¿Qué es el politetrafluoroetileno (PTFE) y su aplicación?

Politetrafluoroetileno (PTFE) también llamado Fmur4, que es uno de los materiales resistentes a la corrosión más ideales en el mundo en esta etapa, comúnmente conocido como el "rey de plástico". Los materiales se dividen generalmente en dos categorías, a saber, politetrafluoroetileno suspendido y politetrafluoroetileno disperso .

La resina de politetrafluoroetileno en suspensión suele ser blanca, el tamaño de las partículas es relativamente grande y, mediante un tratamiento específico, se pueden obtener todo tipo de tamaños de partículas en polvo. La resina puede jugar un efecto muy ideal en el moldeo y puede ser bien sinterizado en palanquillas cilíndricas, y luego procesado posteriormente en varias especificaciones de sellos.

El politetrafluoroetileno disperso puede dividirse en dos categorías, a saber, polvo y dispersión concentrada. En la actualidad, la banda de materia prima de PTFE común en el mercado se empuja y extruye con resina dispersa; además, la película microporosa, la fibra y el tubo procesados por resina dispersa también se utilizan en diversas industrias de la economía nacional como materiales de gama alta. Por ejemplo, su película puede desempeñar el papel de impermeable y transpirable, y su diámetro de microporos puede alcanzar el nivel nanométrico, lo que se utiliza ampliamente en el campo de la filtración y la separación; la fibra de politetrafluoroetileno puede utilizarse en la producción de embalajes, telas filtrantes a base de fieltro, etc.; los tubos de politetrafluoroetileno pueden utilizarse en el campo del transporte de líquidos corrosivos y el intercambio de calor. La dispersión concentrada se utiliza principalmente en diversos revestimientos; la olla antiadherente de uso común se fabrica mediante revestimiento y sinterización con dispersión de politetrafluoroetileno, y la tela de fibra de vidrio impregnada de teflón utilizada en la industria de impresión electrónica también utiliza dispersión concentrada de politetrafluoroetileno.

¿Cuáles son las características estructurales del politetrafluoroetileno (PTFE)?

El politetrafluoroetileno se polimeriza a partir del tetrafluoroetileno y su estructura molecular correspondiente se muestra en la figura 1.

Además, la estructura química del politetrafluoroetileno consiste en sustituir todos los átomos de hidrógeno del polietileno por átomos de flúor. El flúor es el elemento más activo y electronegativo de todos los elementos, por lo que el rendimiento del producto cambia obviamente después de que el flúor sustituya al hidrógeno. la razón principal es la diferencia entre el enlace Cmurl F y el enlace Cmure H.

Comparando el enlace CmurF con el enlace Cmurh H, debido a que la electronegatividad del átomo de carbono es obviamente mayor que la del átomo de hidrógeno, y la electronegatividad del átomo de flúor es mayor que la del átomo de carbono, por lo que la polaridad del enlace Cmure F es opuesta a la del enlace Cmure H, y la polaridad del enlace Cmure F es mucho mayor. En otras palabras, para el enlace Cmurf, el átomo F atrae más pares de electrones covalentes, mientras que el par de electrones covalentes en el enlace C-H está sesgado hacia el átomo de carbono. El radio protónico del átomo de flúor también es significativamente mayor que el del átomo de hidrógeno, la longitud del enlace Cmurf es obviamente mayor que la del enlace Cmure H, y la energía de enlace del enlace Cmure F también es significativamente mayor que la del enlace Cmure H .

Desde un punto de vista objetivo, el enlace Cmurf es un tipo de enlace con una excelente estabilidad, la energía de enlace puede aumentar hasta 460 kJ/mol, y la unión del enlace principal de carbono está rodeada por muchos grupos atómicos de flúor, de modo que el enlace Cmure C no se ve afectado por otras moléculas. Además, el volumen total de átomos de flúor es relativamente grande y se repelen entre sí, la cadena macromolecular es principalmente helicoidal, y los átomos de flúor existentes en la cadena principal tienen una buena simetría, por lo que generalmente es de neutralización eléctrica.

2. ¿Cuáles son las características de rendimiento del politetrafluoroetileno (PTFE)?

