Что такое политетрафторэтилен (PTFE) и его применение?

Политетрафторэтилен (PTFE) также называют Fmur4, который является одним из самых идеальных коррозионно-стойких материалов в мире на данном этапе, широко известный как "пластиковый король". Материалы, как правило, делятся на две категории, а именно: суспензионный политетрафторэтилен и дисперсный политетрафторэтилен.

Суспензионная политетрафторэтиленовая смола обычно белого цвета, размер частиц относительно большой, и путем специальной обработки можно получить порошок всех видов. Смола может играть очень идеальную роль в формовке и может быть хорошо спечена в цилиндрические заготовки, а затем дополнительно обработана в различные спецификации уплотнений.

Диспергированный политетрафторэтилен можно разделить на две категории, а именно порошок и концентрированную дисперсию. В настоящее время распространенная на рынке сырьевая лента PTFE прессуется и экструдируется с дисперсной смолой; кроме того, микропористые пленки, волокна и трубы, обработанные дисперсной смолой, также используются в различных отраслях народного хозяйства в качестве высококлассных материалов. Например, пленка может играть роль водонепроницаемой и воздухопроницаемой, а диаметр ее микропор может достигать нанометрового уровня, что широко используется в области фильтрации и сепарации; политетрафторэтиленовое волокно может использоваться в производстве упаковки, фильтровальной ткани на основе войлока и т.д.; политетрафторэтиленовые трубы могут применяться в области транспортировки агрессивных жидкостей и теплообмена. Концентрированная дисперсия в основном используется в различных покрытиях, широко используемая антипригарная посуда изготавливается путем покрытия и спекания с политетрафторэтиленовой дисперсией, а стекловолокнистая ткань с тефлоновой пропиткой, используемая в электронной печатной промышленности, также использует политетрафторэтиленовую концентрированную дисперсию.

Каковы структурные характеристики политетрафторэтилена (PTFE)?

Политетрафторэтилен полимеризуется из тетрафторэтилена, и его соответствующая молекулярная структура показана на рисунке 1.

Кроме того, химическая структура политетрафторэтилена заключается в замене всех атомов водорода в полиэтилене на атомы фтора. Фтор - самый активный и электроотрицательный элемент из всех элементов, поэтому после замены фтора на водород характеристики продукта явно меняются. Основная причина - разница между связью Cmurl F и связью Cmure H.

Если сравнивать связь CmurF со связью Cmurh H, то электроотрицательность атома углерода явно выше, чем у атома водорода, а электроотрицательность атома фтора выше, чем у атома углерода, поэтому полярность связи Cmure F противоположна полярности связи Cmure H, и полярность связи Cmure F гораздо больше. Другими словами, для связи Cmurf атом F притягивает больше ковалентных электронных пар, в то время как ковалентная электронная пара на связи C-H смещена в сторону атома углерода. Радиус протона атома фтора также значительно больше, чем у атома водорода, длина связи Cmurf явно больше, чем у связи Cmure H, а энергия связи Cmure F также значительно выше, чем у связи Cmure H.

С объективной точки зрения, связь Cmurf - это вид связи с отличной стабильностью, энергия связи может быть увеличена до 460 кДж/моль, а присоединение основной углеродной связи окружено множеством атомных групп фтора, так что связь Cmure C не подвержена влиянию других молекул. Кроме того, общий объем атомов фтора относительно велик и отталкивает друг друга, макромолекулярная цепь в основном спиральная, а атомы фтора, существующие в основной цепи, обладают хорошей симметрией, поэтому она, как правило, электрически нейтрализуется.

2. Каковы эксплуатационные характеристики политетрафторэтилена (PTFE)?

2.1 Химические свойства политетрафторэтилена - это известные органические соединения.

Узнайте о самых инертных полимерных материалах. Благодаря особой молекулярной структуре он может противостоять практически всем сильным кислотам, щелочам и органическим растворителям, даже "акварегия" ничего с ним не может сделать, и может сохранять это свойство при высокой температуре, поэтому этот материал еще называют "королем пластика".

Исключением является то, что расплавленные щелочные металлы, такие как расплавленный натрий, могут разъедать поверхность политетрафторэтилена, вызывая реакцию фтора вокруг углеродной цепи с ним. Распространенным методом в промышленности является использование раствора нафталина натрия для модификации поверхности политетрафторэтиленовой пленки или пластины при условии защиты азотом или изоляции кислорода, чтобы дефторировать или окислить политетрафторэтилен на поверхности пленки или пластины, в результате чего он теряет свою антипригарную способность и легко соединяется с другими материалами.

