A fluor hatásának megértésének egyik módja a lineáris polietilén (PE) és a PTFE közötti különbségek feltárása, amely tulajdonságok és jellemzők tekintetében a végső fluorpolimer.
Fontos különbségek vannak a PE és a PTFE tulajdonságai között:
- * A PTFE az egyik legalacsonyabb felületi energiájú polimer
- *A PTFE a kémiailag leginkább ellenálló polimer
- *A PTFE az egyik leghőbb hőstabil polimer
- *A PTFE olvadáspontja és fajsúlya több mint kétszerese a polietilénének
A PTFE és PE különbségek a CeF és CeH kötések különbségeiből adódnak.Az F és H elektronikus tulajdonságaiban és méretében mutatkozó különbségek a következő megfigyelésekhez vezetnek:
- *F az összes elem közül a legelektronegatívabb (4 Pauling)
- *F nem megosztott elektronpárokkal rendelkezik
- *F könnyebben konvertálható Fe-vé
- *A CeF kötési szilárdsága nagyobb, mint a CeH
- *F nagyobb, mint H
A szén elektronegativitása 2,5 Pauling-nál valamivel nagyobb, mint a hidrogéné és alacsonyabb, mint a fluoré.Következésképpen a CeF kötés polaritása ellentétes a CeH kötésével, és a CeF kötés erősebben polarizált.A CeF kötésben a kötés fluoros vége negatívan töltődik ahhoz a CeH kötéshez képest, amelyben a szén negatív töltésű.
A CeH és a CeF kötéspolaritásának különbsége befolyásolja a két polimer lánc konformációinak relatív stabilitását.A polietilén kristályosodása sík és transz konformációban megy végbe.A PTFE rendkívül nagy nyomással ilyen konformációba kényszeríthető.A PTFE 19 C alatt 0,169 nm-es hélixként kristályosodik ki ismétlési távolságonként: 13 C atomra van szükség egy 180 fordulathoz.19 C felett az ismétlési távolság 0,195 nm-re nő, ami azt jelenti, hogy 15 szénatom szükséges egy 180 fordulathoz.19 C felett a láncok szögeltolódásra képesek, ami 30 C felett növekszik az olvadáspont (327 C) eléréséig.
Ha a CeH kötésben F helyettesíti a hidrogént, az jelentősen megnöveli a kötés erősségét a CeH kötés 99,5 kcal/mol értékéről a CeF kötés 116 kcal/mol értékére.Következésképpen a PTFE termikus stabilitása és kémiai ellenállása magasabb, mint a PE-é, mivel több energiára van szükség a CeF kötés megszakításához.A CeF kötés polaritása és erőssége megnehezíti az F atom absztrakciós mechanizmusát az elágazáshoz.Ezzel szemben erősen elágazó polietilén (>8 elágazás 100 szénatomonként) szintetizálható.Az elágazó mechanizmus, mint a kristályosság beállításának eszköze, nem praktikus a PTFE esetében.Ehelyett a függő csoportokat tartalmazó komonomereket TFE-vel kell polimerizálni.
A soha meg nem olvadt PTFE kristályossága a 92-98% tartományban van, összhangban az el nem ágazó láncszerkezettel.A FEP, a TFE és a HFP kopolimerje 40-50%-os polimerizált kristályossággal rendelkezik.A FEP-ben a függő CF3 csoport egy tercier szénhez kötődik, amely termikusan kevésbé stabil, mint az elsődleges és szekunder szénatomok.A lebomlási görbék azt mutatják, hogy a lebomlás kezdeti hőmérséklete 300 C a FEP esetében (0,02%-os tömegveszteség) és 425 C-os a PTFE esetében (0,03%-os súlycsökkenés).
Feladás időpontja: 2020-09-25