Polytetrafluoroethylene (PTFE), yang juga dikenali sebagai "Teflon" dan "Plastik King", digunakan secara meluas dalam pelbagai industri kerana rintangan suhu yang tinggi, rintangan kakisan, rintangan pelarut, penebat yang tinggi, inertness biologi dan ciri-ciri lain. atom hidrogen polietilena .
1. Struktur dan sifat PTFE
1. Ciri -ciri struktur
Polytetrafluoroethylene adalah homopolimer tetrafluoroethylene, yang boleh disediakan oleh kaedah pempolimeran seperti kaedah penggantungan, kaedah penyebaran dan kaedah emulsi .
Polytetrafluoroethylene adalah bahan super kuat dan satu -satunya jenis fluoroplastik yang boleh digunakan sebagai plastik kejuruteraan .
2. Properties Utama
Berat molekul relatif PTFE sangat besar, jadi berat molekul relatif tidak mempunyai kesan yang jelas terhadap kekuatan, tetapi kristalitas mempunyai kesan yang signifikan terhadap ketegaran, ketahanan, pemanjangan dan kekuatan produk PTFE .
Ketumpatan PTFE adalah kira -kira 2 . 2g/cm3, permukaannya licin dan lilin, dan sudut kenalan dengan air adalah 114 darjah -115 darjah {}} ptfe biasanya putih dan kabur, tetapi tidak ada. dan berkurangan dengan ketumpatan yang semakin meningkat.
Kekuatan tegangan, pemanjangan, modulus elastik, kekerasan, kebolehtelapan udara, kekuatan dielektrik, dan lain -lain . dari PTFE semuanya berkaitan dengan keadaan pemprosesan seperti tekanan dan suhu sintering, dan kadar pemprosesan yang tinggi, Dalam produk, dengan itu meningkatkan kekuatan mekanikalnya . PTFE mempunyai modulus elastik yang rendah dan terdedah kepada merayap . adalah sebab mengapa PTFE boleh digunakan untuk pengedap gas, pita mentah, pita elastik, dan lain -lain .
Kekerasan PTFE adalah rendah, tetapi dapat ditingkatkan dengan menambahkan pengisi .
Koefisien geseran PTFE adalah yang terkecil di antara semua bahan pepejal dan tidak berubah dengan suhu . pekali geseran statiknya lebih kecil daripada pekali geseran dinamik . kelajuan .
Kekonduksian terma PTFE adalah rendah, yang boleh ditingkatkan dengan sewajarnya dengan menambahkan pengisi logam .
Titik lebur PTFE adalah 327 darjah, suhu ubah bentuk haba adalah 50-60 darjah (ISO R75 A kaedah) atau 130-140 darjah (B kaedah), suhu operasi adalah -200-260 darjah, 204-327 ijazah, jadi tiada penstabil pemanasan diperlukan .
Jisim molekul relatif polytetrafluoroethylene agak besar, dari ratusan ribu hingga lebih daripada 10 juta, secara amnya berjuta -juta (tahap pempolimeran adalah dalam urutan 104, manakala polietilena hanya 103) . . Unit CF2 dalam molekul polytetrafluoroethylene disusun dalam bentuk zigzag . Oleh kerana jejari atom fluorin sedikit lebih besar daripada hidrogen, cover yang tidak dapat diatasi, Permukaan keseluruhan rantai polimer . struktur molekul ini menerangkan pelbagai sifat polytetrafluoroethylene .
2. bidang aplikasi PTFE
PTFE mempunyai rintangan kakisan kimia yang terbaik, jadi ia paling banyak digunakan dalam bahan anti-karat dan mempunyai pelbagai aplikasi; PTFE mempunyai sifat elektrik yang sangat baik, jadi ia digunakan sebagai bahan penebat dalam industri elektronik dan elektrik; PTFE mempunyai pekali geseran kecil dan rintangan haus yang baik, jadi ia digunakan untuk membuat bahan tahan haus, bahagian gelongsor dan meterai dalam industri jentera .
