Chemische Inertheit von PTFE

Temperaturen über 77 °C sind für Bauteile aus den meisten Elastomeren und Kunststoffen ungünstig, während PTFE Temperaturen von bis zu 260 °C standhält.Selbst unter 77 °C werden bei der Kombination von gegenüber Metallen korrosiven Säuren und organischen Lösungsmitteln oft Auskleidungen und Komponenten aus PTFE bevorzugt, da Elastomere und andere Kunststoffe häufig nicht beständig gegen Quellung und Erweichung durch Lösungsmittel sind.

Mit chemischer Inertheit meinen wir dasPTFEFluorkohlenstoffharze können in ständigem Kontakt mit einer anderen Substanz stehen, ohne dass eine erkennbare chemische Reaktion stattfindet.Im Allgemeinen sind PTFE-Fluorkohlenstoffharze chemisch inert.Dennoch muss diese Aussage, wie alle Verallgemeinerungen, relativiert werden, wenn sie vollkommen zutreffend sein soll.Die Einschränkung wird jedoch nicht zu Verwirrung führen, wenn man die grundlegenden Fakten zum Verhalten von PTFE-Harzen im Auge behält.

Die übliche Beschreibungszusammenfassung verschiedener Testdaten kann irreführend sein, da sie grundlegend unterschiedliche Arten „chemischen“ Verhaltens in einen Topf werfen kann.Damit die Beschreibung klar ist, muss zwischen rein chemischen Reaktionen und physikalischen Vorgängen wie der Absorption unterschieden werden.Die Beschreibung muss es dem Anwender ermöglichen, die Zusammenhänge der physikalischen und chemischen Eigenschaften zu berücksichtigen, die sich auf eine bestimmte Anwendung auswirken können.

Beispielsweise werden PTFE-Harze durch das Eintauchen in Königswasser nicht beeinträchtigt.Wenn jedoch die Temperatur und der daraus resultierende Druck dieses Reagens hoch werden, nimmt auch die Absorption der Komponenten des Reagens in das Harz zu.Nachfolgende Schwankungen, wie z. B. ein plötzlicher Druckverlust, können dann aufgrund der Ausdehnung der im Harz absorbierten Dämpfe physikalisch schädlich sein.Wenn wir also über die chemischen Eigenschaften von PTFE sprechen, müssen wir natürlich zwischen rein chemischen Reaktionen, wie wir sie mit der „chemischen Verträglichkeit“ ausgedrückt haben, und physikalischen Wirkungen, wie z. B. „Absorption“ in Kombination mit mechanischer und thermischer Belastung, unterscheiden.

Bei normalen Einsatztemperaturen werden PTFE-Harze von so wenigen Chemikalien angegriffen, dass wir nicht auflisten können, mit welchen Chemikalien sie kompatibel sind.Diese Reaktanten gehören zu den heftigsten bekannten Oxidations- und Reduktionsmitteln.Elementares Natrium entfernt in engem Kontakt mit Fluorkohlenwasserstoffen Fluor aus dem Polymermolekül.Diese Reaktion wird häufig in wasserfreien Lösungen verwendet, um die Oberflächen von PTFE zu ätzen, damit die Harze geklebt werden können.Die anderen Alkalimetalle (Kalium, Lithium usw.) reagieren ähnlich.

Innige Mischungen fein verteilter Metallpulver (z. B. Aluminium oder Magnesium) mit pulverförmigen Fluorkohlenstoffharzen können beim Zünden heftig reagieren, aber die Zündtemperaturen liegen weit über der veröffentlichten empfohlenen maximalen Betriebstemperatur für PTFE-Harze.Die extrem starken Oxidationsmittel Fluor (F2) und verwandte Verbindungen (z. B. Chlortrifluorid, CIF3) können von PTFE nur mit großer Sorgfalt und unter Berücksichtigung potenzieller Gefahren gehandhabt werden.Fluor wird von den Harzen absorbiert und bei solch engem Kontakt wird die Mischung empfindlich gegenüber Zündquellen wie Stößen.

In einigen Fällen wurde berichtet, dass einige Chemikalien in hohen Konzentrationen bei oder nahe der empfohlenen Betriebsgrenztemperatur von 260 °C für TFE und PFA und 204 °C für FEP reaktiv gegenüber PTFE sind.Ein dem Natriumätzen ähnlicher Angriff wurde bei so hohen Temperaturen durch 80 % NaOH oder KOH, Metallhydride wie Borane (z. B. B2H6), Aluminiumchlorid, Ammoniak (NH3) und bestimmte Amine (R-NH2) und Imine erzeugt ( R = NH).Außerdem wurde ein langsamer oxidativer Angriff durch 70 %ige Salpetersäure unter Druck bei 250 °C beobachtet.Bei der Annäherung an solche extremen reduzierenden oder oxidierenden Bedingungen sind spezielle Tests erforderlich.

Daher weisen PTFE-Harze, mit den genannten Ausnahmen, ein sehr breites Spektrum an chemischer und thermischer Gebrauchstauglichkeit auf.Der Käufer oder Planer von PTFE-Komponenten muss jedoch auch deren Einschränkungen im Hinblick auf die üblicheren chemischen Umgebungen kennen und verstehen.Im Gegensatz zu Metallen sind diese normalerweise nicht chemischer oder physikalischer Natur.Die Auswirkungen der Temperatur, des Drucks und des Absorptionsvermögens der Chemikalien in PTFE sowie deren Wechselwirkung begrenzen normalerweise mit der Zeit die Bedingungen, unter denen PTFE zufriedenstellend funktioniert.Da es sich von fast jedem anderen Konstruktionsmaterial unterscheidet, ist eine sorgfältige Betrachtung der folgenden ausführlicheren Erläuterungen erforderlich.