Πλεονεκτήματα του πολυτετραφθοροαιθυλενίου (PTFE)
Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE), γνωστό και ως τεφλόν, αναφέρεται συχνά ως ο «Βασιλιάς των Πλαστικών». Είναι μια υψηλού μοριακού χαρακτήρα ένωση που σχηματίζεται από τον πολυμερισμό του τετραφθοροαιθυλενίου. Το PTFE έχει εξαιρετική χημική σταθερότητα, αντοχή στη διάβρωση (ένα από τα καλύτερα υλικά για αντοχή στη διάβρωση, εκτός από τηγμένο νάτριο και υγρό φθόριο, μπορεί να αντέξει όλα τα άλλα χημικά χωρίς καμία αλλαγή, ακόμη και όταν βράζεται σε aqua regia), ιδιότητες σφράγισης, υψηλή λιπαντικότητα, αντικολλητικές ιδιότητες, ηλεκτρική μόνωση και καλή αντοχή στη γήρανση και τη θερμοκρασία (μπορεί να λειτουργήσει μακροπρόθεσμα σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από -180°C έως +250°C). Το ίδιο το PTFE είναι μη τοξικό για τον άνθρωπο, αλλά μία από τις πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή του, το υπερφθοροοκτανοϊκό οξύ (PFOA), θεωρείται ότι έχει πιθανές καρκινογόνες επιδράσεις.
Θερμοκρασία: -20°C έως 250°C (-4°F έως +482°F), επιτρέποντας γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας ή εναλλασσόμενες λειτουργίες ζεστού και κρύου.
Πίεση: -0,1 έως 6,4 Mpa (πλήρες κενό έως 64kgf/cm2).
Η ανάπτυξη του PTFE έχει λύσει πολλά προβλήματα στις χημικές, πετρελαϊκές και φαρμακευτικές βιομηχανίες της Κίνας. Οι σφραγίδες, οι φλάντζες και οι ροδέλες από PTFE κατασκευάζονται με χύτευση πολυμερισμένης ρητίνης PTFE με εναιώρηση. Σε σύγκριση με άλλα πλαστικά, το PTFE έχει εξαιρετική χημική αντοχή. Χρησιμοποιείται ευρέως ως υλικό σφράγισης και πλήρωσης.
Το PTFE χρησιμοποιείται ως πλαστικό μηχανικής και μπορεί να κατασκευαστεί σε σωλήνες, ράβδους, ταινίες, φύλλα και μεμβράνες. Χρησιμοποιείται συνήθως σε ανθεκτικούς στη διάβρωση αγωγούς, δοχεία, αντλίες, βαλβίδες, καθώς και σε εξοπλισμό ραντάρ, συσκευές επικοινωνίας υψηλής συχνότητας και ραδιοεξοπλισμό. Οι διασπορές PTFE μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μονωτικά υγρά εμποτισμού για διάφορα υλικά και ως αντιδιαβρωτικές επικαλύψεις για μέταλλο, γυαλί και κεραμικά. Διάφοροι δακτύλιοι, παρεμβύσματα και παρεμβύσματα PTFE χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τύπους στεγανοποιήσεων φλάντζας σωλήνων ανθεκτικών στη διάβρωση. Επιπλέον, το PTFE μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έλξη σύρματος και οι ίνες PTFE, επίσης γνωστές ως ίνες φθοράνθρακα ή ίνες τεφλόν, χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές.
Επί του παρόντος, διάφορα προϊόντα PTFE διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην εθνική οικονομία της Κίνας, συμπεριλαμβανομένων των τομέων χημικών, μηχανημάτων, ηλεκτρονικών, ηλεκτρικών συσκευών, στρατιωτικών, αεροδιαστημικής, προστασίας του περιβάλλοντος και γεφυρών.
Το PTFE χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες όπως η χημική, η πετροχημική, η διύλιση πετρελαίου, το χλωρό-αλκάλιο, η παραγωγή οξέος, τα φωσφορικά λιπάσματα, τα φαρμακευτικά προϊόντα, τα φυτοφάρμακα, οι χημικές ίνες, η βαφή και το φινίρισμα, ο οπτάνθρακας, το αέριο, η οργανική σύνθεση, η μη σιδηρούχα μεταλλουργία, ο χάλυβας, η ατομική ενέργειας και την παραγωγή προϊόντων υψηλής καθαρότητας (όπως η ηλεκτρόλυση μεμβράνης ιόντων). Χρησιμοποιείται επίσης στη μεταφορά και το χειρισμό παχύρρευστων υλικών και σε τομείς επεξεργασίας τροφίμων και ποτών με αυστηρές υγειονομικές απαιτήσεις.
