Tetrafluoroethylene ถูกเตรียมขึ้นครั้งแรกในปี 1933 การสังเคราะห์เชิงพาณิชย์ในปัจจุบันมีพื้นฐานจากฟลูออร์สปาร์ กรดซัลฟิวริก และคลอโรฟอร์ม
กระบวนการผลิตพื้นฐานของพอลิเมอร์ PTFE:
โดยทั่วไปการผลิตโพลีเมอร์ PTFE/ เรซินนั้นดำเนินการในสองขั้นตอนประการแรก TFE โมโนเมอร์โดยทั่วไปผลิตโดยการสังเคราะห์แคลเซียมฟลูออไรด์ (ฟลูออโรสปาร์) กรดซัลฟิวริก และคลอโรฟอร์ม และการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของ TFE ในภายหลังจะดำเนินการในสภาวะที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อสร้าง PTFEเนื่องจากมีพันธะ CF ที่เสถียรและแข็งแกร่ง โมเลกุลของ PTFE จึงมีความเฉื่อยทางเคมีที่โดดเด่น ทนความร้อนได้สูง และมีลักษณะเป็นฉนวนไฟฟ้าที่โดดเด่นนอกจากคุณสมบัติการเสียดสีที่ดีเยี่ยมแล้ว
การทำให้บริสุทธิ์ของ TFE:
จำเป็นต้องมีโมโนเมอร์บริสุทธิ์สำหรับการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันหากมีสิ่งเจือปนจะส่งผลต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายขั้นแรกให้ขัดแก๊สเพื่อกำจัดกรดไฮโดรคลอริกออก จากนั้นจึงกลั่นเพื่อแยกสิ่งเจือปนอื่นๆ
การเกิดพอลิเมอไรเซชันของ TFE:
เตตร้าฟลูออโรเอทิลีนที่ไม่ถูกยับยั้งบริสุทธิ์สามารถเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ที่มีความรุนแรงได้ แม้ในขั้นต้นจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้องก็ตามเครื่องปฏิกรณ์เคลือบเงิน เติมสารละลายสี่ส่วนซึ่งประกอบด้วยแอมโมเนียมเพอร์ซัลเฟต 0.2 ส่วน บอแรกซ์ 1.5 ส่วน น้ำ 100 ส่วน และมีค่า pH เท่ากับ 9.2เครื่องปฏิกรณ์ถูกปิดอพยพออกและปล่อยโมโนเมอร์ 30 ส่วนเข้าไป เครื่องปฏิกรณ์ถูกกวนเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงที่ 80°C และหลังจากการทำความเย็นให้ผลผลิตโพลีเมอร์ 86% PTFE ถูกผลิตในเชิงพาณิชย์โดยกระบวนการหลักสองกระบวนการ หนึ่งกระบวนการนำไปสู่สิ่งที่เรียกว่า 'เม็ด' โพลีเมอร์และประการที่สองนำไปสู่การกระจายตัวของโพลีเมอร์ที่มีขนาดอนุภาคละเอียดกว่ามากและมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่าวิธีหนึ่งในการผลิตอย่างหลังเกี่ยวข้องกับการใช้สารละลายกรดไดซักซินิกเปอร์ออกไซด์ที่มีน้ำ 0.1°%ปฏิกิริยาถูกดำเนินการที่อุณหภูมิสูงถึง 90°C
วิธีการอื่น:
การสลายตัวของ TFE ภายใต้อิทธิพลของอาร์คไฟฟ้า การเกิดพอลิเมอไรเซชันดำเนินการโดยวิธีอิมัลชันโดยใช้ตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ เช่น H2O2 (ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) และเฟอร์รัสซัลเฟตในบางกรณีออกซิเจนถูกใช้เป็นตัวริเริ่ม
โครงสร้างและคุณสมบัติของ PTFE:
โครงสร้างทางเคมีของ PTFE คือโพลีเมอร์เชิงเส้นของ C– F2 – C– F2 โดยไม่มีสาขาใด ๆ และคุณสมบัติที่โดดเด่นของ PTFE นั้นสัมพันธ์กับพันธะคาร์บอน – ฟลูออรีนที่แข็งแกร่งและเสถียร
