Процес производње ПТФЕ

Тетрафлуороетилен је први пут припремљен 1933. Тренутна комерцијална синтеза се заснива на флуором, сумпорној киселини и хлороформу.

Основни производни процес ПТФЕ полимера:

Производња ПТФЕ полимера/смоле се у основи одвија у две фазе.Прво, ТФЕ мономер се генерално производи синтезом калцијум флуорида (флуороспар), сумпорне киселине и хлороформа, а касније се полимеризација ТФЕ спроводи у пажљиво контролисаним условима да би се формирао ПТФЕ.Због присуства стабилних и јаких ЦФ веза, ПТФЕ молекул поседује изузетну хемијску инертност, високу отпорност на топлоту и изузетне карактеристике електричне изолације;поред одличних фрикционих својстава.

Пречишћавање ТФЕ:

За полимеризацију је потребан чист мономер.Ако су присутне нечистоће, то ће утицати на коначни производ.Гас се прво прочишћава да би се уклонила хлороводонична киселина, а затим дестилује да би се одвојиле остале нечистоће.

Полимеризација ТФЕ:

Чисти неинхибирани тетрафлуороетилен може снажно да полимеризира, чак и на температурама које су у почетку испод собне температуре.Посребрени реактор, до четвртине напуњен раствором који се састоји од 0,2 дела амонијум персулфата, 1,5 делова боракса и 100 делова воде, са пХ 9,2.Реактор је затворен;евакуисано и пуштено је 30 делова мономера. Реактор је мешан један сат на 80°Ц и након хлађења дао је принос од 86% полимера. ПТФЕ се комерцијално производи помоћу два главна процеса, од којих један води до тзв. 'грануларног' полимера, а други доводи до дисперзије полимера много финије величине честица и ниже молекулске тежине.Један метод за производњу овог другог укључивао је употребу 0,1°% воденог раствора пероксида дисукцинске киселине.Реакције су спроведене на температури до 90°Ц.

Друге методе:

Разлагање ТФЕ под утицајем електричног лука. Полимеризација се врши емулзионом методом коришћењем пероксидних иницијатора нпр. Х2О2 (водоник пероксид) и гвожђе сулфата.У неким случајевима кисеоник се користи као иницијатор.

Структура и својства ПТФЕ:

Хемијска структура ПТФЕ је линеарни полимер Ц–Ф2–Ц–Ф2 без икаквог огранка, а изузетна својства ПТФЕ-а су повезана са јаком и стабилном везом угљеник–флуор.

Политетрафлуороетилен је линеарни полимер без било какве значајне количине гранања.Док је молекул полиетилена у облику равног цик-цак у кристалној зони, то је стерички немогуће код ПТФЕ-а због тога што су атоми флуора већи од атома водоника.Као последица тога, молекул заузима уврнути цик-цак са атомима флуора који се чврсто спајају у спиралу око скелета угљеник-угљеник.Потпуни обрт спирале ће укључити преко 26 атома угљеника испод 19°Ц и 30°Ц изнад ње, где постоји прелазна тачка која укључује промену запремине од 1% на овој температури.Компактно спајање атома флуора доводи до молекула велике крутости и управо ова карактеристика доводи до високе кристалне тачке топљења и термичке стабилности облика полимера.

Интермолекулска привлачност између ПТФЕ молекула је веома мала, израчунати параметар растворљивости је 12,6 (МЈ/м3)1/2. Полимер у расутом стању стога нема високу крутост и затезну чврстоћу која се често повезује са полимерима са високом тачком омекшавања.Веза угљеник-флуор је веома стабилна.Даље, тамо где су два атома флуора везана за један атом угљеника долази до смањења удаљености Ц–Ф везе са 1,42 А на 1,35 А. Као резултат тога, јачина везе може бити чак 504 кЈ/мол.Пошто је једина друга присутна веза стабилна Ц–Ц веза, ПТФЕ има веома високу топлотну стабилност, чак и када се загреје изнад своје кристалне тачке топљења од 327°Ц.Због високе кристалности и немогућности специфичне интеракције, на собној температури нема растварача.На температурама које се приближавају тачки топљења одређене флуорисане течности, као што је пер-флуоровани керозин, раствориће полимер.

Особине ПТФЕ зависе од врсте полимера и начина обраде.Полимер се може разликовати по величини честица и/или молекулској тежини.Величина честица ће утицати на случај обраде и на количину шупљина у готовом производу, док ће молекулска тежина утицати на кристалност, а самим тим и на многа физичка својства.Технике обраде ће такође утицати и на кристалност и на садржај празнина.

Чини се да су просечне молекулске тежине комерцијалних полимера веома високе и крећу се у опсегу од 400 000 до 9000000. ИЦИ извештава да њихови материјали имају молекулску тежину у опсегу од 500 000 до 5000000 и проценат кристалности већи од 94% када су произведени.Израђени делови су мање кристални.Степен кристалности готовог производа зависиће од брзине хлађења од температуре обраде.Споро хлађење ће довести до високе кристалности са брзим хлађењем дајући супротан ефекат.Материјали мале молекуларне тежине ће такође бити кристалнији.

Примећено је да дисперзиони полимер, који је финије величине честица и ниже молекулске тежине, даје производе са знатно побољшаном отпорношћу на савијање и такође изразито већом затезном чврстоћом.Чини се да ова побољшања настају кроз формирање влакнастих структура у маси полимера током обраде.