폴리테트라플루오로에틸렌의 물리적, 화학적 특성은 무엇입니까?

PTFE의 물리적 특성 밀도: 2.1~2.3g/cm? PTFE의 기계적 특성은 부드럽습니다. 표면 에너지가 매우 낮습니다. 폴리테트라플루오로에틸렌(F4, PTFE)은 일련의 우수한 성능 특성을 가지고 있습니다. 고온 저항 - 200~260도의 장기간 사용 온도, 저온 저항 - -100도에서도 여전히 부드러움 - 왕수 및 모든 유기물에 대한 저항성; 용제, 내후성 - 플라스틱 중 최고의 노화 수명, 높은 윤활성 - 플라스틱 중 가장 작은 마찰 계수(0.04), 비점착성 - 무독성인 표면 장력이 가장 낮습니다. ; 우수한 전기적 특성을 지닌 이상적인 C급 절연재입니다. 신문지만큼 두꺼운 층은 1500V의 고전압을 차단할 수 있으며 얼음보다 부드럽습니다. PTFE 재료는 국방, 원자력, 석유, 라디오, 전기 기계, 화학 산업과 같은 중요한 분야에서 널리 사용됩니다. 제품: PTFE 막대, 파이프, 플레이트, 회전 플레이트. PTFE는 테트라플루오로에틸렌의 중합체입니다. 영어 약어는 PTFE입니다. 구조식은 이다. 1930년대 후반에 발견되어 1940년대에 산업 생산에 투입되었습니다. 특성: 폴리테트라플루오로에틸렌의 상대 분자량은 수십만에서 천만 이상, 일반적으로 수백만에 이르기까지 상대적으로 큽니다(중합도는 104 정도인 반면 폴리에틸렌은 103에 불과합니다). 일반적으로 결정화도는 90~95%이고, 용융온도는 327~342°C이다. 폴리테트라플루오로에틸렌 분자의 CF2 단위는 지그재그 모양으로 배열되어 있으며, 불소 원자의 반경은 수소의 반경보다 약간 크므로 인접한 CF2 단위는 완전히 교차 배향되지 않고 나선형으로 꼬인 사슬을 형성합니다. 전체 고분자 사슬의 표면은 거의 불소 원자로 덮여 있습니다. 이 분자 구조는 PTFE의 다양한 특성을 설명합니다. 온도가 19°C보다 낮으면 13/6 나선이 형성되고, 19°C에서는 상 변화가 일어나고 분자가 약간 풀리면서 15/7 나선을 형성합니다. 퍼플루오로카본의 탄소-탄소 결합과 탄소-불소 결합을 끊는 데는 각각 346.94 및 484.88kJ/mol의 에너지 흡수가 필요하지만, 폴리테트라플루오로에틸렌을 해중합하여 1mol의 테트라플루오로에틸렌을 생성하는 데는 171.38kJ의 에너지만 필요합니다. 따라서 고온 분해 중에 폴리테트라플루오로에틸렌은 주로 테트라플루오로에틸렌으로 해중합됩니다. 260, 370 및 420°C에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 중량 감소율(%)은 각각 시간당 1×10-4, 4×10-3 및 9×10-2입니다. PTFE는 260℃에서도 장기간 사용이 가능함을 알 수 있다. 고온 분해 중에는 플루오로포스겐, 퍼플루오로이소부틸렌과 같은 독성이 강한 부산물도 생성되므로 안전 보호와 폴리테트라플루오로에틸렌이 화염에 닿지 않도록 특별한 주의를 기울여야 합니다. 기계적 성질: 마찰 계수는 폴리에틸렌의 1/5에 불과할 정도로 매우 작습니다. 이는 과불화탄소 표면의 중요한 특징입니다. 그리고 불소-탄소 사슬 분자간 힘이 매우 낮기 때문에 PTFE는 끈적이지 않습니다. PTFE는 -196~260°C의 넓은 온도 범위에서 우수한 기계적 특성을 유지합니다. 퍼플루오로카본 폴리머의 특징 중 하나는 저온에서도 부서지지 않는다는 것입니다. 내약품성 및 내후성 PTFE는 용융된 알칼리 금속을 제외하고 어떠한 화학 시약에도 거의 부식되지 않습니다. 예를 들어 진한 황산, 질산, 염산 또는 왕수에 끓일 때 무게와 성능은 변하지 않습니다. 또한 모든 용매에 거의 녹지 않으며 300°C 이상의 모든 알칸에는 약간만 녹습니다. 약 0.1g/100g). PTFE는 수분을 흡수하지 않고 불연성이며, 산소와 자외선에 매우 안정하여 내후성이 뛰어납니다. 전기적 특성: PTFE는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 유전 상수와 유전 손실이 낮고 항복 전압, 체적 저항률 및 아크 저항이 높습니다. 방사선 저항성: 폴리테트라플루오로에틸렌의 방사선 저항성은 낮습니다(104 rad). 고에너지 방사선에 노출되면 성능이 저하되고 폴리머의 전기적, 기계적 특성이 크게 저하됩니다. 중합: 폴리테트라플루오로에틸렌은 테트라플루오로에틸렌의 자유 라디칼 중합에 의해 생산됩니다. 산업적 중합 반응은 반응열을 분산시키고 온도 조절을 용이하게 하기 위해 다량의 물이 있는 상태에서 교반하면서 수행됩니다. 중합은 일반적으로 40~80°C, 압력 3~26kgf/cm2에서 수행되며, 무기 과황산염과 유기 과산화물을 개시제로 사용하거나 산화환원 개시 시스템을 사용할 수 있습니다. 테트라플루오로에틸렌 1몰은 중합 중에 171.38kJ의 열을 방출합니다.

