Tetrafluoretileen is vir die eerste keer in 1933 voorberei. Die huidige kommersiële sintese is gebaseer op vloeispaat, swaelsuur en chloroform.
Basiese produksieproses van PTFE-polimeer:
Die vervaardiging van PTFE-polimeer/hars word basies in twee fases uitgevoer.Eerstens word TFE Monomeer oor die algemeen vervaardig deur sintese van Kalsiumfluoried (Fluorospaat), Swaelsuur & Chloroform en later word polimerisasie van TFE in noukeurig beheerde toestande uitgevoer om PTFE te vorm.As gevolg van die teenwoordigheid van stabiele en sterk CF-bindings, beskik PTFE-molekule oor uitstekende chemiese traagheid, hoë hittebestandheid en merkwaardige elektriese isolasie-eienskappe;benewens uitstekende wrywingseienskappe.
Suiwering van TFE:
Suiwer monomeer word benodig vir polimerisasie.Indien onsuiwerhede teenwoordig is, sal dit die finale produk beïnvloed.Die gas word eers geskrop om enige soutsuur te verwyder en dan gedistilleer om ander onsuiwerhede te skei.
Polimerisasie van TFE:
Suiwer ongeïnhibeerde tetrafluoretileen kan met geweld polimeer, selfs by temperature aanvanklik laer as kamertemperatuur.'n Versilwerde reaktor, kwartvol gevul met 'n oplossing bestaande uit 0,2 dele ammoniumpersulfaat, 1,5 dele boraks en 100 dele water, en met 'n pH van 9,2.Die reaktor was gesluit;ontruim en 30 dele monomeer is ingelaat. Die reaktor is vir een uur by 80°C geroer en het na afkoeling 'n 86% opbrengs van polimeer gegee. PTFE word kommersieel gemaak deur twee groot prosesse, een wat lei tot die sogenaamde 'korrel' polimeer en die tweede wat lei tot 'n dispersie van polimeer van baie fyner deeltjiegrootte en laer molekulêre gewig.Een metode om laasgenoemde te vervaardig, het die gebruik van 'n 0,1°% waterige dibarnsteensuurperoksiedoplossing behels.Die reaksies is uitgevoer by temperatuur tot 90°C.
Ander metodes:
Ontbinding van TFE onder die invloed van 'n elektriese boog. Polimerisasie uitgevoer deur emulsie metode met behulp van peroksied inisieerders bv. H2O2 (Waterstofperoksied) en ystersulfaat.In sommige gevalle word suurstof as inisieerder gebruik.
Struktuur en eienskappe van PTFE:
Die chemiese struktuur van PTFE is lineêre polimeer van C– F2 – C– F2 sonder enige vertakking en die uitstaande eienskappe van PTFE word geassosieer met sterk en stabiele koolstof-fluorienbinding.
Politetrafluoretileen is 'n lineêre polimeer vry van enige beduidende hoeveelheid vertakking.Terwyl die molekule poliëtileen in die vorm van 'n vlakke sigsag in die kristallyne sone is, is dit steries onmoontlik met dié van PTFE as gevolg van die fluooratome wat groter is as dié van waterstof.Gevolglik neem die molekule 'n gedraaide sigsag op met die fluooratome wat styf in 'n spiraal rondom die koolstof-koolstofskelet saampak.'n Volledige draai van die spiraal sal meer as 26 koolstofatome onder 19°C en 30°C bo dit behels, daar is 'n oorgangspunt wat 'n 1% volumeverandering by hierdie temperatuur behels.Die kompakte koppeling van die fluooratome lei tot 'n molekule van groot styfheid en dit is hierdie kenmerk wat lei tot die hoë kristallyne smeltpunt en termiese vormstabiliteit van die polimeer.
Die intermolekulêre aantrekkingskrag tussen PTFE-molekules is baie klein, die berekende oplosbaarheidsparameter is 12.6 (MJ/m3)1/2Die polimeer in grootmaat het dus nie die hoë styfheid en treksterkte wat dikwels met polimere met 'n hoë versagtingspunt geassosieer word nie.Die koolstof-fluoorbinding is baie stabiel.Verder, waar twee fluooratome aan 'n enkele koolstofatoom geheg is, is daar 'n vermindering in die C-F-bindingsafstand van 1.42 A tot 1.35 A. As gevolg hiervan kan bindingssterktes so hoog as 504 kJ/mol wees.Aangesien die enigste ander binding teenwoordig die stabiele C–C-binding is, het PTFE 'n baie hoë hittestabiliteit, selfs wanneer dit bo sy kristallyne smeltpunt van 327°C verhit word.As gevolg van sy hoë kristalliniteit en onvermoë tot spesifieke interaksie, is daar geen oplosmiddels by kamertemperatuur nie.By temperature wat die smeltpunt nader, sal sekere gefluoreerde vloeistowwe soos per-gefluoreerde keroseen die polimeer oplos.
Die eienskappe van PTFE is afhanklik van die tipe polimeer en die metode van verwerking.Die polimeer kan verskil in deeltjiegrootte en/of molekulêre gewig.Die deeltjiegrootte sal die geval van verwerking en die hoeveelheid leemtes in die voltooide produk beïnvloed, terwyl die molekulêre gewig kristalliniteit en dus baie fisiese eienskappe sal beïnvloed.Die verwerkingstegnieke sal ook beide kristalliniteit en leemte-inhoud beïnvloed.
Die gewig gemiddelde molekulêre gewigte van kommersiële polimere blyk baie hoog te wees en is in die reeks 400000 tot 9000000. ICI rapporteer dat hul materiale 'n molekulêre gewig in die reeks 500000 tot 5000000 en persentasie kristalliniteit groter as 94~ het soos vervaardig.Vervaardigde dele is minder kristallyn.Die graad van kristalliniteit van die finale produk sal afhang van die tempo van verkoeling van die verwerkingstemperature.Stadige afkoeling sal lei tot hoë kristalliniteit met vinnige afkoeling wat die teenoorgestelde effek gee.Lae molekulêre gewig materiale sal ook meer kristallyn wees.
Daar word waargeneem dat die dispersiepolimeer, wat van fyner deeltjiegrootte en laer molekulêre gewig is, produkte gee met 'n aansienlik verbeterde weerstand teen buiging en ook duidelik hoër treksterktes.Hierdie verbeterings blyk te ontstaan deur die vorming van veselagtige strukture in die massa polimeer tydens verwerking.
Postyd: Jan-04-2019