Co to jest politetrafluoroetylen (PTFE) i jego zastosowanie?

Politetrafluoroetylen (PTFE) zwany również Fmur4, który jest jednym z najbardziej idealnych materiałów odpornych na korozję na świecie na tym etapie, powszechnie znany jako "plastikowy król". Materiały są ogólnie podzielone na dwie kategorie, a mianowicie zawieszony politetrafluoroetylen i rozproszony politetrafluoroetylen.

Zawiesina żywicy politetrafluoroetylenowej jest zazwyczaj biała, wielkość cząstek jest stosunkowo duża, a dzięki specjalnej obróbce można uzyskać wszystkie rodzaje proszku o wielkości cząstek. Żywica może odgrywać bardzo idealną rolę w formowaniu i może być dobrze spiekana w cylindryczne kęsy, a następnie dalej przetwarzana na różne specyfikacje uszczelek.

Zdyspergowany politetrafluoroetylen można podzielić na dwie kategorie, a mianowicie proszek i skoncentrowaną dyspersję. Obecnie wspólna taśma surowcowa PTFE na rynku jest wypychana i wytłaczana za pomocą rozproszonej żywicy; ponadto mikroporowata folia, włókno i rura przetwarzane za pomocą rozproszonej żywicy są również wykorzystywane w różnych gałęziach gospodarki narodowej jako materiały wysokiej klasy. Na przykład, jego folia może odgrywać rolę wodoodpornej i oddychającej, a jej średnica mikroporów może osiągnąć poziom nanometrów, co jest szeroko stosowane w dziedzinie filtracji i separacji; włókno politetrafluoroetylenowe może być stosowane w produkcji opakowań, tkanin na bazie filcu filtracyjnego itp.; rury politetrafluoroetylenowe mogą być stosowane w dziedzinie transportu cieczy korozyjnych i wymiany ciepła. Skoncentrowana dyspersja jest stosowana głównie w różnych powłokach, powszechnie stosowany nieprzywierający garnek jest wytwarzany przez powlekanie i spiekanie dyspersją politetrafluoroetylenu, a impregnowana teflonem tkanina z włókna szklanego stosowana w przemyśle elektronicznym również wykorzystuje skoncentrowaną dyspersję politetrafluoroetylenu.

Jakie są właściwości strukturalne politetrafluoroetylenu (PTFE)?

Politetrafluoroetylen jest polimeryzowany z tetrafluoroetylenu, a jego odpowiednią strukturę molekularną przedstawiono na rysunku 1.

Ponadto struktura chemiczna politetrafluoroetylenu polega na zastąpieniu wszystkich atomów wodoru w polietylenie atomami fluoru. Fluor jest najbardziej aktywnym i elektroujemnym pierwiastkiem ze wszystkich pierwiastków, więc wydajność produktu zmienia się oczywiście po zastąpieniu fluoru wodorem. Głównym powodem jest różnica między wiązaniem Cmurl F i wiązaniem Cmure H.

Porównując wiązanie CmurF z wiązaniem Cmurh H, ponieważ elektroujemność atomu węgla jest oczywiście wyższa niż elektroujemność atomu wodoru, a elektroujemność atomu fluoru jest wyższa niż elektroujemność atomu węgla, więc polaryzacja wiązania Cmure F jest przeciwna do polaryzacji wiązania Cmure H, a polaryzacja wiązania Cmure F jest znacznie większa. Innymi słowy, w przypadku wiązania Cmurf atom F przyciąga więcej kowalencyjnych par elektronów, podczas gdy kowalencyjna para elektronów na wiązaniu C-H jest skierowana w stronę atomu węgla. Promień protonu atomu fluoru jest również znacznie większy niż promień atomu wodoru, długość wiązania Cmurf jest oczywiście większa niż wiązania Cmure H, a energia wiązania Cmure F jest również znacznie wyższa niż wiązania Cmure H .

