следовательно, он не имеет «памяти» и подвержен ползучести. Благодаря своим превосходным химическим и термическим свойствам ПТФЭ часто используется в качестве прокладочного материала в отраслях промышленности, где требуется устойчивость к агрессивным химическим веществам, таким как фармацевтика или химическая обработка. Однако из-за склонности к ползучести долговременные характеристики таких уплотнений хуже, чем у эластомеров, которые демонстрируют нулевой или почти нулевой уровень ползучести. В критических случаях применения шайбы Belleville часто используются для приложения постоянной силы к прокладкам из ПТФЭ, тем самым обеспечивая минимальную потерю производительности в течение всего срока службы прокладки.
Обработка ПТФЭ может быть сложной и дорогой, поскольку высокая температура плавления, 327 ° C (621 ° F), выше начальной температуры разложения, 200 ° C (392 ° F). Даже в расплавленном состоянии ПТФЭ не течет, а вместо этого ведет себя как гель из-за отсутствия кристаллической фазы и высокой вязкости расплава.
Некоторые детали из ПТФЭ изготавливаются методом холодного формования, a форма компрессионного формования. Здесь мелкодисперсный порошок ПТФЭ под высоким давлением (10–100 МПа) вдавливается в форму. После периода отстаивания, продолжающегося от нескольких минут до нескольких дней, форму нагревают до температуры от 360 до 380 ° C (от 680 до 716 ° F), позволяя мелким частицам сливаться в единую массу.
Экранированная оболочка из ПТФЭ кабели с витой парой Основное применение ПТФЭ, на которое приходится около 50% производства, - это изоляция проводки в аэрокосмической и компьютерной сферах (например, соединительный провод, коаксиальные кабели). В этом приложении используется тот факт, что ПТФЭ имеет отличные диэлектрические свойства, особенно на высоких радиочастотах, что делает его подходящим для использования в качестве отличного изолятора в разъеме . сборки и кабели, а также в печатных платах, используемых на микроволновых частотах. В сочетании с его высокой температурой плавления это делает его предпочтительным материалом в качестве высокоэффективного заменителя более слабого полиэтилена с более низкой температурой плавления , обычно используемого в недорогих областях.
В промышленных приложениях из-за низкого трения PTFE используется для подшипников скольжения, шестерен, пластин скольжения, уплотнений, прокладок, втулки и другие области применения со скользящим действием деталей, где он превосходит ацеталь и нейлон.
. Его чрезвычайно высокое объемное удельное сопротивление делает его идеальным материалом для изготовления долговечных электреты, электростатические аналоги постоянных магнитов.
ПТФЭ-пленки также широко используются в производстве композитов из углеродного волокна, а также композитов из стекловолокна, особенно в аэрокосмической промышленности.. Пленка из ПТФЭ используется в качестве барьера между строящейся частью из углеродного или стекловолокна, а также воздухопроницаемыми и герметизирующими материалами, используемыми для инкапсуляции связки при удалении массы (вакуумное удаление воздуха между слоями уложенных слоев материала) и при отверждении композита, обычно в автоклаве. ПТФЭ, используемый здесь в качестве пленки, предотвращает прилипание непроизводственных материалов к строящейся детали, которая является липкой из-за того, что слои угольно-графита или стекловолокна предварительно пропитаны смолой бисмалеимид. Непроизводственные материалы, такие как тефлон, воздухопроницаемые сапуны и сама сумка, будут считаться предметом закупки. (мусор / повреждение посторонних предметов), если они остались на хранении.
Из-за его крайней инертности и высоких температур PTFE часто используется в качестве футеровки в шлангах в сборе, компенсаторах и в промышленных трубопроводах, особенно при использовании кислот, щелочей или других химикатов. Его отсутствие трения позволяет улучшить поток высоковязких жидкостей и использовать его в таких устройствах, как тормозные шланги.
Gore-Tex - торговая марка расширенного PTFE (ePTFE), материала, включающего фторполимерную мембрану с микропорами. Крыша Хьюберта Х. Хамфри Метродома в Миннеаполис, США, была одним из крупнейших применений покрытий из ПТФЭ. 20 акров (81 000 м) материала были использованы для создания белого двухслойного купола из стекловолокна с покрытием из ПТФЭ.
PTFE часто встречается в смазках для музыкальных инструментов; чаще всего клапанное масло.
ПТФЭ используется в некоторых аэрозольных распылителях смазочных материалов, в том числе в микронизированной и поляризованной форме. Он отличается чрезвычайно низким коэффициентом трения, гидрофобностью (которая препятствует образованию ржавчины) и сухой пленкой, которая образуется после нанесения, что позволяет ему сопротивляться скоплению частиц, которые в противном случае могли бы образовать абразивную пасту.