2.1 Las propiedades químicas del politetrafluoroetileno son las de los compuestos orgánicos conocidos.

Conozca los materiales poliméricos más inertes. Debido a su estructura molecular especial, puede resistir casi todos los ácidos fuertes, bases y disolventes orgánicos, incluso el "agua regia" no puede hacer nada con él, y puede mantener esta propiedad a altas temperaturas, por lo que este material también se llama "rey de plástico".

La excepción es que los metales alcalinos fundidos, como el sodio fundido, pueden corroer la superficie del politetrafluoroetileno, provocando la reacción del flúor alrededor de la cadena de carbono. El método habitual en la industria consiste en utilizar una solución de naftalina sódica para modificar la superficie de la película o placa de politetrafluoroetileno en condiciones de protección con nitrógeno o aislamiento con oxígeno, a fin de defluorinar u oxidar el politetrafluoroetileno en la superficie de la película o placa. de modo que pierda su antiadherencia y sea fácil de componer con otros materiales.

2.2 Propiedades térmicas del PTFE

El politetrafluoroetileno puede funcionar bien a altas temperaturas.
La temperatura de servicio suele ser de 190 °C ~ 260 °C. La temperatura del punto de fusión correspondiente del material es de 327 °C y la temperatura de descomposición térmica correspondiente es de 420 °C, que es una temperatura de servicio muy alta en los plásticos de ingeniería existentes. El politetrafluoroetileno casi no presenta descomposición térmica en condiciones inferiores a 420 °C, pero puede descomponerse en gran medida cuando supera los 420 °C, y la pérdida total de masa por hora es de aproximadamente 0,01%. Su descomposición producirá fosgeno fluorado, perfluoroisobuteno y otras sustancias altamente tóxicas, por lo que en el procesado en caliente del politetrafluoroetileno, es necesario evitar la temperatura de procesado superior a 400 °C para prevenir la formación de ciertos factores de riesgo. Cuando el politetrafluoroetileno se calienta de forma continua a 280 °C durante 72 horas, su resistencia a la tracción se reduce en aproximadamente 10% después de restablecerse a temperatura ambiente. Además, cuando el politetrafluoroetileno se utiliza durante mucho tiempo a 260 °C y después se transfiere a temperatura ambiente, su resistencia a la tracción se mantiene en un valor determinado. Por lo tanto, en términos de descomposición térmica, el material puede utilizarse durante poco tiempo a 280 °C y de forma continua a 260 °C. Además, en términos de deformación térmica, el material puede utilizarse durante mucho tiempo a 260 °C con una carga relativamente baja; cuando la carga es elevada, la deformación térmica es muy evidente y su tiempo de servicio se reduce considerablemente.

2.3 resistencia a las radiaciones

En el politetrafluoroetileno (PTFE) se produce un gran número de degradaciones moleculares bajo el haz de electrones. Bajo la acción de la radiación de alta energía, el enlace Cmurc y el enlace Cmurf se rompen al mismo tiempo, lo que provoca la disminución del peso molecular y del rendimiento del PTFE. Además, su estabilidad a la radiación en el vacío es obviamente mejor que en el aire, porque bajo la protección del gas inerte en el vacío, se producirá la reacción de reticulación por radiación entre las moléculas de PTFE, además de la reacción de degradación del PTFE. Si se controlan la temperatura de irradiación y la dosis de radiación adecuadas, el material de PTFE tratado será translúcido, y la resistencia a la radiación, la resistencia a altas y bajas temperaturas, la permeabilidad al aire y la permeabilidad a los líquidos del material mejorarán considerablemente.

3. Estudio sobre la modificación del politetrafluoroetileno.

La atracción intermolecular del politetrafluoroetileno es muy pequeña, y tiene una estructura especial de cadena molecular helicoidal, que hace que tenga una energía superficial muy baja, por lo que el politetrafluoroetileno también tiene muy buena hidrofobicidad.
En la actualidad, existen dos técnicas de modificación de superficies comúnmente utilizadas: la modificación de superficies y la modificación de rellenos.