Z obiektywnego punktu widzenia wiązanie Cmurf jest rodzajem wiązania o doskonałej stabilności, energia wiązania może zostać zwiększona do 460 kJ/mol, a przyłączenie głównego wiązania węglowego jest otoczone przez wiele grup atomowych fluoru, dzięki czemu na wiązanie Cmure C nie mają wpływu inne cząsteczki. Ponadto całkowita objętość atomów fluoru jest stosunkowo duża i odpychają się nawzajem, łańcuch makrocząsteczkowy jest głównie spiralny, a atomy fluoru istniejące w głównym łańcuchu mają dobrą symetrię, więc jest to ogólnie neutralizacja elektryczna.

2. Jakie są właściwości użytkowe politetrafluoroetylenu (PTFE)?

2.1 Właściwości chemiczne politetrafluoroetylenu to znane związki organiczne.

Poznaj najbardziej obojętne materiały polimerowe. Ze względu na swoją specjalną strukturę molekularną jest odporny na prawie wszystkie silne kwasy, zasady i rozpuszczalniki organiczne, nawet "aqua regia" nie może nic z nim zrobić i może utrzymać tę właściwość w wysokiej temperaturze, dlatego materiał ten jest również nazywany "plastikowym królem".

Wyjątkiem jest to, że stopione metale alkaliczne, takie jak stopiony sód, mogą powodować korozję powierzchni politetrafluoroetylenu, powodując reakcję fluoru wokół łańcucha węglowego. Powszechną metodą w przemyśle jest stosowanie roztworu naftalenu sodu do modyfikacji powierzchni folii lub płyty politetrafluoroetylenowej pod warunkiem ochrony przed azotem lub izolacji tlenowej, tak aby odfluorować lub utlenić politetrafluoroetylen na powierzchni folii lub płyty. tak, że traci swoją nieprzywierającą właściwość i jest łatwy do łączenia z innymi materiałami.

2.2 Właściwości termiczne PTFE

Politetrafluoroetylen dobrze sprawdza się w wysokich temperaturach.
Temperatura robocza wynosi zwykle 190 °C ~ 260 °C. Odpowiadająca jej temperatura topnienia materiału wynosi 327 °C, a odpowiadająca jej temperatura rozkładu termicznego wynosi 420 °C, co stanowi bardzo wysoką temperaturę roboczą w istniejących konstrukcyjnych tworzywach sztucznych. Politetrafluoroetylen prawie nie ulega rozkładowi termicznemu w temperaturze poniżej 420 °C, ale może ulec znacznemu rozkładowi, gdy przekroczy 420 °C, a całkowita utrata masy na godzinę wynosi około 0,01%. Jego rozkład spowoduje powstanie fluorowanego fosgenu, perfluoroizobutenu i innych wysoce toksycznych substancji, dlatego podczas przetwarzania politetrafluoroetylenu na gorąco należy unikać temperatury przetwarzania wyższej niż 400 °C, aby zapobiec tworzeniu się pewnych czynników ryzyka. Gdy politetrafluoroetylen jest stale podgrzewany w temperaturze 280 °C przez 72 godziny, jego wytrzymałość na rozciąganie zmniejsza się o około 10% po przywróceniu do temperatury pokojowej. Ponadto, gdy politetrafluoroetylen jest używany przez długi czas w temperaturze 260 ° C, a następnie przenoszony do temperatury pokojowej, jego wytrzymałość na rozciąganie jest utrzymywana na określonej wartości. W związku z tym, jeśli chodzi o rozkład termiczny, materiał może być używany przez krótki czas w temperaturze 280 °C i w sposób ciągły w temperaturze 260 °C. Ponadto, jeśli chodzi o odkształcenie termiczne, materiał może być używany przez długi czas w temperaturze 260 °C przy stosunkowo niskim obciążeniu; gdy obciążenie jest na wysokim poziomie, odkształcenie termiczne jest bardzo oczywiste, a jego czas pracy jest znacznie skrócony.

