A tetrafluor-etilént először 1933-ban állították elő. A jelenlegi kereskedelmi szintézis fluorpáton, kénsavon és kloroformon alapul.
A PTFE polimer alapvető gyártási folyamata:
A PTFE polimer/gyanta gyártása alapvetően két lépésben történik.Először is, a TFE monomert általában kalcium-fluorid (fluorospát), kénsav és kloroform szintézisével állítják elő, majd a TFE polimerizációját gondosan ellenőrzött körülmények között végzik PTFE előállítására.A stabil és erős CF kötések jelenléte miatt a PTFE molekula kiemelkedő kémiai tehetetlenséggel, nagy hőállósággal és figyelemre méltó elektromos szigetelési tulajdonságokkal rendelkezik;a kiváló súrlódási tulajdonságok mellett.
A TFE tisztítása:
A polimerizációhoz tiszta monomerre van szükség.Ha szennyeződések vannak jelen, az befolyásolja a végterméket.A gázt először mossák a sósav eltávolítására, majd desztillálják az egyéb szennyeződések elkülönítésére.
A TFE polimerizációja:
A tiszta, gátlás nélküli tetrafluor-etilén heves polimerizációra képes, még kezdetben szobahőmérséklet alatti hőmérsékleten is.Ezüstbevonatú reaktor, negyedrészben 0,2 rész ammónium-perszulfátból, 1,5 rész bóraxból és 100 rész vízből álló oldattal megtöltve, pH-ja 9,2.A reaktort bezárták;evakuáltuk, és 30 rész monomert engedtünk be. A reaktort egy órán át 80 °C-on kevertük, és lehűlés után 86%-os polimer hozamot adtunk. A PTFE-t a kereskedelemben két fő eljárással állítják elő, amelyek közül az egyik az úgynevezett „granulátumhoz” vezet. polimer, a második pedig sokkal finomabb részecskeméretű és kisebb molekulatömegű polimer diszperziót eredményez.Ez utóbbi előállításának egyik módja 0,1 %-os vizes borostyánkősav-peroxid-oldat volt.A reakciókat 90 °C-ig terjedő hőmérsékleten hajtjuk végre.
Más módszerek:
A TFE bomlása elektromos ív hatására. A polimerizációt emulziós módszerrel végezzük peroxid iniciátorok, pl. H2O2 (hidrogén-peroxid) és vas(II)-szulfát felhasználásával.Egyes esetekben oxigént használnak iniciátorként.
A PTFE felépítése és tulajdonságai:
A PTFE kémiai szerkezete C-F2-C-F2 lineáris polimer, elágazás nélkül, és a PTFE kiemelkedő tulajdonságai az erős és stabil szén-fluor kötéshez kapcsolódnak.
A politetrafluor-etilén egy lineáris polimer, amely nem tartalmaz jelentős mennyiségű elágazást.Míg a polietilén molekulája sík cikcakk formájában van a kristályos zónában, ez sztérikusan lehetetlen a PTFE molekulájánál, mivel a fluoratomok nagyobbak, mint a hidrogénatomok.Ennek eredményeként a molekula csavart cikcakkot vesz fel, a fluoratomok pedig szorosan spirálba tömörülnek a szén-szén váz körül.A spirál teljes elfordulása több mint 26 szénatomot foglal magában 19 °C alatt és 30 °C felett, ahol ezen a hőmérsékleten 1%-os térfogatváltozással jár egy átmeneti pont.A fluoratomok tömör összekapcsolódása nagy merevségű molekulát eredményez, és ez az, ami a polimer magas kristályos olvadáspontjához és termikus formastabilitásához vezet.
A PTFE-molekulák közötti intermolekuláris vonzás nagyon kicsi, a számított oldhatósági paraméter 12,6 (MJ/m3)1/2. Az ömlesztett polimer tehát nem rendelkezik azzal a nagy merevséggel és szakítószilárdsággal, amelyet gyakran a magas lágyuláspontú polimerekkel társítanak.A szén-fluor kötés nagyon stabil.Továbbá, ahol két fluoratom kapcsolódik egyetlen szénatomhoz, a C–F kötés távolsága 1,42 A-ről 1,35 A-re csökken. Ennek eredményeként a kötéserősség elérheti az 504 kJ/mol értéket is.Mivel az egyetlen másik jelen lévő kötés a stabil C-C kötés, a PTFE hőstabilitása nagyon magas, még akkor is, ha a kristályos olvadáspontja 327 °C fölé hevítik.Magas kristályossága és a specifikus kölcsönhatás képtelensége miatt szobahőmérsékleten nincsenek oldószerek.Az olvadásponthoz közelítő hőmérsékleten bizonyos fluorozott folyadékok, például perfluorozott kerozin feloldják a polimert.
A PTFE tulajdonságai a polimer típusától és a feldolgozás módjától függenek.A polimer részecskeméretében és/vagy molekulatömegében eltérő lehet.A részecskeméret befolyásolja a feldolgozás esetét és a késztermékben lévő üregek mennyiségét, míg a molekulatömeg a kristályosságot és ezáltal számos fizikai tulajdonságot.A feldolgozási technikák a kristályosságra és a hézagtartalomra is hatással vannak.
A kereskedelemben kapható polimerek tömeg szerinti átlagos molekulatömege nagyon magasnak tűnik, és a 400 000 és 9 000 000 közötti tartományba esik. Az ICI jelentése szerint anyagaik molekulatömege 500 000 és 5000 000 közötti tartományban van, és a kristályosság százaléka nagyobb, mint 94% a gyártás szerint.Az előállított részek kevésbé kristályosak.A késztermék kristályossági foka a feldolgozási hőmérséklettől való lehűlés sebességétől függ.A lassú hűtés magas kristályossághoz vezet, a gyors hűtés pedig az ellenkező hatást eredményezi.Az alacsony molekulatömegű anyagok is kristályosabbak lesznek.
Megfigyelhető, hogy a diszperziós polimer, amely finomabb szemcseméretű és kisebb molekulatömegű, olyan termékeket ad, amelyek hajlítással szembeni ellenállása jelentősen megnövekedett, és a szakítószilárdsága is határozottan nagyobb.Úgy tűnik, hogy ezek a javulások a feldolgozás során a polimer tömegében szálszerű struktúrák képződéséhez vezetnek.
Feladás időpontja: 2019-04-04