Tetrafluoretilena a fost preparată pentru prima dată în 1933. Sinteza comercială actuală se bazează pe spat fluor, acid sulfuric și cloroform.
Procesul de bază de producție al polimerului PTFE:
Fabricarea polimerului/rășinii PTFE se realizează practic în două etape.În primul rând, monomerul TFE este în general fabricat prin sinteza fluorurii de calciu (fluorospat), acidului sulfuric și cloroform, iar polimerizarea ulterioară a TFE este realizată în condiții controlate cu atenție pentru a forma PTFE.Datorită prezenței legăturilor CF stabile și puternice, molecula de PTFE posedă o inerție chimică remarcabilă, rezistență ridicată la căldură și caracteristici remarcabile de izolare electrică;pe lângă proprietățile excelente de frecare.
Purificarea TFE:
Monomerul pur este necesar pentru polimerizare.Dacă sunt prezente impurități, acesta va afecta produsul final.Gazul este mai întâi curățat pentru a îndepărta orice acid clorhidric și apoi distilat pentru a separa alte impurități.
Polimerizarea TFE:
Tetrafluoretilena pură dezinhibată poate polimeriza cu violență, chiar și la temperaturi inițial mai mici decât temperatura camerei.Un reactor placat cu argint, umplut în sferturi cu o soluție constând din 0,2 părți persulfat de amoniu, 1,5 părți borax și 100 părți apă și cu un pH de 9,2.Reactorul a fost închis;evacuat și 30 părți de monomer au fost lăsate să intre. Reactorul a fost agitat timp de o oră la 80°C și după răcire a dat un randament de polimer de 86%. polimer și al doilea conducând la o dispersie de polimer cu dimensiunea particulelor mult mai fine și cu greutate moleculară mai mică.O metodă de producere a acestuia din urmă a implicat utilizarea unei soluții apoase de peroxid de acid disuccinic 0,1°%.Reacțiile au fost efectuate la temperatură de până la 90°C.
Alte metode:
Descompunerea TFE sub influența unui arc electric. Polimerizarea efectuată prin metoda emulsie folosind inițiatori de peroxid de exemplu H2O2 (peroxid de hidrogen) și sulfat feros.În unele cazuri, oxigenul este utilizat ca inițiator.
Structura și proprietățile PTFE:
Structura chimică a PTFE este polimer liniar de C–F2 – C–F2 fără nicio ramură, iar proprietățile remarcabile ale PTFE sunt asociate cu o legătură puternică și stabilă Carbon – Fluor.
Politetrafluoretilena este un polimer liniar lipsit de orice cantitate semnificativă de ramificare.În timp ce molecula de polietilenă este sub forma unui zigzag plan în zona cristalină, acest lucru este imposibil din punct de vedere steric cu cea a PTFE, deoarece atomii de fluor sunt mai mari decât cei ai hidrogenului.Ca o consecință, molecula preia un zig-zag răsucit cu atomii de fluor strânși într-o spirală în jurul scheletului carbon-carbon.O rotire completă a spiralei va implica peste 26 de atomi de carbon sub 19°C și 30°C deasupra acesteia, existând un punct de tranziție care implică o modificare de 1% volum la această temperatură.Interblocarea compactă a atomilor de fluor conduce la o moleculă de mare rigiditate și tocmai această caracteristică duce la punctul de topire cristalin ridicat și la stabilitatea formei termice a polimerului.
Atractia intermoleculara intre moleculele de PTFE este foarte mica, parametrul de solubilitate calculat fiind de 12,6 (MJ/m3)1/2 Polimerul in vrac nu are astfel rigiditatea si rezistenta la tractiune ridicate care sunt adesea asociate polimerilor cu un punct de inmuiere ridicat.Legătura carbon-fluor este foarte stabilă.În plus, în cazul în care doi atomi de fluor sunt atașați la un singur atom de carbon, există o reducere a distanței legăturii C-F de la 1,42 A la 1,35 A. Ca rezultat, rezistența legăturii poate fi de până la 504 kJ/mol.Deoarece singura altă legătură prezentă este legătura stabilă C-C, PTFE are o stabilitate la căldură foarte mare, chiar și atunci când este încălzit peste punctul său de topire cristalin de 327°C.Din cauza cristalinității sale ridicate și a incapacității de interacțiune specifică, nu există solvenți la temperatura camerei.La temperaturi care se apropie de punctul de topire, anumite lichide fluorurate, cum ar fi kerosenul perfluorurat, vor dizolva polimerul.
Proprietățile PTFE depind de tipul de polimer și de metoda de prelucrare.Polimerul poate diferi în ceea ce privește dimensiunea particulelor și/sau greutatea moleculară.Mărimea particulelor va influența cazul prelucrării și cantitatea de goluri din produsul finit, în timp ce greutatea moleculară va influența cristalinitatea și, prin urmare, multe proprietăți fizice.Tehnicile de procesare vor afecta, de asemenea, atât cristalinitatea, cât și conținutul de goluri.
Greutățile moleculare medii în greutate ale polimerilor comerciali par a fi foarte mari și sunt în intervalul 400000 până la 9000000. ICI raportează că materialele lor au o greutate moleculară în intervalul 500000 până la 5000000 și un procent de cristalinitate mai mare de 94~ la fabricație.Piesele fabricate sunt mai puțin cristaline.Gradul de cristalinitate al produsului finit va depinde de viteza de răcire de la temperaturile de procesare.Răcirea lentă va duce la o cristalinitate ridicată, cu răcirea rapidă dând efectul opus.Materialele cu greutate moleculară mică vor fi, de asemenea, mai cristaline.
Se observă că polimerul de dispersie, care are o dimensiune a particulelor mai fine și o greutate moleculară mai mică, oferă produse cu o rezistență mult îmbunătățită la încovoiere și, de asemenea, rezistențe la tracțiune net mai mari.Aceste îmbunătățiri par să apară prin formarea de structuri asemănătoare fibrelor în masa polimerului în timpul procesării.
Ora postării: 04-ian-2019