2.3 odporność na promieniowanie

W politetrafluoroetylenie (PTFE) pod wpływem wiązki elektronów zachodzi duża liczba degradacji molekularnej. Pod wpływem promieniowania o wysokiej energii wiązania Cmurc i Cmurf pękają w tym samym czasie, co powoduje zmniejszenie masy cząsteczkowej i wydajności PTFE. Ponadto jego stabilność radiacyjna w próżni jest oczywiście lepsza niż w powietrzu, ponieważ pod ochroną gazu obojętnego w próżni oprócz reakcji degradacji PTFE zachodzi reakcja sieciowania radiacyjnego między cząsteczkami PTFE. Jeśli kontrolowana jest odpowiednia temperatura napromieniowania i dawka promieniowania, poddany obróbce materiał PTFE będzie półprzezroczysty, a odporność na promieniowanie, odporność na wysokie i niskie temperatury, przepuszczalność powietrza i przepuszczalność cieczy materiału zostaną znacznie poprawione.

3. Badanie modyfikacji politetrafluoroetylenu.

Przyciąganie międzycząsteczkowe politetrafluoroetylenu jest bardzo małe i ma on specjalną spiralną strukturę łańcucha molekularnego, co sprawia, że ma bardzo niską energię powierzchniową, więc politetrafluoroetylen ma również bardzo dobrą hydrofobowość.
Obecnie istnieją dwie powszechnie stosowane techniki modyfikacji powierzchni: modyfikacja powierzchni i modyfikacja wypełnienia.

3.1 Modyfikacja powierzchni politetrafluoroetylenu.

Istnieją trzy rodzaje metod modyfikacji powierzchni politetrafluoroetylenu. Pierwszą z nich jest zastosowanie technologii aktywacji powierzchni, która może być stale defluorowana przez promieniowanie, a następnie fluorowana i szczepiona innymi materiałami w określonych warunkach. Można go również poddać działaniu gazu obojętnego w celu zerwania niektórych głównych wiązań i utworzenia wielu wolnych rodników, aby poprawić jego swobodną energię powierzchniową i ostatecznie zoptymalizować jego zwilżalność. Ponadto PTFE może być przetwarzany za pomocą wyładowań koronowych w celu wytworzenia aktywowanej warstwy, którą można przykleić.

Drugi typ polega na chemicznej modyfikacji korozji, metoda ta może zoptymalizować aktywność powierzchniową, a do wyboru jest wiele odczynników, w tym roztwór amoniaku, roztwór żelaza pentakarbonylowego i tak dalej.

Trzeci typ polega na modyfikacji osadzania powierzchniowego, w szczególności PTFE jest impregnowany w określonym roztworze koloidalnym, dzięki czemu cząstki koloidalne mogą nadal osadzać się na jego powierzchni i poprawiać jego zwilżalność, a na koniec optymalizować jego aktywność powierzchniową, aby nie napotykał zbyt wielu przeszkód podczas łączenia z innymi materiałami.

3.2 Modyfikacja wypełnienia politetrafluoroetylenu.

Ogólnie rzecz biorąc, do żywicy PTFE dodaje się różne wypełniacze, w tym nieorganiczne, polimerowe i tak dalej, co może zoptymalizować jej działanie. Ponadto, w porównaniu z konwencjonalnymi produktami, odporność na ciśnienie wypełnionych produktów wzrosła o około 5 do 10 razy, odporność na zużycie wzrosła o około 1000 razy, odpowiedni współczynnik rozszerzalności liniowej zmniejszył się o 80%, a przewodność cieplna wzrosła o około 5 razy. Dlatego ma szeroki zakres zastosowań, w tym wały smarowane bezolejowo, pierścienie tłokowe i tak dalej. Podobnie jak łożysko PTFE, jest ono wypełnione różnymi materiałami, głównie włóknem szklanym, proszkiem miedzi i tak dalej, dzięki czemu jego różne właściwości są znacznie zoptymalizowane. Ponadto pasek prowadzący jest również bardzo typowym rodzajem kompozytowego produktu wypełniającego, który jest wypełniony włóknem szklanym, MoS2 i innymi materiałami. Na tym etapie, w celu zbadania wypełnienia PTFE, odpowiedni naukowcy są bardziej skłonni do uruchamiania nowych obszarów zastosowań i serializacji wszelkiego rodzaju zaprojektowanych produktów.

