Polytetrafluoroethylen (PTFE), còn được gọi là "teflon" và "king nhựa", được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau do khả năng kháng nhiệt độ cao, điện trở ăn mòn, điện trở dung môi nguyên tử .
1. Cấu trúc và thuộc tính của PTFE
1. Đặc điểm cấu trúc
Polytetrafluoroetylen là một homopolymer của tetrafluoroetylen, có thể được điều chế bằng các phương pháp trùng hợp như phương pháp treo, phương pháp phân tán và phương pháp nhũ tương .}
Polytetrafluoroetylen là một vật liệu siêu mạnh và là loại huỳnh quang duy nhất có thể được sử dụng làm nhựa kỹ thuật .
2. Thuộc tính chính
Trọng lượng phân tử tương đối của PTFE là rất lớn, do đó, trọng lượng phân tử tương đối không có ảnh hưởng rõ ràng đến sức mạnh, nhưng độ kết tinh có ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng, độ bền, độ giãn dài và sức mạnh của các sản phẩm PTFE .
Mật độ của PTFE khoảng 2 . 2g/cm3, bề mặt mịn và sáp, và góc tiếp xúc với nước là 114 độ -115 độ . Tỉ trọng.
Độ bền kéo, độ giãn dài, mô đun đàn hồi, độ cứng, tính thấm không khí, cường độ điện môi, v.v. Sản phẩm, do đó cải thiện sức mạnh cơ học của nó . PTFE có mô đun đàn hồi thấp và dễ bị creep . creep là lý do tại sao PTFE có thể được sử dụng để niêm phong trong các miếng đệm, băng thô, băng đàn hồi, v.v.
Độ cứng của PTFE thấp, nhưng nó có thể được cải thiện bằng cách thêm chất độn .
Hệ số ma sát của PTFE là nhỏ nhất trong số tất cả các vật liệu rắn và không thay đổi theo nhiệt độ . Hệ số ma sát tĩnh của nó nhỏ hơn hệ số ma sát động {{1}
Độ dẫn nhiệt của PTFE thấp, có thể được tăng lên một cách thích hợp bằng cách thêm chất độn kim loại .
Điểm nóng chảy của PTFE là 327 độ, nhiệt độ biến dạng nhiệt là 50-60 độ (ISO R75 một phương pháp) hoặc 130-140 độ (phương pháp B), nhiệt độ hoạt động là -200-260 204-327 độ, vì vậy không cần ổn định hệ thống sưởi ấm .}
Khối lượng phân tử tương đối của polytetrafluoroetylen tương đối lớn, từ hàng trăm ngàn đến hơn 10 triệu, nói chung là hàng triệu (mức độ trùng hợp là theo thứ tự 104, trong khi polyethylen chỉ là 103) . Các đơn vị CF2 trong phân tử polytetrafluoroethylen được sắp xếp theo hình ngoặc Chuỗi polymer .
2. Các trường ứng dụng của PTFE
PTFE có khả năng chống ăn mòn hóa học tốt nhất, vì vậy nó được sử dụng nhiều nhất trong các vật liệu chống ăn mòn và có một loạt các ứng dụng; PTFE có tính chất điện tuyệt vời, vì vậy nó được sử dụng như một vật liệu cách điện trong ngành công nghiệp điện tử và điện; PTFE có hệ số ma sát nhỏ và khả năng chống mài mòn tốt, vì vậy nó được sử dụng để tạo ra vật liệu chống hao mòn, các bộ phận trượt và con dấu trong ngành công nghiệp máy móc .
PTFE được sử dụng rộng rãi trong các cầu và các tòa nhà như một hỗ trợ chịu tải ., theo tính thấm chọn lọc của màng PTFE sau khi xử lý, nó có thể được sử dụng làm vật liệu phân tách có thể được sử dụng để tách Chất lỏng . Ngoài ra, PTFE cũng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp y tế, điện tử và xây dựng . Ví dụ, màng PTFE có thể được sử dụng làm nội tạng ở người, bao gồm các mạch máu nhân tạo, van tim, v.v.
