불소의 영향을 이해하는 방법은 선형 폴리에틸렌(PE)과 궁극적인 불소중합체인 PTFE의 특성 및 특성 측면에서 차이점을 탐구하는 것입니다.
PE와 PTFE의 특성에는 중요한 차이점이 있습니다.
- * PTFE는 표면 에너지가 가장 낮은 폴리머 중 하나입니다.
- *PTFE는 내화학성이 가장 뛰어난 폴리머입니다.
- *PTFE는 열적으로 가장 안정적인 폴리머 중 하나입니다.
- *PTFE의 녹는점과 비중은 폴리에틸렌의 2배 이상입니다.
PTFE와 PE의 차이는 CeF와 CeH 결합의 차이에 기인합니다.F와 H의 전자 특성과 크기의 차이로 인해 다음과 같은 관찰이 가능합니다.
- *F는 모든 원소 중에서 전기음성도가 가장 크다(4 Paulings)
- *F에는 공유되지 않은 전자쌍이 있습니다.
- *F는 Fe로 더 쉽게 변환됩니다.
- *CeF의 결합 강도는 CeH보다 높습니다.
- *F는 H보다 크다
2.5 Paulings의 탄소의 전기음성도는 수소의 전기음성도보다 다소 높고 불소의 전기음성도보다 낮습니다.결과적으로 CeF 결합의 극성은 CeH 결합의 극성과 반대이며 CeF 결합은 더 높은 극성을 갖습니다.CeF 결합에서는 탄소가 음전하를 띠는 CeH 결합에 비해 결합의 불소 말단이 음전하를 띠고 있습니다.
CeH와 CeF의 결합 극성의 차이는 두 폴리머 사슬 구조의 상대적 안정성에 영향을 미칩니다.폴리에틸렌의 결정화는 평면 및 트랜스 형태로 발생합니다.PTFE는 매우 높은 압력에서 이러한 형태로 강제될 수 있습니다.19C 미만의 온도에서 PTFE는 반복 거리당 0.169nm의 나선으로 결정화됩니다. 180도 회전을 완료하려면 13C 원자가 필요합니다.19C 이상에서는 반복 거리가 0.195nm로 증가합니다. 이는 180도 회전에 15개의 탄소 원자가 필요함을 의미합니다.19C 이상에서 체인은 각도 변위가 가능하며, 녹는점(327C)에 도달할 때까지 30C 이상으로 증가합니다.
CeH 결합에서 H를 F로 대체하면 결합 강도가 CeH 결합의 99.5kcal/mole에서 CeF 결합의 116kcal/mole로 실질적으로 증가합니다.결과적으로 PTFE의 열 안정성과 내화학성은 CeF 결합을 끊는 데 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 PE보다 높습니다.CeF 결합의 극성과 강도로 인해 분기에 대한 F 원자 추출 메커니즘이 어려워집니다.대조적으로, 고도로 분지화된 폴리에틸렌(탄소 원자 100개당 >8 분지)이 합성될 수 있습니다.결정화도를 조정하는 도구로서의 분기 메커니즘은 PTFE에 실용적이지 않습니다.대신 펜던트 그룹이 있는 공단량체는 TFE로 중합되어야 합니다.
녹지 않는 PTFE의 결정화도는 92~98% 범위에 있으며, 이는 분기되지 않은 사슬 구조와 일치합니다.TFE와 HFP의 공중합체인 FEP는 중합된 상태의 결정도가 40~50%입니다.FEP에서 펜던트 CF3 그룹은 1차 및 2차 탄소 원자보다 열적으로 덜 안정적인 3차 탄소에 결합됩니다.분해 곡선은 FEP의 경우 300℃(0.02% 중량 손실), PTFE의 경우 425℃(0.03% 중량 손실)의 분해 시작 온도를 나타냅니다.
게시 시간: 2020년 9월 25일