2.2 Термические свойства ПТФЭ

Политетрафторэтилен хорошо работает при высоких температурах.
Рабочая температура обычно составляет 190 °C ~ 260 °C. Соответствующая температура плавления материала составляет 327 °C, а соответствующая температура термического разложения - 420 °C, что является очень высокой температурой эксплуатации для существующих инженерных пластиков. Политетрафторэтилен почти не подвергается термическому разложению при температуре менее 420 °C, но может сильно разлагаться при превышении 420 °C, и общая потеря массы в час составляет около 0,01%. При его разложении образуются фторированный фосген, перфторизобутен и другие высокотоксичные вещества, поэтому при горячей обработке политетрафторэтилена необходимо избегать температуры обработки выше 400 °C, чтобы предотвратить образование определенных факторов риска. Если политетрафторэтилен непрерывно нагревать при температуре 280 °C в течение 72 часов, его прочность на разрыв снижается примерно на 10% после восстановления до комнатной температуры. Кроме того, когда политетрафторэтилен используется в течение длительного времени при температуре 260 °C, а затем переводится в комнатную температуру, его прочность на разрыв сохраняется на заданном уровне. Таким образом, с точки зрения термического разложения, материал можно использовать в течение короткого времени при температуре 280 °C и постоянно при температуре 260 °C. Кроме того, с точки зрения термической деформации, материал может использоваться в течение длительного времени при температуре 260 °C при относительно низкой нагрузке; когда нагрузка находится на высоком уровне, термическая деформация очень очевидна, и время его службы значительно сокращается.

2.3 радиационная стойкость

Под воздействием электронного пучка в политетрафторэтилене (ПТФЭ) происходит большое количество молекулярных разрушений. Под действием высокоэнергетического излучения связи Cmurc и Cmurf разрушаются одновременно, что приводит к снижению молекулярного веса и ухудшению характеристик ПТФЭ. Кроме того, радиационная стабильность в вакууме явно лучше, чем в воздухе, потому что под защитой инертного газа в вакууме реакция радиационного сшивания между молекулами PTFE будет происходить в дополнение к реакции деградации PTFE. Если контролировать температуру облучения и дозу радиации, обработанный материал PTFE станет прозрачным, а радиационная стойкость, стойкость к высоким и низким температурам, воздухопроницаемость и жидкостная проницаемость материала значительно улучшатся.

3. Исследование модификации политетрафторэтилена.

Межмолекулярное притяжение политетрафторэтилена очень мало, и он имеет особую спиралевидную структуру молекулярной цепи, благодаря чему обладает очень низкой поверхностной энергией, поэтому политетрафторэтилен также обладает очень хорошей гидрофобностью.
В настоящее время существует два широко используемых метода модификации поверхности: модификация поверхности и модификация заполнения.

3.1 Модификация поверхности политетрафторэтилена.

Существует три вида методов модификации поверхности политетрафторэтилена. Первый - это использование технологии активации поверхности, которая может быть непрерывно дефторирована с помощью излучения, а затем фторирована и привита к другим материалам в определенных условиях. Он также может быть обработан инертным газом для разрыва некоторых основных связей и образования большого количества свободных радикалов, чтобы улучшить его покрытую свободную энергию поверхности и, наконец, оптимизировать его смачиваемость. Кроме того, PTFE может быть обработан коронным разрядом для получения активированного слоя, который можно склеить.

Второй тип - химическая модификация коррозии, этот метод позволяет оптимизировать поверхностную активность, и существует множество реагентов на выбор, включая раствор аммиака, раствор пентакарбонильного железа и так далее.

Третий тип - модификация путем осаждения поверхности, а именно: PTFE пропитывается специальным коллоидным раствором, чтобы коллоидные частицы могли продолжать осаждаться на его поверхности, улучшать смачиваемость и, наконец, оптимизировать его поверхностную активность, чтобы он не встречал слишком много препятствий при соединении с другими материалами.

3.2 наполнительная модификация политетрафторэтилена.

Как правило, в смолу PTFE добавляют различные наполнители, в том числе неорганические, полимерные и т.д., что позволяет оптимизировать ее характеристики. Кроме того, по сравнению с обычными продуктами, сопротивление давлению наполненных продуктов увеличилось примерно в 5-10 раз, износостойкость увеличилась примерно в 1000 раз, соответствующий коэффициент линейного расширения уменьшился на 80%, а теплопроводность увеличилась примерно в 5 раз. Поэтому он имеет широкий спектр применения, включая безмасляные смазываемые валы, поршневые кольца и так далее. Как и подшипник PTFE, он наполнен различными материалами, в основном стекловолокном, медным порошком и т.д., так что его различные свойства значительно оптимизированы. Кроме того, направляющий ремень также является очень типичным видом композитного наполнителя, который наполняется стекловолокном, MoS2 и другими материалами. На данном этапе исследования наполнителя PTFE, соответствующие ученые более склонны к запуску новых областей применения и серийному выпуску всех видов разработанных продуктов.