3.1 Modificación superficial del politetrafluoroetileno.

Existen tres tipos de métodos de modificación superficial del politetrafluoroetileno. El primero es el uso de la tecnología de activación de superficies, que puede desfluorarse continuamente mediante radiación y, a continuación, fluorarse e injertarse con otros materiales en condiciones específicas. También puede tratarse con gas inerte para romper algunos de sus enlaces principales y formar una gran cantidad de radicales libres, con el fin de mejorar su energía libre superficial cubierta y, finalmente, optimizar su humectabilidad. Además, el PTFE puede procesarse mediante corona para producir una capa activada que pueda pegarse.

El segundo tipo es a través de la modificación química de la corrosión, este método puede optimizar su actividad superficial, y hay una variedad de reactivos para elegir, incluyendo solución de amoníaco, solución de hierro pentacarbonilo y así sucesivamente.

El tercer tipo es mediante la modificación de la deposición superficial, concretamente, el PTFE se impregna en una solución coloidal específica, de modo que las partículas coloidales puedan seguir depositándose en su superficie, y mejorar su humectabilidad, y finalmente optimizar su actividad superficial para que no encuentre demasiados obstáculos al componerse con otros materiales.

3.2 modificación del relleno de politetrafluoroetileno.

Por lo general, a la resina de PTFE se le añaden diversos rellenos, como inorgánicos, poliméricos, etc., que pueden optimizar su rendimiento. Además, en comparación con los productos convencionales, la resistencia a la presión de los productos rellenos aumentó entre 5 y 10 veces, la resistencia al desgaste aumentó unas 1.000 veces, el coeficiente de expansión lineal correspondiente disminuyó en 80%, y la conductividad térmica aumentó unas 5 veces. Por lo tanto, tiene una amplia gama de aplicaciones, incluidos los ejes lubricados sin aceite, anillos de pistón y así sucesivamente. Al igual que los cojinetes de PTFE, se rellenan con diversos materiales, principalmente fibra de vidrio, polvo de cobre, etc., de modo que se optimizan significativamente sus diversas propiedades. Además, la correa guía es también un tipo muy típico de producto de relleno compuesto, que se rellena con fibra de vidrio, MoS2 y otros materiales. En esta etapa, para la exploración de PTFE de relleno, los estudiosos pertinentes están más inclinados a lanzar nuevos campos de aplicación y serializar todo tipo de productos diseñados.

4 principales campos de aplicación del politetrafluoroetileno.

En 2018, el consumo total de PTFE en China es de unas 70.000 toneladas. El PTFE tiene una excelente resistencia al calor, un rango de temperatura de funcionamiento relativamente amplio, excelentes propiedades eléctricas y temperatura constante.
Los materiales de calibre tienen una incomparable resistencia a la corrosión química, y la retardancia de llama es también muy ideal, por lo que se ha aplicado en muchos campos, incluyendo la electrónica, eléctrica, petroquímica, aeroespacial y otras áreas cuadradas.

La industria petroquímica es el área de consumo más importante de PTFE. Debido a su excelente rendimiento, puede utilizarse para preparar equipos, accesorios de tuberías y otros dispositivos. Al mismo tiempo, la demanda de PTFE en la construcción, la industria ligera y otras unidades también ha aumentado considerablemente.

4.1 Datos sobre la aplicación del politetrafluoroetileno (PTFE)

en anticorrosión muestran que el equipo desechado en Estados Unidos debido a la corrosión es de unas 40% de la producción de acero cada año, lo que supone una pérdida total de unos $75.000 millones de dólares. Las pérdidas económicas causadas por la corrosión en nuestro país también han aumentado gradualmente hasta los 15.000 millones de yuanes actuales. Obviamente, la pérdida causada por la corrosión es un problema muy destacado en la actualidad, por lo que debemos concederle gran importancia.

Como el caucho, el metal y otros materiales no tienen buena resistencia a la corrosión y no pueden utilizarse durante mucho tiempo en condiciones ambientales duras, la pérdida resultante es bastante sorprendente. El material PTFE se ha utilizado ampliamente en la industria petrolera, textil y otras debido a su excelente resistencia a la corrosión. Entre ellas, las más representativas incluyen tubos de escape, tubos de vapor, tubos de alta y baja presión, válvulas, etc. Especialmente en las duras condiciones ambientales, tales como baja temperatura y antiadherente, que no pueden ser utilizados por los materiales convencionales, muestra las ventajas de PTFE.