4 główne obszary zastosowań politetrafluoroetylenu.

W 2018 r. całkowite zużycie PTFE w Chinach wyniosło około 70 000 ton. PTFE ma doskonałą odporność na ciepło, stosunkowo szeroki zakres temperatur roboczych, doskonałe właściwości elektryczne i stałą temperaturę.
Materiały pomiarowe mają nieporównywalną odporność na korozję chemiczną, a ognioodporność jest również bardzo idealna, dlatego znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach, w tym w elektronice, elektrotechnice, petrochemii, lotnictwie i innych obszarach kwadratowych.

Przemysł petrochemiczny jest najważniejszym obszarem konsumpcji PTFE. Ze względu na doskonałą wydajność może być stosowany do przygotowania sprzętu, łączników rur i innych urządzeń. Jednocześnie znacznie wzrosło zapotrzebowanie na PTFE w budownictwie, przemyśle lekkim i innych jednostkach.

4.1 Dane dotyczące zastosowania politetrafluoroetylenu (PTFE)

w dziedzinie antykorozji pokazują, że sprzęt złomowany w Stanach Zjednoczonych z powodu korozji to około 40% produkcji stali każdego roku, co powoduje łączną stratę około $75 miliardów USD. Straty ekonomiczne spowodowane korozją w naszym kraju również stopniowo wzrosły do obecnych 15 miliardów juanów. Oczywiście straty spowodowane korozją są obecnie bardzo istotnym problemem, dlatego musimy przywiązywać do nich dużą wagę.

Ponieważ guma, metal i inne materiały nie mają dobrej odporności na korozję i nie mogą być używane przez długi czas w trudnych warunkach środowiskowych, wynikające z tego straty są dość niesamowite. Materiał PTFE jest szeroko stosowany w przemyśle naftowym, tekstylnym i innych gałęziach przemysłu ze względu na doskonałą odporność na korozję. Wśród nich reprezentatywne są rury wydechowe, rury parowe, rury wysokiego i niskiego ciśnienia, zawory i tak dalej. Szczególnie w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak niska temperatura i zapobieganie przywieraniu, które nie mogą być stosowane przez konwencjonalne materiały, pokazuje zalety PTFE.

Innym ważnym zastosowaniem PTFE jest działanie jako materiał uszczelniający. Chociaż uszczelnienie jest akcesorium wszelkiego rodzaju sprzętu i ma niewielkie znaczenie w porównaniu ze sprzętem, efekt uszczelnienia ma bardzo znaczący wpływ na ogólny efekt użytkowania sprzętu. Przedstawicielami są wymienniki ciepła, pojemniki o dużej średnicy, uszczelki szklanych naczyń reakcyjnych i tak dalej. Ponadto kompozyt folii PTFE może znacznie zoptymalizować jej odporność na rozpuszczalniki i do pewnego stopnia poprawić jej odporność dielektryczną, a siatka walencyjna jest stosunkowo umiarkowana, więc jest bardzo odpowiednia na wiele okazji z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi uszczelnienia. Jednocześnie materiał ten charakteryzuje się wyjątkową odpornością na wysokie i niskie temperatury, co stanowi podstawowy zamiennik uszczelki azbestowej na obecnym etapie. Ponadto, jeśli jest wzmocniony włóknem węglowym, jego wytrzymałość można poprawić do wyższego poziomu, a odporność na zmęczenie jest również bardzo dobra, a współczynnik rozszerzalności cieplnej spełnia normę użytkowania. Tego rodzaju wydajność jest nieporównywalna z innymi materiałami.