4 основные области применения политетрафторэтилена.

В 2018 году общее потребление ПТФЭ в Китае составило около 70 000 тонн. ПТФЭ обладает отличной термостойкостью, относительно широким диапазоном рабочих температур, отличными электрическими свойствами и постоянной температурой.
Материалы для манометров обладают несравненной химической коррозионной стойкостью, а огнестойкость также очень идеальна, поэтому они применяются во многих областях, включая электронику, электротехнику, нефтехимию, аэрокосмическую промышленность и другие квадратные области.

Нефтехимическая промышленность является наиболее важной областью потребления PTFE. Благодаря своим отличным характеристикам, он может использоваться для подготовки оборудования, трубопроводной арматуры и других устройств. В то же время спрос на ПТФЭ в строительстве, легкой промышленности и других отраслях также значительно вырос.

4.1 Данные о применении политетрафторэтилена (ПТФЭ)

в области антикоррозии показывают, что оборудование, выведенное из строя в США из-за коррозии, составляет около 40% производства стали в год, что приводит к общим потерям около $75 миллиардов долларов США. Экономический ущерб от коррозии в нашей стране также постепенно вырос до нынешних 15 миллиардов юаней. Очевидно, что убытки, вызванные коррозией, являются очень важной проблемой в настоящее время, поэтому мы должны придавать ей большое значение.

Поскольку резина, металл и другие материалы не обладают хорошей коррозионной стойкостью и не могут долгое время использоваться в суровых условиях окружающей среды, потери в результате оказываются весьма значительными. Материал PTFE широко используется в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности благодаря своей отличной коррозионной стойкости. Среди них можно выделить выхлопные трубы, паровые трубы, трубы высокого и низкого давления, клапаны и т.д. Особенно в суровых условиях окружающей среды, таких как низкая температура и антиприлипание, которые не могут быть использованы обычными материалами, это показывает преимущества PTFE.

Еще одно важное применение ПТФЭ - в качестве уплотнительного материала. Хотя уплотнение является принадлежностью всех видов оборудования и не имеет большого значения по сравнению с самим оборудованием, эффект уплотнения оказывает очень большое влияние на общий эффект от использования оборудования. К ним относятся теплообменники, контейнеры большого диаметра, уплотнения стеклянных реакционных горшков и т.д. Кроме того, композиция пленки PTFE с ним может значительно оптимизировать его сопротивление растворителям и улучшить его диэлектрическое сопротивление до определенной степени, а валентная сетка является относительно умеренной, поэтому она очень подходит для многих случаев с жесткими требованиями к уплотнению. В то же время материал обладает выдающейся устойчивостью к высоким и низким температурам, что является основной заменой асбестовых прокладок на современном этапе. Кроме того, если материал усилен углеродным волокном, его прочность может быть повышена до более высокого уровня, усталостная прочность также очень хороша, а коэффициент теплового расширения соответствует стандарту использования. Такие характеристики несравнимы с другими материалами.

4.2 Применение политетрафторэтилена с низким коэффициентом трения при нагрузках

Из-за того, что смазочное масло не может быть добавлено в некоторые части оборудования, смазка будет полностью растворена растворителями, поэтому продукты во многих областях, таких как фармацевтика и текстиль, должны обратить на это внимание. Поскольку коэффициент трения относительно низок по сравнению с большинством твердых материалов, наполненный PTFE постепенно превратился в превосходный материал без масляной смазки для всех видов деталей. Он имеет широкий спектр применения, включая подшипники химического оборудования, поршневые кольца, опорные ползуны стальных ферм крыши, вращение мостов и так далее.

4.3 Применение политетрафторэтилена в электронике и электричестве.

Диэлектрическая проницаемость политетрафторэтилена относительно мала, поэтому его можно использовать для получения эмалированной проволоки для применения в микродвигателях. Кроме того, фторопластовая пленка обладает определенной селективной проницаемостью для всех видов газов, поэтому это свойство может быть использовано для приготовления кислородных датчиков. Кроме того, в сочетании с характеристиками отклонения полоидального заряда фторопласта при определенных условиях он может быть использован для приготовления громкоговорителей, деталей оборудования и так далее.

Поскольку коэффициент преломления политетрафторэтилена относительно низок, он может быть использован для подготовки оптического волокна. PTFE - это вид изоляционного материала с широким спектром применения, и его основное применение - это внешний слой проводов и кабелей, поэтому он может играть хорошую роль в широковещательных электронных устройствах, а также может играть идеальную роль в соединительных линиях. В условиях высокочастотного электрического поля ее диэлектрические потери достигают низкого уровня; в печатной плате она обладает выдающимися диэлектрическими свойствами и трудно поддается воздействию других химических веществ. В то же время, изоляционная пленка также является основной формой применения электрической изоляции политетрафторэтилена, которая широко используется в изоляционных средах всех видов конденсаторов. Кроме того, пленка PTFE хорошо подходит для изоляции кабелей, двигателей и трансформаторов, а также является ключевым материалом для многих важных электронных компонентов.