Otra aplicación importante del PTFE es actuar como material de sellado. Aunque la junta es el accesorio de todo tipo de equipos y tiene poca importancia en comparación con el equipo, el efecto de sellado tiene un impacto muy destacado en el efecto general del uso del equipo. Algunos ejemplos representativos son los intercambiadores de calor, los recipientes de gran diámetro, las juntas de los recipientes de reacción de vidrio, etc. Además, el compuesto de película de PTFE con él puede optimizar significativamente su resistencia a los disolventes y mejorar su resistencia dieléctrica hasta cierto punto, y la rejilla de valencia es relativamente moderada, por lo que es muy adecuado para muchas ocasiones con estrictos requisitos de sellado. Al mismo tiempo, el material también tiene una excelente resistencia a altas y bajas temperaturas, que es el principal sustituto de la junta de amianto en la etapa actual. Además, si se refuerza con fibra de carbono, su resistencia se puede mejorar a un nivel superior, y la resistencia a la fatiga también es muy buena, y el coeficiente de expansión térmica cumple con la norma de uso. Este tipo de rendimiento es incomparable con otros materiales.

4.2 Aplicación del rendimiento de baja fricción del politetrafluoroetileno en carga

Debido a que en algunas partes del equipo no se puede añadir aceite lubricante, la grasa lubricante se disolverá completamente con los disolventes, por lo que los productos de muchos campos, como el farmacéutico y el textil, deben prestar atención a este aspecto. Debido a que el coeficiente de fricción es relativamente bajo en comparación con la mayoría de los materiales sólidos, el PTFE relleno se ha convertido gradualmente en un excelente material sin lubricación por aceite para todo tipo de piezas. Tiene una amplia gama de aplicaciones, como cojinetes de equipos químicos, anillos de pistón, deslizadores de soporte de cerchas de acero, rotación de puentes, etc.

4.3 Aplicación del politetrafluoroetileno en electrónica y electricidad.

La constante dieléctrica del politetrafluoroetileno es relativamente pequeña, por lo que puede utilizarse en la preparación de alambre esmaltado para su uso en micromotores. Además, la película fluoroplástica tiene una cierta permeabilidad selectiva a todo tipo de gases, por lo que esta característica puede utilizarse para preparar sensores de oxígeno. Además, combinada con las características de desviación de carga poloidal de los fluoroplásticos en condiciones específicas, puede utilizarse para preparar altavoces, piezas de equipos, etc.

Dado que el índice de refracción del politetrafluoroetileno es relativamente bajo, puede utilizarse para preparar fibra óptica. El PTFE es un tipo de material aislante con una amplia gama de aplicaciones, y su aplicación principal es la capa exterior de alambres y cables, por lo que puede desempeñar un buen papel en los dispositivos electrónicos de difusión, y también puede desempeñar un papel ideal en las líneas de conexión. En condiciones de campo eléctrico de alta frecuencia, su pérdida dieléctrica alcanza un nivel bajo; en la placa de circuito impreso, tiene unas propiedades dieléctricas extraordinarias y es difícil que le afecten otras sustancias químicas. Al mismo tiempo, la película aislante es también la principal forma de aplicación del aislamiento eléctrico del politetrafluoroetileno, que se utiliza ampliamente en los medios de aislamiento de todo tipo de condensadores. Además, la película de PTFE tiene una buena aplicabilidad en cables aislados, motores y transformadores, y también es un material clave para muchos componentes electrónicos importantes.

