Tetrafluoretilenas pirmą kartą buvo paruoštas 1933 m. Dabartinė komercinė sintezė yra pagrįsta fluoro špatu, sieros rūgštimi ir chloroformu.
Pagrindinis PTFE polimero gamybos procesas:
PTFE polimero / dervos gamyba iš esmės atliekama dviem etapais.Pirma, TFE monomeras paprastai gaminamas sintezuojant kalcio fluoridą (fluorosparą), sieros rūgštį ir chloroformą, o vėliau TFE polimerizacija atliekama kruopščiai kontroliuojamomis sąlygomis, kad susidarytų PTFE.Dėl stabilių ir stiprių CF jungčių PTFE molekulė pasižymi išskirtiniu cheminiu inertiškumu, dideliu atsparumu karščiui ir puikiomis elektros izoliacijos savybėmis;be puikių trinties savybių.
TFE valymas:
Polimerizacijai reikalingas grynas monomeras.Jei yra priemaišų, tai turės įtakos galutiniam produktui.Dujos pirmiausia plaunamos, kad pašalintų druskos rūgštį, o tada distiliuojamos, kad būtų atskirtos kitos priemaišos.
TFE polimerizacija:
Grynas neinhibuotas tetrafluoretilenas gali smarkiai polimerizuotis net esant žemesnei nei kambario temperatūrai.Sidabruotas reaktorius, ketvirtis užpildytas tirpalu, susidedančiu iš 0,2 dalies amonio persulfato, 1,5 dalies borakso ir 100 dalių vandens, ir kurio pH yra 9,2.Reaktorius buvo uždarytas;buvo evakuota ir įleidžiama 30 dalių monomero. Reaktorius buvo maišomas vieną valandą 80 °C temperatūroje ir po aušinimo gaunama 86 % polimero. PTFE komerciškai gaminamas dviem pagrindiniais procesais, iš kurių vienas veda į vadinamąjį „granuliuotą“. polimeras, o antrasis veda į daug smulkesnių dalelių dydžio ir mažesnės molekulinės masės polimero dispersiją.Vienas iš pastarųjų gamybos būdų buvo 0,1 % vandeninio digintarinės rūgšties peroksido tirpalo naudojimas.Reakcijos buvo vykdomos iki 90°C temperatūroje.
Kiti metodai:
TFE skilimas veikiant elektros lankui. Polimerizacija atliekama emulsijos metodu, naudojant peroksido iniciatorius, pvz., H2O2 (vandenilio peroksidas) ir geležies sulfatą.Kai kuriais atvejais kaip iniciatorius naudojamas deguonis.
PTFE struktūra ir savybės:
Cheminė PTFE struktūra yra linijinis C-F2-C-F2 polimeras be jokios šakos, o išskirtinės PTFE savybės yra susijusios su stipriu ir stabiliu anglies-fluoro ryšiu.
Politetrafluoretilenas yra linijinis polimeras, kuriame nėra daug šakų.Polietileno molekulė kristalinėje zonoje yra plokštuminio zigzago pavidalo, o PTFE molekulė yra steriškai neįmanoma, nes fluoro atomai yra didesni už vandenilio atomus.Dėl to molekulė įgauna susuktą zigzagą, o fluoro atomai sandariai susilieja spirale aplink anglies-anglies skeletą.Visiškas spiralės posūkis apims daugiau nei 26 anglies atomus žemesnėje nei 19 °C temperatūroje ir 30 °C aukštesnėje temperatūroje, o perėjimo taškas apima 1% tūrio pasikeitimą šioje temperatūroje.Dėl kompaktiško fluoro atomų susijungimo susidaro didelio standumo molekulė ir būtent ši savybė lemia aukštą polimero kristalų lydymosi temperatūrą ir šiluminės formos stabilumą.
Tarpmolekulinė trauka tarp PTFE molekulių yra labai maža, apskaičiuotas tirpumo parametras yra 12,6 (MJ/m3) 1/2. Taigi birių polimerų standumas ir tempiamasis stiprumas nepasižymi dideliu tvirtumu, kuris dažnai siejamas su polimerais, kurių minkštėjimo temperatūra yra aukšta.Anglies ir fluoro ryšys yra labai stabilus.Be to, kai du fluoro atomai yra prijungti prie vieno anglies atomo, C–F jungties atstumas sumažėja nuo 1,42 A iki 1,35 A. Dėl to ryšio stiprumas gali siekti 504 kJ/mol.Kadangi vienintelė kita jungtis yra stabili C-C jungtis, PTFE turi labai didelį šiluminį stabilumą, net kai jis kaitinamas virš 327 °C kristalinės lydymosi temperatūros.Dėl didelio kristališkumo ir specifinės sąveikos nesugebėjimo kambario temperatūroje tirpiklių nėra.Kai temperatūra artėja prie lydymosi temperatūros, tam tikri fluorinti skysčiai, tokie kaip perfluorintas žibalas, ištirps polimerą.
PTFE savybės priklauso nuo polimero tipo ir apdorojimo būdo.Polimeras gali skirtis pagal dalelių dydį ir (arba) molekulinę masę.Dalelių dydis turės įtakos apdorojimo atvejams ir tuštumų kiekiui gatavame produkte, o molekulinė masė turės įtakos kristališkumui, taigi ir daugeliui fizinių savybių.Apdorojimo metodai taip pat turės įtakos kristališkumui ir tuštumų kiekiui.
Komercinių polimerų vidutinė molekulinė masė yra labai didelė ir svyruoja nuo 400 000 iki 9 000 000. ICI praneša, kad jų medžiagų molekulinė masė yra nuo 5 000 000 iki 5 000 000, o kristališkumo procentas yra didesnis nei 94% pagaminimo.Pagamintos dalys yra mažiau kristalinės.Gatavo produkto kristališkumo laipsnis priklausys nuo aušinimo greičio nuo apdorojimo temperatūrų.Lėtas aušinimas sukels didelį kristališkumą, o greitas aušinimas suteiks priešingą efektą.Mažos molekulinės masės medžiagos taip pat bus kristališkesnės.
Pastebėta, kad dispersinis polimeras, kurio dalelės yra smulkesnės ir mažesnės molekulinės masės, suteikia produktams žymiai didesnį atsparumą lenkimui ir žymiai didesnį tempimo stiprumą.Atrodo, kad šie patobulinimai atsiranda dėl to, kad perdirbimo metu polimero masėje susidaro į pluoštą panašios struktūros.
Paskelbimo laikas: 2019-01-04