Polytetrafluoroethylene เป็นโพลีเมอร์เชิงเส้นที่ปราศจากการแตกแขนงจำนวนมากในขณะที่โมเลกุลของโพลีเอทิลีนอยู่ในรูปของซิกแซกระนาบในโซนผลึก ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในเชิงสเตียรอยด์กับของ PTFE เนื่องจากอะตอมของฟลูออรีนมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมของไฮโดรเจนผลที่ตามมาก็คือ โมเลกุลจะเกิดซิกแซกบิดเบี้ยวโดยมีอะตอมของฟลูออรีนอัดแน่นเป็นเกลียวรอบโครงกระดูกคาร์บอน-คาร์บอนการหมุนเกลียวโดยสมบูรณ์จะเกี่ยวข้องกับอะตอมของคาร์บอนมากกว่า 26 อะตอมที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 19°C และ 30°C เหนืออะตอม โดยมีจุดเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงปริมาตร 1% ที่อุณหภูมินี้การประสานกันอย่างแน่นหนาของอะตอมของฟลูออรีนทำให้เกิดโมเลกุลที่มีความแข็งอย่างมาก และคุณลักษณะนี้เองที่นำไปสู่จุดหลอมเหลวของผลึกที่สูงและความเสถียรของรูปแบบทางความร้อนของโพลีเมอร์
แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลของ PTFE มีขนาดเล็กมาก พารามิเตอร์ความสามารถในการละลายที่คำนวณได้คือ 12.6 (MJ/m3)1/2 โพลีเมอร์จำนวนมากจึงไม่มีความแข็งแกร่งและความต้านทานแรงดึงสูง ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับโพลีเมอร์ที่มีจุดอ่อนตัวสูงพันธะคาร์บอน-ฟลูออรีนมีความเสถียรมากนอกจากนี้ ในกรณีที่ฟลูออรีน 2 อะตอมเกาะติดกับคาร์บอนอะตอมเดียว ระยะพันธะ C-F ลดลงจาก 1.42 A เป็น 1.35 A ผลที่ได้คือความแข็งแรงของพันธะอาจสูงถึง 504 kJ/โมลเนื่องจากมีเพียงพันธะอื่นที่มีอยู่คือพันธะ C–C ที่เสถียร PTFE จึงมีความคงตัวทางความร้อนสูงมาก แม้ว่าจะถูกให้ความร้อนเหนือจุดหลอมเหลวของผลึกที่ 327°C ก็ตามเนื่องจากมีความเป็นผลึกสูงและไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาเฉพาะเจาะจงได้ จึงไม่มีตัวทำละลายที่อุณหภูมิห้องที่อุณหภูมิใกล้ถึงจุดหลอมเหลว ของเหลวที่มีฟลูออริเนตบางชนิด เช่น น้ำมันก๊าดที่มีฟลูออริเนต จะละลายโพลีเมอร์
คุณสมบัติของ PTFE ขึ้นอยู่กับชนิดของโพลีเมอร์และวิธีการแปรรูปโพลีเมอร์อาจมีขนาดอนุภาคและ/หรือน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างกันขนาดอนุภาคจะส่งผลต่อกรณีของการประมวลผลและปริมาณของช่องว่างในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ในขณะที่น้ำหนักโมเลกุลจะส่งผลต่อความเป็นผลึกและคุณสมบัติทางกายภาพหลายประการด้วยเทคนิคการประมวลผลจะส่งผลต่อทั้งความเป็นผลึกและปริมาณที่เป็นโมฆะด้วย
น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยน้ำหนักของโพลีเมอร์เชิงพาณิชย์ดูเหมือนจะสูงมากและอยู่ในช่วง 400000 ถึง 9000000 ICI รายงานว่าวัสดุของพวกเขามีน้ำหนักโมเลกุลในช่วง 500000 ถึง 5000000 และเปอร์เซ็นต์ความเป็นผลึกมากกว่า 94~ ขณะผลิตชิ้นส่วนที่ประดิษฐ์ขึ้นจะมีผลึกน้อยระดับความเป็นผลึกของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะขึ้นอยู่กับอัตราการทำความเย็นจากอุณหภูมิในการประมวลผลการระบายความร้อนที่ช้าจะทำให้เกิดความเป็นผลึกสูง แต่การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วจะให้ผลตรงกันข้ามวัสดุที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจะมีผลึกมากกว่าเช่นกัน
พบว่าโพลีเมอร์กระจายตัวซึ่งมีขนาดอนุภาคละเอียดกว่าและมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า ทำให้ผลิตภัณฑ์มีความต้านทานต่อการงอที่ดีขึ้นอย่างมาก และยังมีความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดอีกด้วยการปรับปรุงเหล่านี้ดูเหมือนจะเกิดขึ้นจากการก่อตัวของโครงสร้างคล้ายเส้นใยในมวลของพอลิเมอร์ระหว่างการแปรรูป
เวลาโพสต์: Jan-04-2019