4.4 применение политетрафторэтилена в медицине

с непрерывным развитием современных медицинских технологий продолжает развиваться, и зависимость от полимерных изделий еще больше возрастает. Такие изделия контактируют с нормальными тканями человека, поэтому их нетоксичность и экологичность очень важны.
В последние годы полимеры значительно сократили область применения обычных материалов в медицинском лечении. Поскольку PTFE может отражать определенную биологическую инерцию, способность к образованию пор после стандартизированной обработки очень хороша, поэтому на этой основе мы можем подготовить устройство, которое не приведет к отторжению организма, и разработать устройство, которое находится в глубоком контакте с кровью, что не окажет негативного влияния на кровь. Расширенный материал PTFE является инертным по своей природе, что является большим преимуществом для его биологической адаптации, не приводит к отторжению организмом машины, и может быть стерилизован различными методами, и он покрывает многопористую структуру, не обладает гидрофильностью, кровь в целом не блокируется, и может играть антитромботический эффект, этот вид кровеносных сосудов может позволить клеткам беспрепятственно войти. В то же время, интима формируется с прикрепленной тканью, поэтому операция стерилизации относительно проста, и она обеспечивает некоторое удобство для наложения раневого шва, нет растрескивания, и нет сжатого коллапса, когда она используется в течение длительного времени.

Дилатированный PTFE также является очень важной частью катетера для гастроскопа, потому что его деформационные характеристики очень идеальны, при использовании в человеческом теле не возникает реакции инородного тела, и проводятся многие операции, такие как забор проб желудка и полипэктомия, что значительно снижает сложность операции и уменьшает боль пациентов во время операции. Кроме того, материал позволяет подготовить мембрану для восстановления сердца, хорошо устранить дефект диафрагмы и стандартизировать пластическое лечение стеноза артерий. Кроме того, он может поддерживать различные решения Kangfu, которые включают в себя искусственные кровеносные сосуды, кровеносные сосуды, хирургию и другие аспекты.

4.5 Применение антиадгезионного свойства политетрафторэтилена.

PTFE обладает низким поверхностным натяжением и не прикрепляется ни к чему другому.
Качество, может показать характеристики высокой и низкой температуры сопротивления, в антипригарной горшок антипригарным имеет очень идеальную применимость. Кроме того, процесс антиприлипания обычно охватывает два типа: первый - сборка частей PTFE на подложке; второй - покрытие PTFE на подложке в соответствии с соответствующими спецификациями путем термоусадочной обработки.
С быстрым развитием современной науки и техники материалы из ПТФЭ также демонстрируют три недостатка, которые нельзя игнорировать: холодное течение, трудная свариваемость и трудное плавление. Эти проблемы решаются шаг за шагом, благодаря чему он имеет хороший потенциал применения в оптике, медицине и других областях.

Применение политетрафторэтилена в высокотемпературном обеспыливании в Китае, индекс удаления пыли, установленный на ранней стадии, относительно низок, а концентрация удаления пыли составляет около 400 мг/Нм3, что не соответствует требованиям концентрации выброса пыли не более 50 мг/Нм3 и снижения PM2.5 (диаметр не более 2,5 мкм). Таким образом, он стал хорошим контрактом на развитие индустрии борьбы с загрязнением пыли. Разработка фильтрующих материалов с более длительным сроком службы и более высокой эффективностью очистки постепенно становится основной тенденцией развития. С другой стороны, большинство отраслей промышленности выдвигают более жесткие требования к основным компонентам пылеулавливающих устройств, особенно в области сжигания промышленных отходов и производства электроэнергии, где относительно суровые условия окружающей среды выдвигают новые требования к материалам.

В то же время, с непрерывным прогрессом промышленности во всем мире, загрязнение атмосферы постепенно превратилось в глобальную проблему, которую нельзя игнорировать, и очистка загрязняющих веществ продолжает переходить в сторону отходящих газов. В процессе обработки мелкодисперсной пыли существует множество методов, из которых наиболее важными являются два типа, а именно электростатический осадитель и обеспыливание фильтровального мешка, но методов обработки отходящих газов немного. В настоящее время исследования технологии каталитического разложения отработанных газов в стране и за рубежом совершили прорыв, но существующий носитель катализатора не идеален. Ожидается, что носитель, приготовленный из PTFE-волокна, решит эту проблему.