Spôsob, ako pochopiť vplyv fluóru, je preskúmať rozdiely medzi lineárnym polyetylénom (PE) a PTFE, ktorý je konečným fluórpolymérom z hľadiska vlastností a charakteristík.
Medzi vlastnosťami PE a PTFE sú dôležité rozdiely:
- * PTFE je jedným z polymérov s najnižšou povrchovou energiou
- *PTFE je chemicky najodolnejší polymér
- *PTFE je jedným z tepelne najstabilnejších polymérov
- *Teplota topenia a špecifická hmotnosť PTFE sú viac ako dvojnásobné v porovnaní s polyetylénom
Rozdiely medzi PTFE a PE možno pripísať rozdielom väzieb CeF a CeH.Rozdiely v elektronických vlastnostiach a veľkostiach F a H vedú k nasledujúcim pozorovaniam:
- *F je najviac elektronegatívny zo všetkých prvkov (4 Paulingy)
- *F má nezdieľané elektrónové páry
- *F sa ľahšie premieňa na Fe
- *Pevnosť väzby CeF je vyššia ako CeH
- *F je väčšie ako H
Elektronegativita uhlíka pri 2,5 Paulings je o niečo vyššia ako u vodíka a nižšia ako elektronegativita fluóru.V dôsledku toho je polarita väzby CeF opačná ako polarita väzby CeH a väzba CeF je viac polarizovaná.Vo väzbe CeF je fluórový koniec väzby záporne nabitý v porovnaní s väzbou CeH, v ktorej je uhlík záporne nabitý.
Rozdiel v polarite väzby CeH a CeF ovplyvňuje relatívnu stabilitu konformácií dvoch polymérnych reťazcov.Kryštalizácia polyetylénu prebieha v rovinnej a trans konformácii.PTFE môže byť nútený do takejto konformácie pri extrémne vysokom tlaku.PTFE, pod 19 C, kryštalizuje ako špirála s 0,169 nm na opakovanú vzdialenosť: na dokončenie 180 otáčky je potrebných 13 atómov C.Nad 19 C sa vzdialenosť opakovania zvyšuje na 0,195 nm, čo znamená, že na 180 otáčku je potrebných 15 atómov uhlíka.Pri teplote vyššej ako 19 °C sú reťazce schopné uhlového posunu, ktorý sa zvyšuje nad 30 °C až do dosiahnutia bodu topenia (327 °C).
Substitúcia F za H v CeH väzbe podstatne zvyšuje pevnosť väzby z 99,5 kcal/mol pre CeH väzbu na 116 kcal/mol pre CeF väzbu.V dôsledku toho je tepelná stabilita a chemická odolnosť PTFE vyššia ako PE, pretože na prerušenie väzby CeF je potrebné viac energie.Polarita a sila väzby CeF sťažuje mechanizmus abstrakcie atómu F na vetvenie.Na rozdiel od toho možno syntetizovať vysoko rozvetvený polyetylén (>8 vetiev na 100 atómov uhlíka).Mechanizmus vetvenia ako nástroj na nastavenie kryštalinity nie je pre PTFE praktický.Namiesto toho sa komonoméry s pripojenými skupinami musia polymerizovať s TFE.
Kryštalinita nikdy neroztopeného PTFE je v rozsahu 92 až 98 %, čo je v súlade so štruktúrou nerozvetveného reťazca.FEP, kopolymér TFE a HFP, má polymerizovanú kryštalinitu 40 až 50 %.Vo FEP je visiaca skupina CF3 naviazaná na terciárny uhlík, ktorý je menej tepelne stabilný ako primárne a sekundárne atómy uhlíka.Degradačné krivky ukazujú teploty začiatku degradácie 300 C pre FEP (0,02 % strata hmotnosti) a 425 C pre PTFE (0,03 % strata hmotnosti).
Čas odoslania: 25. septembra 2020