Тэтрафтарэтылен быў упершыню атрыманы ў 1933 годзе. Цяперашні камерцыйны сінтэз заснаваны на плавікавым шпаце, сернай кіслаце і хлараформе.
Асноўны працэс вытворчасці палімера PTFE:
Вытворчасць палімера PTFE / смалы ў асноўным ажыццяўляецца ў два этапы.Па-першае, манамер ТФЭ звычайна вырабляецца шляхам сінтэзу фтарыду кальцыя (фтарыкавага шпата), сернай кіслаты і хлараформу, а потым полімерызацыя ТФЭ праводзіцца ў старанна кантраляваных умовах з адукацыяй ПТФЭ.Дзякуючы наяўнасці ўстойлівых і трывалых сувязей CF, малекула PTFE валодае выдатнай хімічнай інертнасцю, высокай цеплаўстойлівасцю і выдатнымі электраізаляцыйнымі характарыстыкамі;акрамя выдатных фрыкцыйных уласцівасцяў.
Ачыстка TFE:
Для полімерызацыі неабходны чысты манамер.Калі прымешкі прысутнічаюць, гэта паўплывае на канчатковы прадукт.Газ спачатку ачышчаецца для выдалення салянай кіслаты, а затым пераганяецца для аддзялення іншых прымешак.
Полімерызацыя TFE:
Чысты неінгібіраваны тэтрафтарэтылен можа палімерызавацца з гвалтам нават пры тэмпературах, першапачаткова ніжэйшых за пакаёвую.Пасярэбраны рэактар, запоўнены на чвэрць растворам, які складаецца з 0,2 частак персульфата амонія, 1,5 частак буры і 100 частак вады, і з pH 9,2.Рэактар быў зачынены;эвакуіравалі і ўпусцілі 30 частак манамера. Рэактар перамешвалі на працягу адной гадзіны пры 80°C і пасля астуджэння далі 86% выхаду палімера. ПТФЭ вырабляецца ў камерцыйных мэтах двума асноўнымі працэсамі, адзін з якіх прыводзіць да так званага «грануляванага» палімера, а другі прыводзіць да дысперсіі палімера значна больш дробнага памеру часціц і меншай малекулярнай масы.Адзін са спосабаў атрымання апошняй прадугледжваў выкарыстанне 0,1°% воднага раствора перакісу диянтарной кіслаты.Рэакцыі праводзіліся пры тэмпературы да 90°С.
Іншыя метады:
Раскладанне TFE пад уздзеяннем электрычнай дугі. Палімерызацыя праводзіцца эмульсійным метадам з выкарыстаннем перакісных ініцыятараў, напрыклад H2O2 (перакіс вадароду) і сульфат жалеза.У некаторых выпадках у якасці ініцыятара выкарыстоўваецца кісларод.
Структура і ўласцівасці ПТФЭ:
Хімічная структура ПТФЭ ўяўляе сабой лінейны палімер C– F2 – C– F2 без адгалінаванняў, а выдатныя ўласцівасці ПТФЭ звязаны з моцнай і стабільнай вугляродна-фторнай сувяззю.
Політэтрафтарэтылен - гэта лінейны палімер без значнай колькасці разгалінаванняў.У той час як малекула поліэтылену мае форму плоскага зігзага ў крышталічнай зоне, гэта стэрычна немагчыма ў выпадку з PTFE з-за таго, што атамы фтору большыя, чым атамы вадароду.Як следства, малекула займае скручаны зігзаг з атамамі фтору, шчыльна сабранымі па спіралі вакол вугляродна-вугляроднага шкілета.Поўны паварот спіралі будзе ўключаць больш за 26 атамаў вугляроду пры тэмпературы ніжэй за 19°C і на 30°C вышэй, пры гэтым будзе кропка пераходу, якая прадугледжвае змяненне аб'ёму на 1% пры гэтай тэмпературы.Кампактнае ўзаемазвязанне атамаў фтору прыводзіць да малекулы вялікай калянасці, і менавіта гэтая асаблівасць прыводзіць да высокай тэмпературы плаўлення крышталя і тэрмічнай стабільнасці формы палімера.
Міжмалекулярнае прыцягненне паміж малекуламі ПТФЭ вельмі малое, разлічаны параметр растваральнасці складае 12,6 (МДж/м3)1/2. Такім чынам, палімер у масе не мае высокай калянасці і трываласці на разрыў, якія часта асацыююцца з палімерамі з высокай тэмпературай размякчэння.Вуглярод-фторная сувязь вельмі ўстойлівая.Акрамя таго, калі два атамы фтору далучаюцца да аднаго атама вугляроду, адлегласць сувязі C–F скарачаецца з 1,42 A да 1,35 A. У выніку трываласць сувязі можа дасягаць 504 кДж/моль.Паколькі адзінай іншай прысутнай сувяззю з'яўляецца стабільная сувязь C–C, PTFE мае вельмі высокую тэрмаўстойлівасць, нават пры награванні вышэй за тэмпературу плаўлення крышталя 327°C.З-за высокай кристалличности і немагчымасці спецыфічнага ўзаемадзеяння пры пакаёвай тэмпературы няма растваральнікаў.Пры тэмпературах, якія набліжаюцца да тэмпературы плаўлення, некаторыя фтарыраваныя вадкасці, такія як перфтарыраваны газа, раствараюць палімер.
Ўласцівасці ПТФЭ залежаць ад тыпу палімера і спосабу апрацоўкі.Палімер можа адрознівацца памерам часціц і/або малекулярнай масай.Памер часціц будзе ўплываць на апрацоўку і колькасць пустэч у гатовым прадукце, у той час як малекулярная маса будзе ўплываць на кристалличность і, такім чынам, на многія фізічныя ўласцівасці.Метады апрацоўкі таксама будуць уплываць як на крышталічнасць, так і на ўтрыманне пустэч.
Сярэдневагавая малекулярная маса камерцыйных палімераў, здаецца, вельмі высокая і знаходзіцца ў дыяпазоне ад 400000 да 9000000. ICI паведамляе, што іх матэрыялы маюць малекулярную масу ў дыяпазоне ад 500000 да 5000000 і працэнт крышталічнасці больш за 94~ пры вытворчасці.Вырабленыя дэталі менш крышталічныя.Ступень кристалличности гатовага прадукту будзе залежаць ад хуткасці астуджэння ад тэмператур апрацоўкі.Павольнае астуджэнне прывядзе да высокай кристалличности, а хуткае астуджэнне дасць супрацьлеглы эфект.Матэрыялы з нізкай малекулярнай масай таксама будуць больш крышталічнымі.
Заўважана, што дысперсійны палімер, які мае больш дробны памер часціц і меншую малекулярную масу, дае прадукты са значна палепшанай устойлівасцю да згінання, а таксама значна больш высокай трываласцю на разрыў.Здаецца, гэтыя паляпшэнні ўзнікаюць праз утварэнне валакнападобных структур у масе палімера падчас апрацоўкі.
Час размяшчэння: 04 студзеня 2019 г