4.2 Zastosowanie politetrafluoroetylenu o niskim współczynniku tarcia w obciążeniu

Ze względu na fakt, że w niektórych częściach sprzętu nie można dodać oleju smarowego, smar smarowy zostanie całkowicie rozpuszczony przez rozpuszczalniki, więc produkty w wielu dziedzinach, takich jak farmaceutyki i tekstylia, muszą zwracać na to uwagę. Ponieważ współczynnik tarcia jest stosunkowo niski w porównaniu z większością materiałów stałych, wypełniony PTFE stopniowo ewoluował w doskonały materiał bez smarowania olejem do wszelkiego rodzaju części. Ma szeroki zakres zastosowań, w tym łożyska sprzętu chemicznego, pierścienie tłokowe, suwaki podtrzymujące stalowe więźby dachowe, obrót mostu i tak dalej.

4.3 Zastosowanie politetrafluoroetylenu w elektronice i elektryczności.

Stała dielektryczna politetrafluoroetylenu jest stosunkowo niewielka, dzięki czemu można go wykorzystać do przygotowania emaliowanego drutu do użytku w mikrosilnikach. Ponadto folia fluoroplastyczna ma pewną selektywną przepuszczalność dla wszystkich rodzajów gazów, więc ta cecha może być wykorzystana do przygotowania czujników tlenu. Ponadto, w połączeniu z charakterystyką poloidalnego odchylenia ładunku fluoroplastów w określonych warunkach, może być stosowany do przygotowywania głośników, części sprzętu itp.

Ponieważ współczynnik załamania politetrafluoroetylenu jest stosunkowo niski, można go wykorzystać do przygotowania światłowodu. PTFE jest rodzajem materiału izolacyjnego o szerokim zakresie zastosowań, a jego głównym zastosowaniem jest zewnętrzna warstwa przewodów i kabli, dzięki czemu może odgrywać dobrą rolę w nadawaniu urządzeń elektronicznych, a także może odgrywać idealną rolę w łączeniu linii. W warunkach pola elektrycznego o wysokiej częstotliwości jego straty dielektryczne osiągają niski poziom; w płytce drukowanej ma wyjątkowe właściwości dielektryczne i trudno jest na nią wpływać innymi chemikaliami. Jednocześnie folia izolacyjna jest również główną formą zastosowania izolacji elektrycznej politetrafluoroetylenu, który jest szeroko stosowany w mediach izolacyjnych wszelkiego rodzaju kondensatorów. Ponadto folia PTFE ma dobre zastosowanie do izolowanych kabli, silników i transformatorów, a także jest kluczowym materiałem dla wielu ważnych komponentów elektronicznych.

4.4 zastosowanie politetrafluoroetylenu w medycynie

wraz z ciągłym rozwojem współczesnej technologii medycznej, a zależność od produktów polimerowych jest coraz większa. Takie produkty wchodzą w kontakt z normalnymi ludzkimi tkankami, więc ich nietoksyczne i przyjazne dla środowiska właściwości są bardzo ważne.
W ostatnich latach polimery znacznie zmniejszyły przestrzeń zastosowań konwencjonalnych materiałów w leczeniu. Ponieważ PTFE może odzwierciedlać pewną bezwładność biologiczną, zdolność tworzenia porów po znormalizowanej obróbce jest bardzo dobra, więc na tej podstawie możemy przygotować urządzenie, które nie prowadzi do odrzucenia organizmu i opracować urządzenie, które jest w głębokim kontakcie z krwią, co nie będzie miało negatywnego wpływu na krew. Rozszerzony materiał PTFE jest czysto obojętny z natury, co jest bardzo korzystne dla jego biologicznej zdolności adaptacyjnej, nie prowadzi do odrzucenia ciała maszyny i może być sterylizowany różnymi metodami, a także obejmuje wieloporowatą strukturę, nie ma hydrofilowości, krew na ogół nie blokuje i może odgrywać działanie przeciwzakrzepowe, ten rodzaj naczyń krwionośnych może umożliwić komórkom płynne wejście. Jednocześnie błona wewnętrzna jest utworzona z dołączoną tkanką, więc operacja sterylizacji jest stosunkowo prosta i zapewnia pewną wygodę przy zszywaniu rany, nie ma pęknięć i nie ma skurczonego zapadania się, gdy jest używana przez długi czas.