PTFE digunakan secara meluas dalam jambatan dan bangunan sebagai sokongan beban yang mengandungi . sebagai tambahan, mengikut kebolehtelapan selektif filem PTFE selepas rawatan, ia boleh digunakan sebagai bahan pemisahan untuk selektif melalui gas atau cecair {{2} Cecair . Di samping itu, PTFE juga digunakan secara meluas dalam industri perubatan, elektronik, dan pembinaan . sebagai contoh, membran PTFE boleh digunakan sebagai organ manusia, termasuk saluran darah buatan, injap jantung, dan lain -lain {{8}
1. Aplikasi PTFE dalam medan 5G
Lamina Copper-Clad FR4 yang biasa digunakan dalam industri komunikasi menggunakan resin epoksi sebagai bahan substrat, tetapi kerugiannya besar dan tidak sesuai untuk komunikasi frekuensi tinggi .
Keperluan untuk laminates tembaga berpakaian tinggi dalam bidang 5G adalah faktor kehilangan dielektrik yang rendah dan rendah dielektrik, dan medan 5G mempunyai ciri-ciri tersendiri (aplikasi gelombang mikro dan milimeter) dan mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk laminates tembaga-tembaga .
Resin polytetrafluoroethylene kini merupakan bahan polimer dengan pemalar dielektrik terendah, dan sifat-sifat dielektrik dan kerugian dielektrik dapat memenuhi syarat-syarat stesen asas komunikasi dalam bidang 5g yang tinggi dan dipanggil laminates tembaga berpakaian tinggi .
Di samping itu, PTFE juga sering digunakan dalam medan 5G untuk membuat kabel sepadan separa fleksibel, kabel koaksial RF, papan antena radar, dan lain-lain .
2. Aplikasi PTFE dalam industri tenaga hidrogen
Dalam bidang tenaga hidrogen, PTFE digunakan terutamanya untuk pengedap elektrolisis alkali, serta untuk mengukuhkan membran pertukaran proton dalam sel bahan api PEM dan elektrolisis air .
Dalam elektrolisis alkali, gasket pengedap adalah komponen utama, yang mempunyai kedua -dua fungsi pengedap dan penebat . kebocoran adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi kehidupan dan keselamatan elektrolisis alkali . Gasket . Bahan-bahan pengedap tangki alkali domestik telah menjalani pelbagai lelaran dan peningkatan seperti asbestos getah- "pad kain dalam satu" diafragma gasket-polytetrafluoroethylene (PTFE) PTFE jenis pengisian gasket . PTFE diisi dan diubahsuai dengan pengisi pengukuhan seperti serat kaca, alumina, dan grafit, dan kemudian dibentuk dan sintered untuk membentuk gasket pengedap .
Dalam sel -sel bahan bakar dan elektrolisis air PEM, membran pertukaran proton berkembang ke arah penipisan, tetapi kehidupan membran asid perfluorosulfonik yang nipis tidak dapat memenuhi keperluan sel bahan api dan elektrolisis air PEM . Membrane asid perfluorosulfonic . membran politetrafluoroetilena yang diperluas (EPTFE) adalah mikrostruktur mesh tiga dimensi berliang dengan mikrometer atau tahap submicrometer .
Pada masa ini, pasaran Global EPTFE dikawal oleh beberapa pengeluar seperti Gore, Nitto Denko, dan Donaldson di Amerika Syarikat . Pan Asia microporous telah berjaya memecahkan monopoli di luar negara dengan secara berterusan dan memecah-belah melalui teknologi pengeluaran dan secara berterusan, dan secara keseluruhannya, dan memecah-belah, secara keseluruhan, tidak mengambil kira sebahagian besar pasaran mewah .
3. Teknologi Pengubahsuaian PTFE
Polytetrafluoroethylene (PTFE) mempunyai rintangan haba yang baik, penebat, sifat lubricating kendiri, ketidakupayaan, sifat yang tidak melekat dan lain-lain sifat yang sangat baik kerana ikatan fluorin-karbon yang kuat yang terkandung di dalamnya. Memperoleh reputasi "raja plastik" . Ia digunakan secara meluas dalam pertahanan, industri mekanikal dan bahan perubatan, terutamanya dalam bidang tribologi . Oleh itu, dalam bidang plastik kejuruteraan, PTFE telah menjadi salah satu bahan yang disukai oleh penyelidik .
Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kekurangan PTFE seperti kekerasan yang rendah, memakai mudah dan rintangan merayap yang lemah, ia adalah tertakluk kepada sekatan tertentu dalam permohonan dan pengeluaran sebenar . oleh itu, para penyelidik telah komited untuk mencari kaedah yang sangat baik untuk memperbaiki sifat -sifat mekanikalnya tanpa menguasai PTFE itu sendiri, dengan itu {} Bagi kecacatan PTFE itu sendiri, terutamanya termasuk pengubahsuaian permukaan, pengubahsuaian campuran dan pengubahsuaian pengubahsuaian . di antara mereka, pengubahsuaian dan pengubahsuaian pengisian terutamanya digunakan dalam penyediaan bahan komposit, sementara pengubahsuaian kimia permukaan terutama ditujukan kepada masalah ikatan .
