ტეტრაფტორეთილენი პირველად მომზადდა 1933 წელს. ამჟამინდელი კომერციული სინთეზი ეფუძნება ფტორსპარს, გოგირდის მჟავას და ქლოროფორმს.
PTFE პოლიმერის წარმოების ძირითადი პროცესი:
PTFE პოლიმერის/ფისის წარმოება ძირითადად ორ ეტაპად მიმდინარეობს.პირველ რიგში, TFE მონომერი ძირითადად იწარმოება კალციუმის ფტორიდის (ფლუოროსპარის), გოგირდის მჟავისა და ქლოროფორმის სინთეზით და შემდგომში TFE-ის პოლიმერიზაცია ხორციელდება საგულდაგულოდ კონტროლირებად პირობებში PTFE-ს წარმოქმნით.სტაბილური და ძლიერი CF ობლიგაციების არსებობის გამო, PTFE მოლეკულას გააჩნია გამორჩეული ქიმიური ინერტულობა, მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა და ელექტრული იზოლაციის შესანიშნავი მახასიათებლები;გარდა შესანიშნავი ხახუნის თვისებებისა.
TFE-ის გაწმენდა:
პოლიმერიზაციისთვის საჭიროა სუფთა მონომერი.თუ მინარევები არსებობს, ეს გავლენას მოახდენს საბოლოო პროდუქტზე.გაზს ჯერ ასუფთავებენ მარილმჟავას მოსაშორებლად და შემდეგ ახდენენ სხვა მინარევების გამოსაყოფად.
TFE-ის პოლიმერიზაცია:
სუფთა არაინჰიბირებულ ტეტრაფტორეთილენს შეუძლია ძალადობით პოლიმერიზაცია მოახდინოს, თუნდაც თავდაპირველად ოთახის ტემპერატურაზე დაბალი ტემპერატურის პირობებში.ვერცხლის მოოქროვილი რეაქტორი, მეოთხედ შევსებული ხსნარით, რომელიც შედგება 0,2 წილი ამონიუმის პერსულფატის, 1,5 წილი ბორაქსისა და 100 წილი წყლისგან და pH 9,2.რეაქტორი დაიხურა;ევაკუაცია მოახდინა და მონომერის 30 ნაწილი შეუშვა. რეაქტორი აჟიტირებული იყო ერთი საათის განმავლობაში 80°C-ზე და გაციების შემდეგ აძლევდა პოლიმერის 86%-იან გამოსავლიანობას. PTFE კომერციულად მზადდება ორი ძირითადი პროცესით, ერთი იწვევს ე.წ. პოლიმერი და მეორე იწვევს პოლიმერის დისპერსიას ბევრად უფრო თხელი ნაწილაკების ზომით და უფრო დაბალი მოლეკულური მასით.ამ უკანასკნელის წარმოების ერთ-ერთი მეთოდი მოიცავდა 0,1°%-იანი დისკუცინის მჟავას პეროქსიდის წყალხსნარის გამოყენებას.რეაქციები ტარდებოდა 90°C-მდე ტემპერატურაზე.
სხვა მეთოდები:
TFE-ის დაშლა ელექტრული რკალის გავლენით. პოლიმერიზაცია განხორციელდა ემულსიის მეთოდით პეროქსიდის ინიციატორების გამოყენებით მაგ. H2O2 (წყალბადის ზეჟანგი) და რკინის სულფატი.ზოგიერთ შემთხვევაში ჟანგბადი გამოიყენება როგორც ინიციატორი.
PTFE-ის სტრუქტურა და თვისებები:
PTFE-ის ქიმიური სტრუქტურა არის C–F2–C–F2–ის წრფივი პოლიმერი ყოველგვარი განშტოების გარეშე და PTFE–ს გამორჩეული თვისებები ასოცირდება ძლიერ და სტაბილურ ნახშირბად–ფტორის კავშირთან.
პოლიტეტრაფტორეთილენი არის ხაზოვანი პოლიმერი, რომელიც თავისუფალია რაიმე მნიშვნელოვანი რაოდენობის განშტოებისგან.მაშინ, როცა პოლიეთილენის მოლეკულა კრისტალურ ზონაში არის პლანშეტური ზიგზაგის სახით, ეს სტერილურად შეუძლებელია PTFE-თან, რადგან ფტორის ატომები უფრო დიდია ვიდრე წყალბადის ატომები.შედეგად, მოლეკულა იკავებს გრეხილ ზიგზაგს ფტორის ატომებით, რომლებიც მჭიდროდ იკვრება სპირალურად ნახშირბად-ნახშირბადის ჩონჩხის გარშემო.სპირალის სრული შემობრუნება მოიცავს 26-ზე მეტ ნახშირბადის ატომს 19°C-ზე და 30°C-ზე ზემოთ, არსებობს გარდამავალი წერტილი, რომელიც მოიცავს 1% მოცულობის ცვლილებას ამ ტემპერატურაზე.ფტორის ატომების კომპაქტური ურთიერთდაკავშირება იწვევს დიდი სიხისტის მოლეკულას და სწორედ ეს თვისება იწვევს პოლიმერის დნობის მაღალ კრისტალურ წერტილს და თერმული ფორმის სტაბილურობას.
PTFE მოლეკულებს შორის ინტერმოლეკულური მიზიდულობა ძალიან მცირეა, გამოთვლილი ხსნადობის პარამეტრი არის 12.6 (MJ/m3)1/2 პოლიმერს ნაყარი არ გააჩნია მაღალი სიმტკიცე და დაჭიმვის სიმტკიცე, რაც ხშირად ასოცირდება პოლიმერებთან მაღალი დარბილების წერტილით.ნახშირბად-ფტორის კავშირი ძალიან სტაბილურია.გარდა ამისა, იქ, სადაც ფტორის ორი ატომი მიმაგრებულია ნახშირბადის ერთ ატომზე, მცირდება C–F კავშირის მანძილი 1,42 A-დან 1,35 A-მდე. შედეგად, კავშირის სიძლიერე შეიძლება იყოს 504 კჯ/მოლი.ვინაიდან ერთადერთი სხვა ბმა არის სტაბილური C–C ბმა, PTFE-ს აქვს ძალიან მაღალი სითბოს სტაბილურობა, მაშინაც კი, როდესაც თბება მისი კრისტალური დნობის წერტილის ზემოთ 327°C.მისი მაღალი კრისტალურობისა და სპეციფიკური ურთიერთქმედების შეუძლებლობის გამო, ოთახის ტემპერატურაზე გამხსნელები არ არსებობს.დნობის წერტილთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე, გარკვეული ფტორირებული სითხეები, როგორიცაა ფტორირებული ნავთი, ხსნის პოლიმერს.
PTFE-ის თვისებები დამოკიდებულია პოლიმერის ტიპზე და დამუშავების მეთოდზე.პოლიმერი შეიძლება განსხვავდებოდეს ნაწილაკების ზომით და/ან მოლეკულური წონით.ნაწილაკების ზომა გავლენას მოახდენს დამუშავების შემთხვევასა და სიცარიელეების რაოდენობაზე მზა პროდუქტში, ხოლო მოლეკულური წონა გავლენას მოახდენს კრისტალურობაზე და, შესაბამისად, ბევრ ფიზიკურ თვისებებზე.დამუშავების ტექნიკა ასევე იმოქმედებს როგორც კრისტალურობაზე, ასევე სიცარიელეზე.
კომერციული პოლიმერების საშუალო მოლეკულური წონა, როგორც ჩანს, ძალიან მაღალია და 400000-დან 9000000-მდეა. ICI იუწყება, რომ მათ მასალებს აქვთ მოლეკულური წონა 500000-დან 5000000-მდე და პროცენტული კრისტალურობა 94-ზე მეტი, როგორც წარმოებული.შეკერილი ნაწილები ნაკლებად კრისტალურია.მზა პროდუქტის კრისტალურობის ხარისხი დამოკიდებული იქნება დამუშავების ტემპერატურაზე გაციების სიჩქარეზე.ნელი გაგრილება გამოიწვევს მაღალ კრისტალურობას სწრაფი გაგრილებით, რაც საპირისპირო ეფექტს იძლევა.დაბალი მოლეკულური წონის მასალები ასევე უფრო კრისტალური იქნება.
შეიმჩნევა, რომ დისპერსიული პოლიმერი, რომელიც უფრო თხელი ნაწილაკების ზომით და უფრო დაბალი მოლეკულური წონისაა, აძლევს პროდუქტებს ძლიერ გაუმჯობესებულ წინააღმდეგობას მოქნილობის მიმართ და ასევე მკაფიოდ უფრო მაღალ დაჭიმულ სიძლიერეს.ეს გაუმჯობესებები, როგორც ჩანს, წარმოიქმნება დამუშავების დროს პოლიმერის მასაში ბოჭკოვანი სტრუქტურების წარმოქმნით.
გამოქვეყნების დრო: იან-04-2019