Πλεονεκτήματα του PTFE:
- Αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία: Μπορεί να λειτουργήσει σε θερμοκρασίες έως 250°C.
- Αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες: Διατηρεί καλή μηχανική σκληρότητα ακόμα και στους -196°C, με ποσοστό επιμήκυνσης 5%.
- Αντοχή στη διάβρωση: Ανθεκτικό στις περισσότερες χημικές ουσίες και διαλύτες, παρουσιάζοντας αδράνεια και αντοχή σε ισχυρά οξέα, ισχυρές βάσεις, νερό και διάφορους οργανικούς διαλύτες.
- Αντοχή στις καιρικές συνθήκες: Έχει την καλύτερη αντοχή στη γήρανση μεταξύ των πλαστικών.
- Υψηλή λιπαντικότητα: Χαμηλότερος συντελεστής τριβής μεταξύ στερεών υλικών.
- Μη συγκολλητικό: Η χαμηλότερη επιφανειακή τάση μεταξύ των στερεών υλικών, δεν προσκολλάται σε καμία ουσία.
- Μη τοξικό: Φυσιολογικά αδρανές, μπορεί να εμφυτευτεί στο ανθρώπινο σώμα ως τεχνητά αιμοφόρα αγγεία και όργανα χωρίς ανεπιθύμητες αντιδράσεις.
Το πολυτετραφθοροαιθυλένιο έχει σχετικά μεγάλο μοριακό βάρος, που κυμαίνεται από αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες έως πάνω από δέκα εκατομμύρια (σε σύγκριση με το πολυαιθυλένιο, το οποίο είναι της τάξης των χιλιάδων). Έχει κρυσταλλικότητα 90-95% και θερμοκρασία τήξης 327-342°C. Οι μονάδες CF2 στο μόριο PTFE είναι διατεταγμένες σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ. Λόγω του ελαφρώς μεγαλύτερου μεγέθους των ατόμων φθορίου σε σύγκριση, οι γειτονικές μονάδες CF2 δεν μπορούν να είναι εντελώς παρά να σχηματίζουν μια στριμμένη αλυσίδα, με άτομα φθορίου να καλύπτουν σχεδόν ολόκληρη την επιφάνεια της αλυσίδας του πολυμερούς. Αυτή η μοριακή δομή εξηγεί τις διάφορες ιδιότητες του PTFE. Σε θερμοκρασίες κάτω των 19°C, σχηματίζει μια έλικα 13/6 και στους 19°C, υφίσταται μια μετάβαση φάσης, ανοίγοντας ελαφρά τα μόρια για να σχηματιστεί μια έλικα 15/7.
Αν και το σπάσιμο των δεσμών άνθρακα-άνθρακα και των δεσμών άνθρακα-φθορίου σε υπερφθοράνθρακες απαιτεί απορρόφηση ενέργειας 346,94 και 484,88 kJ/mol, αντίστοιχα, απαιτούνται μόνο 171,38 kJ ενέργειας για τον αποπολυμερισμό ενός mole PTFE σε τετραφθοροαιθυλένιο. Κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης σε υψηλή θερμοκρασία, το PTFE αποπολυμερίζεται κυρίως σε τετραφθοροαιθυλένιο. Οι ρυθμοί απώλειας βάρους του PTFE στους 260, 370 και 420°C είναι 1×10-4, 4×10-3 και 9×10-2 ανά ώρα, αντίστοιχα. Επομένως, το PTFE μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασίες έως 260°C για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, θα πρέπει να δίνεται προσοχή λόγω των τοξικών υποπροϊόντων, όπως το αέριο φθόριο και το υπερφθοροϊσοβουτένιο, που παράγονται κατά την αποσύνθεση σε υψηλές θερμοκρασίες και θα πρέπει να αποφεύγεται η άμεση επαφή με ανοιχτές φλόγες.
