Ưu điểm của polytetrafluoroethylene (PTFE)

Polytetrafluoroethylene (PTFE), còn được gọi là Teflon, thường được gọi là "Vua nhựa". Nó là một hợp chất phân tử cao được hình thành bằng cách trùng hợp tetrafluoroethylene. PTFE có tính ổn định hóa học tuyệt vời, chống ăn mòn (một trong những vật liệu chống ăn mòn tốt nhất, ngoại trừ natri nóng chảy và flo lỏng, nó có thể chịu được tất cả các hóa chất khác mà không có bất kỳ thay đổi nào, ngay cả khi đun sôi trong nước cường toan), đặc tính bịt kín, độ bôi trơn cao, đặc tính chống dính, cách điện, chống lão hóa và nhiệt độ tốt (có thể hoạt động lâu dài ở nhiệt độ từ -180°C đến +250°C). Bản thân PTFE không độc hại đối với con người, nhưng một trong những nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất nó, axit perfluorooctanoic (PFOA), được coi là có khả năng gây ung thư.

Nhiệt độ: -20°C đến 250°C (-4°F đến +482°F), cho phép thay đổi nhiệt độ nhanh chóng hoặc vận hành nóng và lạnh xen kẽ.

Áp suất: -0,1 đến 6,4 Mpa (chân không tối đa đến 64kgf/cm2).

Sự phát triển của PTFE đã giải quyết được nhiều vấn đề trong ngành hóa chất, dầu khí và dược phẩm của Trung Quốc. Các con dấu, miếng đệm và vòng đệm PTFE được chế tạo bằng cách đúc nhựa PTFE polyme hóa huyền phù. So với các loại nhựa khác, PTFE có khả năng kháng hóa chất tuyệt vời. Nó được sử dụng rộng rãi như một vật liệu bịt kín và làm đầy.

PTFE được sử dụng làm nhựa kỹ thuật và có thể được chế tạo thành ống, thanh, băng, tấm và màng. Nó thường được sử dụng trong các đường ống, thùng chứa, máy bơm, van chống ăn mòn, cũng như trong thiết bị radar, thiết bị liên lạc tần số cao và thiết bị vô tuyến. Chất phân tán PTFE có thể được sử dụng làm chất lỏng ngâm tẩm cách nhiệt cho các vật liệu khác nhau và làm lớp phủ chống ăn mòn cho kim loại, thủy tinh và gốm sứ. Các vòng đệm, miếng đệm và vòng đệm PTFE khác nhau được sử dụng rộng rãi trong các loại vòng đệm mặt bích đường ống chống ăn mòn khác nhau. Ngoài ra, PTFE có thể được sử dụng để kéo dây và sợi PTFE, còn được gọi là sợi fluorocarbon hoặc sợi Teflon, được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Hiện nay, các sản phẩm PTFE khác nhau đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia của Trung Quốc, bao gồm các lĩnh vực hóa chất, máy móc, điện tử, thiết bị điện, quân sự, hàng không vũ trụ, bảo vệ môi trường và cầu đường.

PTFE được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hóa chất, hóa dầu, lọc dầu, clo-kiềm, sản xuất axit, phân lân, dược phẩm, thuốc trừ sâu, sợi hóa học, nhuộm và hoàn thiện, luyện cốc, khí đốt, tổng hợp hữu cơ, luyện kim màu, thép, nguyên tử năng lượng và sản xuất các sản phẩm có độ tinh khiết cao (như điện phân màng ion). Nó cũng được sử dụng trong vận chuyển và xử lý các vật liệu nhớt và trong lĩnh vực chế biến thực phẩm và đồ uống có yêu cầu vệ sinh nghiêm ngặt.

Ưu điểm của PTFE:

• Khả năng chịu nhiệt độ cao: Có thể làm việc ở nhiệt độ lên tới 250°C.
• Khả năng chịu nhiệt độ thấp: Duy trì độ bền cơ học tốt ngay cả ở -196°C, với độ giãn dài 5%.
• Chống ăn mòn: Chịu được hầu hết các hóa chất và dung môi, thể hiện tính trơ và khả năng chống axit mạnh, bazơ mạnh, nước và các dung môi hữu cơ khác nhau.
• Khả năng chống chịu thời tiết: Có khả năng chống lão hóa tốt nhất trong số các loại nhựa.
• Độ bôi trơn cao: Hệ số ma sát thấp nhất trong số các vật liệu rắn.
• Không dính: Độ căng bề mặt thấp nhất trong số các vật liệu rắn, không bám dính vào bất kỳ chất nào.
• Không độc hại: Trơ về mặt sinh lý, có thể được cấy vào cơ thể người dưới dạng mạch máu và cơ quan nhân tạo mà không có phản ứng bất lợi.

Polytetrafluoroethylene có trọng lượng phân tử tương đối lớn, dao động từ vài trăm nghìn đến hơn mười triệu (so với polyetylen nằm trong khoảng hàng nghìn). Nó có độ kết tinh 90-95% và nhiệt độ nóng chảy 327-342°C. Các đơn vị CF2 trong phân tử PTFE được sắp xếp theo hình zigzag. Do kích thước của các nguyên tử flo lớn hơn một chút so với, các đơn vị CF2 liền kề không thể hoàn toàn tạo thành một chuỗi xoắn, với các nguyên tử flo bao phủ gần như toàn bộ bề mặt của chuỗi polymer. Cấu trúc phân tử này giải thích các tính chất khác nhau của PTFE. Ở nhiệt độ dưới 19°C, nó tạo thành chuỗi xoắn 13/6 và ở 19°C, nó trải qua quá trình chuyển pha, mở nhẹ các phân tử để tạo thành chuỗi xoắn 15/7.

Mặc dù việc phá vỡ liên kết carbon-carbon và liên kết carbon-flo trong perfluorocarbons đòi hỏi sự hấp thụ năng lượng lần lượt là 346,94 và 484,88 kJ/mol, nhưng chỉ cần 171,38 kJ năng lượng để khử một mol PTFE thành tetrafluoroethylene. Trong quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao, PTFE chủ yếu bị khử thành tetrafluoroethylene. Tỷ lệ giảm trọng lượng của PTFE ở 260, 370 và 420°C lần lượt là 1×10-4, 4×10-3 và 9×10-2 mỗi giờ. Do đó, PTFE có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới 260°C trong thời gian dài. Tuy nhiên, cần thận trọng do các sản phẩm phụ độc hại, chẳng hạn như khí flo và perfluoroisobutene, được tạo ra trong quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao và nên tránh tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa.