PTFE өндіру процесі

Тетрафторэтилен алғаш рет 1933 жылы дайындалды. Қазіргі коммерциялық синтез фтор шпатына, күкірт қышқылына және хлороформға негізделген.

PTFE полимерін өндірудің негізгі процесі:

PTFE полимерін/шайырын өндіру негізінен екі кезеңде жүзеге асырылады.Біріншіден, TFE мономері әдетте кальций фториді (фтор шпаты), күкірт қышқылы және хлороформ синтезі арқылы өндіріледі және кейінірек TFE полимерленуі мұқият бақыланатын жағдайларда PTFE түзу үшін жүзеге асырылады.Тұрақты және күшті CF байланыстарының болуына байланысты PTFE молекуласы керемет химиялық инерттілікке, жоғары ыстыққа төзімділікке және керемет электр оқшаулау сипаттамаларына ие;тамаша үйкеліс қасиеттеріне қосымша.

TFE тазарту:

Полимерлену үшін таза мономер қажет.Егер қоспалар болса, бұл соңғы өнімге әсер етеді.Газды алдымен кез келген тұз қышқылын кетіру үшін тазартады, содан кейін басқа қоспаларды бөлу үшін дистилденеді.

TFE полимерленуі:

Таза ингибицияланбаған тетрафторэтилен, тіпті бастапқыда бөлме температурасынан төмен температурада да күшпен полимерленуі мүмкін.Күміс жалатылған реактор, ширек бөлігі 0,2 бөлік аммоний персульфатынан, 1,5 бөліктен және 100 бөлік судан тұратын ерітіндімен толтырылған және рН 9,2.Реактор жабылды;эвакуацияланып, мономердің 30 бөлігі жіберілді. Реакторды 80°C температурада бір сағат бойы араластырды және салқындатқаннан кейін полимердің 86% шығымын берді. PTFE коммерциялық түрде екі негізгі процесс арқылы жасалады, олардың бірі «түйіршікті» деп аталады. полимер және екіншісі әлдеқайда ұсақ бөлшектердің мөлшері мен төмен молекулалық салмағы бар полимердің дисперсиясына әкеледі.Соңғысын алудың бір әдісі 0,1°% судағы дисукцин қышқылының асқын тотығы ерітіндісін қолдануды қамтиды.Реакциялар 90°С-қа дейінгі температурада жүргізілді.

Басқа әдістер:

Электр доғасының әсерінен ТФЭ ыдырауы. Полимерлену пероксид инициаторлары, мысалы, H2O2 (сутегі асқын тотығы) және темір сульфатының көмегімен эмульсия әдісімен жүзеге асырылады.Кейбір жағдайларда инициатор ретінде оттегі қолданылады.

PTFE құрылымы мен қасиеттері:

PTFE химиялық құрылымы C– F2 – C– F2 тармақтары жоқ сызықты полимер болып табылады және PTFE-нің көрнекті қасиеттері күшті және тұрақты көміртек – фтор байланысымен байланысты.

Политетрафторэтилен - кез келген елеулі мөлшерде тармақталусыз сызықты полимер.Полиэтиленнің молекуласы кристалдық аймақта жазық ирек түрінде болса, бұл PTFE үшін мүмкін емес, өйткені фтор атомдары сутегінен үлкенірек.Нәтижесінде молекула көміртегі-көміртек қаңқасының айналасында спираль түрінде тығыз орналасқан фтор атомдарымен бұралған ирек сызығын алады.Спиральдың толық айналымы 19°C төмен және одан 30°C жоғары 26 көміртегі атомын қамтиды, бұл температурада көлемнің 1% өзгеруін қамтитын өту нүктесі болады.Фтор атомдарының бір-бірімен тығыз байланысы үлкен қаттылыққа ие молекулаға әкеледі және дәл осы қасиет полимердің жоғары кристалды балқу температурасына және термиялық пішінінің тұрақтылығына әкеледі.

PTFE молекулалары арасындағы молекулааралық тартылыс өте аз, есептелген ерігіштік параметрі 12,6 (МДж/м3)1/2 Полимер көлемді түрде жоғары қаттылық пен созылу беріктігіне ие емес, бұл көбінесе жоғары жұмсарту нүктесі бар полимерлермен байланысты.Көміртек-фтор байланысы өте тұрақты.Әрі қарай, бір көміртегі атомына екі фтор атомы қосылған кезде C–F байланыс қашықтығы 1,42 А-дан 1,35 А-ға дейін азаяды. Нәтижесінде байланыс күші 504 кДж/мольге дейін жоғары болуы мүмкін.Жалғыз басқа байланыс тұрақты C–C байланысы болғандықтан, PTFE кристалдық балқу температурасы 327°C жоғары қыздырылғанда да өте жоғары жылу тұрақтылығына ие.Оның жоғары кристалдылығы және спецификалық әрекеттесу қабілеті жоқ болғандықтан, бөлме температурасында еріткіштер болмайды.Балқу температурасына жақындаған температурада фторлы керосин сияқты кейбір фторланған сұйықтықтар полимерді ерітеді.

PTFE қасиеттері полимер түріне және өңдеу әдісіне байланысты.Полимер бөлшектердің өлшемі және/немесе молекулалық салмағы бойынша әр түрлі болуы мүмкін.Бөлшектердің өлшемі өңдеу жағдайына және дайын өнімдегі бос орындардың мөлшеріне әсер етеді, ал молекулалық салмақ кристалдылыққа және демек, көптеген физикалық қасиеттерге әсер етеді.Өңдеу әдістері сонымен қатар кристалдылыққа және бос мазмұнға әсер етеді.

Коммерциялық полимерлердің орташа салмақтық молекулалық салмақтары өте жоғары болып көрінеді және 400000-нан 9000000-ға дейін болады. ICI олардың материалдарының молекулалық салмағы 500000-нан 5000000-ға дейінгі диапазонда және өндірілген кездегі кристалдылық пайызы 94~-ден жоғары екенін хабарлайды.Дайындалған бөлшектер аз кристалды.Дайын өнімнің кристалдылық дәрежесі өңдеу температураларынан салқындату жылдамдығына байланысты болады.Баяу салқындату жоғары кристалдылыққа әкеледі, ал жылдам салқындату керісінше әсер етеді.Төмен молекулалық салмақты материалдар да кристалды болады.

Бөлшектердің мөлшері кішірек және молекулалық салмағы төмен дисперсиялық полимер иілуге ​​айтарлықтай жақсартылған төзімділік және сонымен қатар айқын жоғары созылу беріктігі бар өнімдерді беретіні байқалады.Бұл жақсартулар өңдеу кезінде полимер массасында талшық тәрізді құрылымдардың пайда болуы арқылы пайда болады.