1. Pengubahsuaian permukaan
PTFE mempunyai aktiviti permukaan yang sangat rendah dan tidak menentu yang luar biasa, yang mengurangkan tahap lekatan dengan bahan-bahan lain . pengubahsuaian permukaan tidak hanya dapat meningkatkan inertness permukaan dan keserasian dengan pengisi, tetapi juga meningkatkan aktiviti permukaan matriks {{2} adalah untuk menghilangkan ion fluorida permukaan dan rasuah kumpulan berfungsi yang sangat aktif di permukaan untuk mencapai tujuan meningkatkan aktiviti bahan matriks .
Pengubahsuaian plasma membombardir permukaan sampel dengan plasma tenaga tinggi, memindahkan tenaga ke molekul pada permukaan sampel, menyebabkan etsa haba, silang silang, degradasi dan pengoksidaan tindak balas sampel, dan menyebabkan ikatan CF dan CC pada permukaan permukaan . Pengubahsuaian permukaan bahan oleh rawatan plasma suhu rendah boleh dibahagikan kepada etsa permukaan plasma, ikatan plasma, pemendapan wap plasma, pemendapan cecair plasma dan permukaan plasma cantuman .
Sinaran tenaga tinggi boleh mencetuskan pempolimeran rasuah dan memberikan polimer beberapa sifat unik, seperti meningkatkan hidrofilik, biokompatibiliti, kekonduksian, dan lain-lain. daripada polimer yang dicantumkan yang mudah untuk ikatan, menjadikan permukaan PTFE kasar dan meningkatkan kawasan ikatan . sumber radiasi yang biasa digunakan dalam cantuman radiasi termasuk sinar gamma seperti kobalt -60, cesium -137 Cyclotrons .
PTFE boleh dirawat dengan bahan kimia untuk memperbaiki aktiviti permukaannya . bahan kimia ini termasuk larutan natrium-naphthalene tetrahydrofuran, larutan ammonia natrium logam, alkali logam amalgam, penyelesaian besi yang sama, natrium dan naphthalene dalam ether aktif seperti tetrahydrofuran dan etilena glikol dimethyl eter . natrium memindahkan elektron paling luar ke orbit kosong naphthalene untuk membentuk anion bebas radikal, yang kemudian membentuk pair ion dengan sodium dan pelepasan yang besar; Kemudian anion naphthalene dipindahkan ke PTFE, memusnahkan ikatan CF dan mengeluarkan beberapa atom fluorin di permukaan, dengan itu membentuk lapisan karbon dan beberapa kumpulan kutub pada permukaan pt-fe . permukaan .
2. Pengubahsuaian Penggabungan
Prinsip asas pengadunan adalah prinsip seperti larut seperti, jadi nilai kelarutan dan ketegangan permukaan bahan -bahan yang dicampur mestilah sama . menggabungkan PTFE dengan plastik kejuruteraan yang lain dapat mencapai tujuan pelengkap ketika mengintegrasikan kekuatan setiap Bahan matriks dan pengisi untuk mengukuhkan polimer lain . di sini kami memperkenalkan ester polyphenylene (POB), polyphenylene sulfide (PPS) dan polyetheretherketone (mengintip) .
POB mempunyai rintangan rayap mampatan yang sangat baik dan kekerasan tinggi . campuran dengan PTFE boleh membuat kekurangan PTFE dan meningkatkan sifat mekanikal dan tribologi PTFE .
Tidak seperti POB, PPS mempunyai rintangan haus yang sangat baik, rintangan pelarut, rintangan haba dan pembuatan mudah . ia digunakan secara meluas dalam aeroangkasa dan medan lain . Ia juga boleh digunakan sebagai matriks untuk salutan yang tinggi, Keupayaan pelinciran diri yang baik . menggabungkan PPS dengan PTFE adalah pilihan yang ideal untuk meningkatkan sifat tribologi salutan hidrofobik .