ПТФЭ (тефлон) наиболее известен своим использованием для покрытия антипригарных сковород и другой посуды, поскольку он гидрофобен и обладает довольно высокой термостойкостью.
ПТФЭ ленты с самоклеящейся клейкой основой Подошвы некоторых утюгов для одежды покрыты ПТФЭ (тефлон).
Другие узкие области применения включают:
Пиролиз ПТФЭ обнаруживается при 200 ° C (392 ° F), и он несколько раз меняется. 129>фторуглеродные газы и сублимат. Исследование на животных, проведенное в 1955 году, показало, что маловероятно, что эти продукты будут производиться в количествах, важных для здоровья, при температурах ниже 250 ° C (482 ° F). В таких продуктах, как посуда с антипригарным покрытием, ПФОК был удален с 2013 года, и до этого продукты, содержащие ПФОК, не считались основными источниками воздействия.
Хотя ПТФЭ стабилен и нетоксичен при более низких температурах, он начинает портиться после того, как температура посуды достигает примерно 260 ° C (500 ° F), и разлагается при температуре выше 350 ° C (662 ° F). Побочные продукты разложения могут быть смертельными для птиц и могут вызывать гриппоподобные симптомы у людей - см. лихорадка полимерного дыма. Мясо обычно жарят при температуре от 204 до 232 ° C (399 и 450 ° F), и большинство масел начинают дымиться до достижения температуры 260 ° C (500 ° F), но есть по крайней мере два кулинарных масла (рафинированное сафлоровое масло при 265 ° C (509 ° F) и масло авокадо при 271 ° C (520 ° F)) с более высокой температурой дымления . Однако эти случаи лихорадки полимерного дыма чаще всего наблюдались у людей, которые готовили при 390 ° C (734 ° F) в течение ≥4 часов.
Трифторацетат натрия и подобное соединение хлордифторацетат могут оба образуются при термолизе ПТФЭ, а также при производстве полифтор- и / или полихлорфтор (C3-C14) карбоновых кислот с более длинной цепью, которые могут быть одинаково стойкими. Некоторые из этих продуктов недавно были связаны с возможным неблагоприятным воздействием на здоровье и окружающую среду, и в настоящее время они постепенно выводятся с рынка США.
Перфтороктановая кислота (PFOA) иногда используется в процессе производства PTFE / тефлона, хотя она сгорает во время этого процесса и обычно не присутствует в значительных количествах в образующемся ПТФЭ.
Перфтороктановая кислота (PFOA, или C8) использовалась в качестве поверхностно-активного вещества в эмульсионной полимеризации ПТФЭ, хотя несколько производителей полностью прекратили его использование.
PFOA неопределенно долго сохраняется в окружающей среде. ПФОК был обнаружен в крови более 98% населения США в низком диапазоне и ниже частей на миллиард, а уровни выше у сотрудников химических заводов и окружающих субпопуляций. ПФОК и ПФОС обнаруживаются в кровотоке каждого американца в диапазоне частей на миллиард, хотя эти концентрации снизились на 70% для ПФОК и 84% для ПФОС в период с 1999 по 2014 год, что совпадает с окончанием производства и прекращением производства. ПФОК и ПФОС в США. Население в целом подверглось воздействию ПФОК в результате массового сброса отходов C8 в океан и около долины реки Огайо. ПФОК был обнаружен в промышленных отходах, грязных коврах, жидкостях для чистки ковров, домашней пыли, пакетах для попкорна для микроволновых печей, воде, пищевых продуктах и тефлоновой посуде.
В результате коллективного иска и мирового соглашения с DuPont три эпидемиолога провели исследования среди населения, окружающего химический завод. которые подвергались воздействию ПФОК на более высоких уровнях, чем в общей популяции. Исследования пришли к выводу, что существует связь между воздействием ПФОК и шестью последствиями для здоровья: рак почки, рак яичек, язвенный колит, заболевание щитовидной железы, гиперхолестеринемия (высокий уровень холестерина) и беременность. гипертония.
В целом посуда из ПТФЭ считается второстепенным путем воздействия ПФОК.
Тефлон также используется в качестве торгового наименования полимера с аналогичными свойствами, перфторалкокси-полимерная смола (PFA) Торговое название Teflon также используется для других полимеров с аналогичным составом:
Они сохраняют полезные свойства ПТФЭ, заключающиеся в низком трении и инертности, но также их легче формовать. Например, FEP мягче, чем PTFE, и плавится при 533 K (260 ° C; 500 ° F); он также очень прозрачен и устойчив к солнечному свету.
(Машина обратного хода копия)
(копия Wayback Machine)