Rozszerzony PTFE jest również bardzo ważną częścią cewnika kleszczyków gastroskopu, ponieważ jego charakterystyka deformacji jest bardzo idealna, nie ma reakcji ciała obcego, gdy jest stosowany w ludzkim ciele, a wiele operacji, takich jak pobieranie próbek żołądka i polipektomia, jest przeprowadzanych, co znacznie zmniejsza trudność operacji i zmniejsza ból pacjentów w trakcie operacji. Ponadto materiał może przygotować błonę naprawczą serca, dobrze naprawić defekt przepony i ustandaryzować plastikowe leczenie zwężenia tętnic. Ponadto może wspierać różne rozwiązania Kangfu, które obejmują sztuczne naczynia krwionośne, naczynia krwionośne, chirurgię i inne aspekty.

4.5 Zastosowanie właściwości antyadhezyjnych politetrafluoroetylenu.

PTFE ma niskie napięcie powierzchniowe i nie jest przymocowany do niczego innego.
Jakość, może wykazywać cechy odporności na wysokie i niskie temperatury, w nieprzywierającym garnku antyadhezyjnym ma bardzo idealne zastosowanie. Ponadto proces antyadhezyjny zwykle obejmuje dwa rodzaje: pierwszym jest montaż części PTFE na podłożu; drugim jest pokrycie powłoki PTFE na podłożu zgodnie z odpowiednimi specyfikacjami poprzez obróbkę termokurczliwą.
Wraz z szybkim rozwojem nowoczesnej nauki i technologii, materiały PTFE wykazują również trzy wady, których nie można zignorować: płynięcie na zimno, trudna spawalność i trudne topienie. Problemy te są rozwiązywane krok po kroku, co sprawia, że PTFE ma duży potencjał zastosowania w optyce, leczeniu i innych dziedzinach.

Zastosowanie politetrafluoroetylenu w odpylaniu wysokotemperaturowym w Chinach, wskaźnik odpylania ustawiony na wczesnym etapie jest stosunkowo niski, a stężenie odpylania wynosi około 400 mg/Nm3, co nie spełnia wymagań stężenia odpylania nie więcej niż 50 mg/Nm3 i redukcji PM2,5 (średnica nie większa niż 2,5 μm). W ten sposób powstał dobry kontrakt rozwojowy dla branży kontroli zanieczyszczeń pyłowych. Rozwój mediów filtracyjnych o dłuższej żywotności i lepszej wydajności oczyszczania stopniowo stał się głównym trendem rozwojowym. Z drugiej strony, większość branż stawia bardziej rygorystyczne wymagania dla głównych komponentów urządzeń odpylających, zwłaszcza w dziedzinie spalania odpadów przemysłowych i wytwarzania energii, których stosunkowo trudne środowisko stawia nowe wymagania dla materiałów.

Jednocześnie, wraz z ciągłym rozwojem przemysłu na całym świecie, zanieczyszczenie atmosfery stopniowo przekształciło się w globalny problem, którego nie można zignorować, a oczyszczanie zanieczyszczeń nadal zmierza w kierunku gazów odlotowych. W procesie oczyszczania drobnego pyłu istnieje wiele metod do wyboru, z których ważniejsze obejmują dwa typy, a mianowicie elektrofiltr i odpylanie worka filtracyjnego, ale istnieje niewiele metod oczyszczania gazów odlotowych. Obecnie badania nad technologią rozkładu katalizatora gazów odlotowych w kraju i za granicą dokonały przełomu, ale obecny nośnik katalizatora nie jest idealny. Oczekuje się, że nośnik przygotowany z włókna PTFE rozwiąże ten problem.