Mengintip dan ptfe adalah kedua-dua bahan matriks biasa dalam komposit pelincir pepejal . cai zhenjie et al . disediakan komposit yang diubahsuai PTFE dan mengkaji sifat-sifat mekanik dan mekanisme memakai {{3} 0 . 35 hingga kira -kira 0 . 3, dan haus kelantangan diminimumkan. Bahan komposit ini boleh digunakan bukan sahaja dalam bidang mekanikal, tetapi juga dalam bidang perubatan.
Pengubahsuaian campuran adalah lebih mudah dan bebas pencemaran daripada pengubahsuaian kimia permukaan, tetapi pada umumnya hanya diubahsuai dengan polimer, yang membatasi penambahan pengisi bukan organik seperti logam, seramik, dan serat, mengakibatkan prestasi yang terhad dalam meningkatkan kekerasan, dan kekonduksian terma Polimer . Permukaan perlu dirawat sebelum pengubahsuaian atau beberapa komponen tertentu perlu ditambah semasa proses pengubahsuaian untuk meningkatkan keserasian .
3. pengubahsuaian pengisian
Pengisian PTFE yang diubahsuai adalah kaedah yang mudah dan berkesan . menambah pengisi dan bahan tambahan dapat meningkatkan sifat mekanikal PTFE, terutamanya rayapan dan kadar haus . pengisi yang biasa digunakan termasuk serat kaca, serat karbon, grafit, molybdenum disulfida, gangsa, dan sebagainya
Grafit adalah pelincir pepejal yang baik . grafit pengisian di PTFE tidak hanya dapat mengurangkan haus komposit PTFE, tetapi juga meningkatkan kekonduksian terma dan rayapan mampatan miskin PTFE .
Molybdenum disulfida (MOS2) mempunyai pekali geseran yang lebih rendah daripada grafit dan stabil, jadi ia digunakan secara meluas . bagaimanapun, harga MOS2 sangat tinggi . prestasi tungsten disulfide (ws2) Kedua -duanya meningkatkan kestabilan geseran dan rintangan haus bahan komposit sambil meningkatkan sifat mekanikal . berbanding dengan PTFE tulen, kestabilan geseran pengisian WS2 dapat ditingkatkan dengan kira -kira 33 . 3%}
Serat karbon (CF) mempunyai kekuatan spesifik yang tinggi, modulus tinggi, ketumpatan rendah, rintangan haus yang sangat baik dan sifat rayap . serat karbon adalah penting untuk mengurangkan rayap, meningkatkan kekerasan, meningkatkan fleksibiliti dan modulus mampatan . Koefisien . serat karbon tidak aktif kepada asid alkali dan hidrofluorik yang kuat (serat kaca boleh bertolak ansur dengan kedua -dua asid ini) . Bahagian -bahagian ini sangat sesuai untuk pembuatan bahagian automotif seperti penyerap kejutan .
GF sentiasa disukai dalam pengeluaran bahan geseran perindustrian kerana kekuatan yang tinggi, modulus tinggi dan harga yang agak rendah, dan lebih banyak digunakan daripada CF dalam bidang pengisian dan pengubahsuaian polimer .
Potassium Titanate Whisker (PTW) mempunyai ciri -ciri mekanikal yang lebih baik daripada gf, cf, dan lain -lain yang biasa digunakan, dan sebagainya. Fenomena memperbaiki satu harta sementara mengorbankan yang lain apabila mengubahsuai GF dan CF, dan mempunyai sifat kimia yang stabil, penebat haba yang baik dan rintangan haus .
PTFE diisi dengan gangsa, sebatian ini mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik dan kekonduksian elektrik, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi dengan beban dan suhu yang melampau .
IV . Ringkasan PTFE
PTFE mempunyai sifat komprehensif yang sangat baik dan merupakan pelbagai yang paling banyak digunakan di kalangan fluoroplastik, memainkan peranan yang semakin penting . dengan kemajuan sains dan teknologi, PTFE tulen tidak dapat memenuhi permintaan pasaran, jadi ia telah menjadi trend yang tidak dapat dielakkan untuk mengubahsuai ptfe, Pada dasarnya telah menguasai kaedah pengacuan dan pemprosesan PTFE yang diubahsuai . bagaimanapun, berbanding dengan negara -negara asing, masih terdapat jurang yang besar dalam teknologi dan kualiti produk . oleh itu, penyelidikan, pemprosesan dan penggunaan PTFE yang diubahsuai dan tingkah laku dan mekanisme tribologi di bawah keadaan kerja yang berbeza perlu dikaji selanjutnya {}}
