ความสัมพันธ์ของคุณสมบัติโครงสร้างไฟเบอร์

วิธีทำความเข้าใจผลกระทบของฟลูออรีนคือการสำรวจความแตกต่างระหว่างโพลีเอทิลีนเชิงเส้น (PE) และ PTFE ซึ่งเป็นฟลูออโรโพลีเมอร์ขั้นสูงสุดในแง่ของคุณสมบัติและคุณลักษณะ

มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างคุณสมบัติของ PE และ PTFE:

• * PTFE เป็นหนึ่งในโพลีเมอร์พลังงานพื้นผิวที่ต่ำที่สุด
• *PTFE เป็นโพลีเมอร์ที่ทนทานต่อสารเคมีมากที่สุด
• *PTFE เป็นหนึ่งในโพลีเมอร์ที่มีความเสถียรทางความร้อนมากที่สุด
• *จุดหลอมเหลวและความถ่วงจำเพาะของ PTFE นั้นมากกว่าสองเท่าของพอลิเอทิลีน

ความแตกต่างของ PTFE และ PE เป็นผลมาจากความแตกต่างของพันธบัตร CeF และ CeHความแตกต่างในคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และขนาดของ F และ H นำไปสู่การสังเกตต่อไปนี้:

• *F เป็นค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตมากที่สุดในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมด (4 Paulings)
• *F มีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งใช้
• *F แปลงเป็น Fe ได้ง่ายกว่า
• *ความแข็งแรงพันธะของ CeF สูงกว่า CeH
• *F มีขนาดใหญ่กว่า H

อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของคาร์บอนที่ 2.5 พอลิงส์ค่อนข้างสูงกว่าไฮโดรเจนและต่ำกว่าอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ของฟลูออรีนดังนั้น ขั้วของพันธะ CeF จึงอยู่ตรงข้ามกับขั้วของพันธะ CeH และพันธะ CeF จึงมีขั้วที่สูงกว่าในพันธะ CeF ปลายฟลูออรีนของพันธะจะมีประจุลบ เมื่อเทียบกับพันธะ CeH ซึ่งมีประจุคาร์บอนเป็นลบ

ความแตกต่างของขั้วพันธะของ CeH และ CeF ส่งผลต่อความเสถียรสัมพัทธ์ของโครงสร้างของสายโซ่โพลีเมอร์ทั้งสองการตกผลึกของโพลีเอทิลีนเกิดขึ้นในโครงสร้างระนาบและทรานส์PTFE สามารถถูกบังคับให้อยู่ในโครงสร้างดังกล่าวได้ที่แรงดันสูงมากPTFE ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า 19 C ตกผลึกเป็นเกลียวด้วยระยะ 0.169 นาโนเมตรต่อการทำซ้ำ โดยต้องใช้อะตอม 13 C จึงจะครบ 180 รอบที่อุณหภูมิสูงกว่า 19 C ระยะการทำซ้ำจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.195 นาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าต้องใช้คาร์บอน 15 อะตอมสำหรับการหมุน 180 รอบที่อุณหภูมิสูงกว่า 19 C โซ่มีความสามารถในการเคลื่อนที่เชิงมุม ซึ่งจะเพิ่มสูงกว่า 30 C จนกระทั่งถึงจุดหลอมเหลว (327 C)

การแทนที่ F ด้วย H ในพันธะ CeH จะเพิ่มความแข็งแรงของพันธะอย่างมากจาก 99.5 กิโลแคลอรี/โมลสำหรับพันธะ CeH เป็น 116 กิโลแคลอรี/โมลสำหรับพันธะ CeFดังนั้นความเสถียรทางความร้อนและความต้านทานต่อสารเคมีของ PTFE จึงสูงกว่า PE เนื่องจากต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อทำลายพันธะ CeFขั้วและความแข็งแรงของพันธะ CeF ทำให้กลไกการแยกอะตอมของ F ยากต่อการแตกแขนงในทางตรงกันข้าม สามารถสังเคราะห์โพลีเอทิลีนที่มีกิ่งก้านสูง (>8 สาขาต่อคาร์บอน 100 อะตอม) ได้กลไกการแตกแขนงเป็นเครื่องมือในการปรับความเป็นผลึกไม่เหมาะกับ PTFEคอมโนเมอร์ที่มีกลุ่มจี้จะต้องถูกรวมตัวด้วย TFE แทน

สภาพผลึกของ PTFE ที่ไม่มีวันละลายอยู่ในช่วง 92e98% ซึ่งสอดคล้องกับโครงสร้างโซ่ที่ไม่มีการแตกแขนงFEP ซึ่งเป็นโคโพลีเมอร์ของ TFE และ HFP มีสภาพผลึกแบบพอลิเมอร์ไรซ์ที่ 40e50%ใน FEP กลุ่ม CF3 ที่ห้อยอยู่จะถูกพันธะกับคาร์บอนตติยภูมิซึ่งมีความเสถียรทางความร้อนน้อยกว่าอะตอมของคาร์บอนปฐมภูมิและทุติยภูมิเส้นโค้งการย่อยสลายระบุอุณหภูมิเริ่มต้นของการย่อยสลายที่ 300 C สำหรับ FEP (การสูญเสียน้ำหนัก 0.02%) และ 425 C สำหรับ PTFE (การสูญเสียน้ำหนัก 0.03%)