분산 중합에는 퍼플루오로옥탄산 또는 그 염과 같은 퍼플루오르화 계면활성제를 첨가해야 합니다. 팽창계수(25~250℃) 10~12×10-5/℃. 폴리테트라플루오로에틸렌의 화학적 특성

폴리테트라플루오로에틸렌의 C-F 결합 에너지는 높고 안정적입니다. 분자는 나선형 구조이며 C-C 주쇄는 더 큰 불소 원자로 완전히 덮여 있습니다. 따라서 진한 산, 진한 알칼리, 강산화제는 고온에서도 PTFE에 작용할 수 없습니다. 여러 가지 일반적인 화학 매체에 대한 PTFE 침지 테스트 결과가 표 1-1에 나와 있습니다. PTFE의 내화학성은 귀금속의 내화학성을 훨씬 능가합니다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 약간의 팽윤을 유발하는 퍼플루오로알칸 및 퍼플루오로클로로알칸을 제외하고 케톤 및 에테르와 같은 유기용제는 영향을 미치지 않습니다. 현재 용융 상태의 알칼리 금속, 삼불화염소 및 불소 원소만이 가스에 작용할 수 있는 것으로 밝혀졌지만 이 효과는 고온에서만 명백합니다. PTFE는 젖음성이 매우 낮기 때문에 산과 용제의 흡수율은 일반적으로 고온에 장기간 노출된 후에도 약 1 정도만 증가합니다. 그러나 폴리테트라플루오로에틸렌은 용융가공이 불가능하고 제품 내부에 기공이 있어 용제의 침투가 잘 되기 때문에 예비성형압력이 더 작습니다. 모공이 많을수록 침투력이 높아집니다.

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표 1-1 화학 매체 침지 후 폴리테트라플루오로에틸렌의 물성 변화율/

7일 동안 화학 침지 28일 동안 침지

인장강도 신장량 두께

질산-6.5 4.8 -0.002 0.3 -4.4 -0.8 0.018 0.3

수산화나트륨-3.2 1.5 0.26 0.00 2.5 6.3 0.14 0.00

사산화탄소 1.1 1.5 1.7 -0.016 2.6 0.3 1.74 -0.014

톨루엔 4.1 0.00 0.3 0.00 3.2 6.2 0.4 0.00

빙하식초 6.2 2.5 - 0.002 -0.3 -2.2 4.5 0.04 -0.3

아세톤 2.2 4.2 0.15 -4.1 6.0 4.0 0.04 -3.0 2) 폴리테트라플루오로에틸렌의 통기성

Poly 전기음성도가 강하고 불소원자의 부피가 크다 테트라플루오로에틸렌은 분자의 이동을 방해합니다. 융점 이상의 온도에서는 유동성이 여전히 좋지 않습니다. 따라서 성형된 폴리테트라플루오로에틸렌 소재에는 유체 침투에 도움이 되는 미세 기공이 포함되어 있습니다. 여러 물질에 대한 폴리테트라플루오로에틸렌 필름의 통기성 특성은 표 1-2에 나와 있습니다.

표 1-2 PTFE 필름의 폴리테트라플루오로에틸렌 통기성

용제 g/(645.16cm2*24h*0.0254mm) 가스 g/(645.16cm2*24h*0.0254mm)

사염화탄소 0.1 공기 0.771

벤젠 0.2 산소 1.50

질소가 없는 무수알코올 0.49

물 0.2 이산화탄소 7.30

70 질산 0.43~0.47 수소 0.264

37 염산 1.4~1.6

빙초산 0.28~0.37 (3) 열분해

폴리테트라플루오로에틸렌은 2000C 이상에서 아주 소량으로 분해되기 시작하여 점차 녹는점 3270C까지 가열된다. , 이 온도 범위에서는 여전히 균열이 거의 없으며 시간당 중량 손실은 약 2에 불과합니다. 분해 속도는 400OC 이상에서 점차 가속되고 C-C 결합이 크게 분해되기 시작하며 분자량이 감소하고 분해 생성물은 주로 테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로프로필렌 및 ​​옥타플루오로사이클로부텐입니다. 진공 상태에서 475OC 이상, 500OC 이상에서는 분해 생성물에 독성이 강한 퍼플루오로이소부틸렌이 극소량 존재합니다. PTFE는 더 순수한 단량체로 분해됩니다.

다량의 폴리머가 균열되면 왁스 같은 부서지기 쉬운 저분자 물질이 형성되며, 이는 모노머의 재중합에 의해 형성될 수 있습니다. 저온에서 단량체는 산소와 반응하여 폴리과산화물((CF2-CF2-O-O)X)을 형성합니다. 이 화합물은 매우 불안정하며 온실에서 폭발할 수 있으며, 산소와 단량체의 혼합물도 폭발할 수 있습니다. 공기 중에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 열분해는 주로 독성 탄소 기반 산화물을 형성하며, 그 연소 값은 4600kj/kg입니다.

(4) 열 노화

폴리테트라플루오로에틸렌 에틸렌은 열 안정성이 좋습니다. 산소, 오존 및 자외선의 영향을 받지 않으며 노화가 쉽지 않습니다. 표 1-3 ~ 표 1-6에는 폴리테트라플루오로에틸렌의 기계적 특성, 유전 특성 및 열 노화 관계가 나열되어 있습니다.