1. Ứng dụng của PTFE trong trường 5G
Laminate đồng FR4 thường được sử dụng trong ngành công nghiệp truyền thông sử dụng nhựa epoxy làm vật liệu cơ chất, nhưng sự mất mát của nó là lớn và không phù hợp cho giao tiếp tần số cao .}
Các yêu cầu đối với các lớp phủ đồng tần số cao trong trường 5G là hằng số điện môi thấp và hệ số tổn thất điện môi thấp, và trường 5G có đặc điểm riêng (ứng dụng sóng vi sóng và milimet) và có các yêu cầu cao hơn đối với các lớp phủ đồng .}}}}}}}}}
Nhựa polytetrafluoroethylen hiện là vật liệu polymer có hằng số điện môi thấp nhất và tính chất điện môi và mất điện môi của nó có thể đáp ứng các yêu cầu của các trạm cơ sở truyền thông trong lĩnh vực 5G {1} Laminates đồng .
Ngoài ra, PTFE cũng thường được sử dụng trong trường 5G để tạo ra cáp đồng trục bán linh hoạt, cáp đồng trục RF, bảng ăng ten radar, v.v.
2. Ứng dụng của PTFE trong ngành công nghiệp năng lượng hydro
Trong lĩnh vực năng lượng hydro, PTFE chủ yếu được sử dụng để niêm phong các chất điện phân kiềm, cũng như để tăng cường màng trao đổi proton trong tế bào nhiên liệu PEM và điện phân nước .}}}}}}}}}}}}}}}
Trong các chất điện phân kiềm, các miếng đệm niêm phong là các thành phần chính, có cả chức năng niêm phong và cách nhiệt . rò rỉ là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ và an toàn của điện phân kiềm Vật liệu niêm phong bể kiềm trong nước đã trải qua nhiều lần lặp và nâng cấp như tấm cao su amiăng Gaskets . PTFE được lấp đầy và sửa đổi với các chất làm đầy gia cố như sợi thủy tinh, alumina và than chì, sau đó đúc và thiêu kết để tạo thành các miếng đệm niêm phong .}
Trong các tế bào nhiên liệu và điện phân nước PEM, các màng trao đổi proton đang phát triển theo hướng mỏng, nhưng tuổi thọ của màng axit perfluorosulfonic đồng nhất không thể đáp ứng các yêu cầu của pin nhiên liệu và phân tích nước PEM {{0} Màng . Màng Polytetrafluoroetylen mở rộng (EPTFE) là cấu trúc lưới lưới ba chiều xốp với micromet hoặc cấp độ phụ.}
Hiện tại, thị trường EPTFE toàn cầu được kiểm soát bởi một vài nhà sản xuất như Gore, Nitto Denko và Donaldson ở Hoa Kỳ . Micropious Pan Asia trong nước đã phá vỡ thành công trên cơ sở Đối với một tỷ lệ lớn của thị trường cao cấp .
3. Công nghệ sửa đổi PTFE
Polytetrafluoroethylene (PTFE) có khả năng chống nhiệt tốt, cách nhiệt, tính chất tự bôi trơn, không gây khó chịu, không dính và các tính chất tuyệt vời khác do liên kết fluorine-carbon mạnh có trong thành phần của nó {{4} Danh tiếng của "Vua nhựa" . Nó được sử dụng rộng rãi trong quốc phòng, ngành công nghiệp cơ học và vật liệu y tế, đặc biệt là trong lĩnh vực Tribology . Do đó, trong lĩnh vực Nhựa kỹ thuật, PTFE đã trở thành một trong những tài liệu được các nhà nghiên cứu ưa thích .
