Tetrafluoretilēns pirmo reizi tika sagatavots 1933. gadā. Pašreizējā komerciālā sintēze ir balstīta uz fluoršpatu, sērskābi un hloroformu.
PTFE polimēra ražošanas pamatprocess:
PTFE polimēra/sveķu ražošana pamatā tiek veikta divos posmos.Pirmkārt, TFE monomēru parasti ražo, sintezējot kalcija fluorīdu (fluorosparu), sērskābi un hloroformu, un vēlāk TFE polimerizācija tiek veikta rūpīgi kontrolētos apstākļos, veidojot PTFE.Stabilu un spēcīgu CF saišu klātbūtnes dēļ PTFE molekulai piemīt izcila ķīmiskā inerce, augsta karstumizturība un ievērojamas elektriskās izolācijas īpašības;papildus lieliskām berzes īpašībām.
TFE attīrīšana:
Polimerizācijai ir nepieciešams tīrs monomērs.Ja ir piemaisījumi, tas ietekmēs galaproduktu.Gāzi vispirms mazgā, lai noņemtu sālsskābi, un pēc tam destilē, lai atdalītu citus piemaisījumus.
TFE polimerizācija:
Tīrs, neinhibēts tetrafluoretilēns var spēcīgi polimerizēties pat temperatūrā, kas sākotnēji ir zemāka par istabas temperatūru.Apsudrabots reaktors, kas ceturtdaļās piepildīts ar šķīdumu, kas sastāv no 0,2 daļām amonija persulfāta, 1,5 daļām boraksa un 100 daļām ūdens, un ar pH 9,2.Reaktors tika slēgts;evakuēja un ielaida 30 daļas monomēra. Reaktors tika maisīts vienu stundu 80 °C temperatūrā, un pēc atdzesēšanas tika iegūts 86% polimēra. PTFE tiek ražots komerciāli divos galvenajos procesos, no kuriem viens noved pie tā sauktā "granulētā". polimērs un otrais noved pie polimēra dispersijas ar daudz smalkāku daļiņu izmēru un mazāku molekulmasu.Viena no pēdējās iegūšanas metodēm ietvēra 0,1 °% ūdens dzintarskābes peroksīda šķīdumu.Reakcijas tika veiktas temperatūrā līdz 90°C.
Citas metodes:
TFE sadalīšanās elektriskā loka ietekmē. Polimerizāciju veic ar emulsijas metodi, izmantojot peroksīda iniciatorus, piemēram, H2O2 (ūdeņraža peroksīdu) un dzelzs sulfātu.Dažos gadījumos skābeklis tiek izmantots kā iniciators.
PTFE struktūra un īpašības:
PTFE ķīmiskā struktūra ir lineārs C–F2–C–F2 polimērs bez atzarojuma, un izcilās PTFE īpašības ir saistītas ar spēcīgu un stabilu oglekļa–fluora saiti.
Politetrafluoretilēns ir lineārs polimērs, kurā nav ievērojamu sazarojumu.Tā kā polietilēna molekula kristāliskajā zonā ir plakana zigzaga formā, tas ir steriski neiespējami ar PTFE molekulu, jo fluora atomi ir lielāki nekā ūdeņraža atomi.Rezultātā molekula veido savītu zigzagu ar fluora atomiem, kas cieši saspiežas spirālē ap oglekļa-oglekļa skeletu.Pilnīgs spirāles pagrieziens ietvers vairāk nekā 26 oglekļa atomus temperatūrā zem 19°C un 30°C virs tās, tur ir pārejas punkts, kas ietver 1% tilpuma izmaiņas šajā temperatūrā.Kompaktā fluora atomu savstarpējā bloķēšana rada lielas stingrības molekulu, un tieši šī īpašība noved pie polimēra augsta kristāliskā kušanas punkta un termiskās formas stabilitātes.
Starpmolekulārā pievilcība starp PTFE molekulām ir ļoti maza, un aprēķinātais šķīdības parametrs ir 12,6 (MJ/m3) 1/2. Tādā veidā polimēram nav lielas stingrības un stiepes izturības, kas bieži ir saistīta ar polimēriem ar augstu mīkstināšanas punktu.Oglekļa-fluora saite ir ļoti stabila.Turklāt, ja divi fluora atomi ir piesaistīti vienam oglekļa atomam, C–F saites attālums samazinās no 1,42 A līdz 1,35 A. Rezultātā saišu stiprums var sasniegt 504 kJ/mol.Tā kā vienīgā klātesošā saite ir stabilā C–C saite, PTFE ir ļoti augsta siltuma stabilitāte, pat ja to karsē virs tā kristāliskā kušanas temperatūras 327 °C.Tā kā tā ir ļoti kristāliska un nespēj specifiski mijiedarboties, istabas temperatūrā nav šķīdinātāju.Temperatūrā, kas tuvojas kušanas temperatūrai, daži fluorēti šķidrumi, piemēram, perfluorēta petroleja, izšķīdinās polimēru.
PTFE īpašības ir atkarīgas no polimēra veida un apstrādes metodes.Polimērs var atšķirties pēc daļiņu izmēra un/vai molekulmasas.Daļiņu izmērs ietekmēs apstrādes gadījumu un tukšumu daudzumu gatavajā produktā, savukārt molekulmasa ietekmēs kristāliskumu un līdz ar to daudzas fizikālās īpašības.Apstrādes metodes ietekmēs arī kristāliskumu un tukšumu saturu.
Šķiet, ka komerciālo polimēru vidējā molekulmasa ir ļoti augsta un ir diapazonā no 400 000 līdz 9000000. ICI ziņo, ka to materiālu molekulmasa ir diapazonā no 500 000 līdz 5000000 un kristāliskums procentos ir lielāks par 94% pēc ražošanas.Izgatavotās daļas ir mazāk kristāliskas.Gatavā produkta kristāliskuma pakāpe būs atkarīga no dzesēšanas ātruma no apstrādes temperatūras.Lēna dzesēšana radīs augstu kristāliskumu ar ātru dzesēšanu, radot pretēju efektu.Materiāli ar zemu molekulmasu būs arī kristāliskāki.
Ir novērots, ka dispersijas polimērs, kam ir smalkāks daļiņu izmērs un mazāka molekulmasa, nodrošina produktiem ar ievērojami uzlabotu izturību pret lieci un arī izteikti augstāku stiepes izturību.Šķiet, ka šie uzlabojumi rodas, apstrādes laikā polimēra masā veidojoties šķiedrām līdzīgas struktūras.
Izlikšanas laiks: Jan-04-2019