4.4 aplicación del politetrafluoroetileno en medicina

sigue evolucionando con el continuo desarrollo de la tecnología médica contemporánea, y la dependencia de los productos poliméricos es cada vez mayor. Estos productos entran en contacto con tejidos humanos normales, por lo que sus propiedades no tóxicas y respetuosas con el medio ambiente son muy importantes.
En los últimos años, los polímeros han reducido enormemente el espacio de aplicación de los materiales convencionales en el tratamiento médico. Debido a que el PTFE puede reflejar una cierta inercia biológica, la capacidad de formación de poros después de un tratamiento estandarizado es muy buena, por lo que sobre esta base, podemos preparar un dispositivo que no conduzca al rechazo del organismo, y desarrollar un dispositivo que esté en contacto profundo con la sangre, lo que no tendrá un impacto negativo en la sangre. El material PTFE expandido es puro inerte en la naturaleza, lo que es de gran beneficio para su adaptabilidad biológica, no conduce al rechazo del cuerpo de la máquina, y puede ser esterilizado por métodos diversificados, y cubre la estructura multiporosa, no tiene hidrofilia, la sangre generalmente no se bloquea, y puede desempeñar un efecto antitrombótico, este tipo de vasos sanguíneos puede permitir que las células entren sin problemas. Al mismo tiempo, la íntima se forma con el tejido adjunto, por lo que la operación de esterilización es relativamente simple, y proporciona cierta comodidad para la sutura de heridas, no hay grietas, y no hay colapso encogido cuando se utiliza durante mucho tiempo.

El PTFE dilatado también es una parte muy importante del catéter de pinza de gastroscopio, porque su característica de deformación es muy ideal, no hay reacción de cuerpo extraño cuando se utiliza en el cuerpo humano, y se realizan muchas operaciones como la toma de muestras de estómago y la polipectomía, lo que reduce mucho la dificultad de la operación y reduce el dolor de los pacientes en el curso de la operación. Además, el material puede preparar la membrana de reparación cardíaca, reparar bien el defecto del diafragma y estandarizar el tratamiento plástico de la estenosis arterial. Además, puede apoyar una variedad de soluciones Kangfu, que implican vasos sanguíneos artificiales, vasos sanguíneos, cirugía y otros aspectos.

4.5 Aplicación de la propiedad antiadherente del politetrafluoroetileno.

El PTFE tiene una baja tensión superficial y no se adhiere a nada más.
Calidad, puede mostrar las características de resistencia a altas y bajas temperaturas, en la olla antiadherente antiadherente tiene una aplicabilidad muy ideal. Además, el proceso antiadherente cubre generalmente dos tipos: el primero es montar las piezas de PTFE en el substrato; el segundo es cubrir la capa de PTFE en el substrato según las especificaciones relevantes por el tratamiento de la contracción de calor.
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, los materiales de PTFE también presentan tres deficiencias que no pueden ignorarse: flujo en frío, difícil soldabilidad y difícil fusión. Estos problemas se están resolviendo paso a paso, lo que hace que tenga un buen potencial de aplicación en óptica, tratamiento médico y otros campos.

Aplicación de politetrafluoroetileno en la eliminación de polvo a alta temperatura en China, el índice de eliminación de polvo establecido en la etapa inicial es relativamente baja, y la concentración de eliminación de polvo es de aproximadamente 400 mg / Nm3, que no cumple con los requisitos de la concentración de descarga de polvo no más de 50 mg / Nm3 y la reducción de PM2,5 (diámetro no superior a 2,5 μ m). Por lo tanto, ha formado un buen contrato de desarrollo para la industria de control de la contaminación por polvo. El desarrollo de medios filtrantes con mayor vida útil y mejor eficiencia de purificación se ha convertido gradualmente en la principal tendencia de desarrollo. Por otra parte, la mayoría de las industrias plantean requisitos más estrictos para los componentes principales de los dispositivos de eliminación de polvo, especialmente en los campos de la incineración de residuos industriales y la generación de energía, cuyo entorno relativamente duro plantea nuevos requisitos para los materiales.

Al mismo tiempo, con el progreso continuo de las industrias de todo el mundo, la contaminación atmosférica se ha convertido gradualmente en un problema global que no puede ser ignorado, y la limpieza de los contaminantes continúa la transición hacia la dirección de los gases residuales. En el proceso de tratamiento del polvo fino, hay muchos métodos entre los que elegir, de los cuales los más importantes incluyen dos tipos, a saber, el precipitador electrostático y el desempolvado de mangas filtrantes, pero hay pocos métodos para el tratamiento de los gases residuales. En la actualidad, la investigación de la tecnología de descomposición catalítica de gases residuales en el país y en el extranjero ha hecho un gran avance, pero el soporte catalítico actual no es ideal. Se espera que el portador preparado con fibra de PTFE resuelva este problema.