Tuy nhiên, do những thiếu sót của PTFE như độ cứng thấp, hao mòn dễ dàng và khả năng chống leo kém, nó phải chịu một số hạn chế nhất định trong ứng dụng thực tế và sản xuất . do đó Các khiếm khuyết của chính PTFE, chủ yếu bao gồm sửa đổi bề mặt, sửa đổi pha trộn và sửa đổi điền vào . trong số đó, sửa đổi pha trộn và sửa đổi làm đầy chủ yếu được sử dụng trong việc chuẩn bị vật liệu composite, trong khi sửa đổi hóa học bề mặt chủ yếu nhằm mục đích liên kết các vấn đề .}}}
1. Sửa đổi bề mặt
PTFE có hoạt động bề mặt rất thấp và khả năng không dính nổi bật, giúp giảm mức độ bám dính với các vật liệu khác . sửa đổi bề mặt không chỉ cải thiện độ trơ và khả năng tương thích của nó Để loại bỏ các ion fluoride bề mặt và ghép các nhóm chức năng hoạt động cao trên bề mặt để đạt được mục đích cải thiện hoạt động của vật liệu ma trận .
Sửa đổi huyết tương bắn phá bề mặt của mẫu với huyết tương năng lượng cao, chuyển năng lượng sang các phân tử trên bề mặt mẫu, gây ra khắc nhiệt, liên kết chéo, phân hủy và oxy hóa phản ứng của mẫu và tạo ra Việc sửa đổi bề mặt vật liệu bằng cách xử lý plasma ở nhiệt độ thấp có thể được chia thành khắc bề mặt huyết tương, liên kết huyết tương, lắng đọng hơi plasma, lắng đọng chất lỏng plasma và ghép bề mặt huyết tương .
Bức xạ năng lượng cao có thể kích hoạt trùng hợp ghép và cung cấp cho polymer một số tính chất độc đáo, như cải thiện tính kỵ nước, tính tương thích sinh học, độ dẫn, vv . polymer dễ liên kết, làm cho bề mặt PTFE thô và tăng diện tích liên kết . các nguồn bức xạ thường được sử dụng trong ghép bức xạ bao gồm các tia gamma như coban -60 Cyclotrons .
PTFE có thể được xử lý bằng hóa chất để cải thiện hoạt động bề mặt của nó . Các hóa chất này bao gồm dung dịch natri-naphthalene tetrahydrofuran, dung dịch amoniac của natri kim loại và naphthalene trong các ete hoạt động như tetrahydrofuran và ethylene glycol dimethyl ether . natri chuyển các electron ngoài cùng sang quỹ đạo trống của naphthalene để tạo thành các gốc tự do anion, sau đó tạo thành các cặp ion với natri và giải phóng một lượng lớn lượng; Sau đó, các anion naphthalene được chuyển sang PTFE, phá hủy liên kết CF và loại bỏ một số nguyên tử flo trên bề mặt, do đó tạo thành một lớp cacbon hóa và một số nhóm cực trên bề mặt PT-FE . bề mặt .
2. Sửa đổi pha trộn
Nguyên tắc pha trộn cơ bản là nguyên tắc giống như hòa tan như vậy, do đó giá trị độ hòa tan và sức căng bề mặt của các vật liệu pha trộn phải tương tự . pha trộn ptfe với các loại nhựa khác có thể đạt được Vật liệu và chất độn để củng cố các polyme khác . Ở đây chúng tôi chủ yếu giới thiệu polyphenylen este (POB), polyphenylen sulfide (PPS) và polyetheretherketone (PEEK).
POB có khả năng chống creep nén tuyệt vời và độ cứng cao . Pha trộn với PTFE có thể bù đắp cho những thiếu sót của PTFE và cải thiện các tính chất cơ học và bộ lạc của PTFE .}
Không giống như POB, PPS có điện trở hao mòn tuyệt vời, điện trở dung môi, điện trở nhiệt và dễ dàng sản xuất . Nó được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ và các trường khác Khả năng tự bôi trơn . pha trộn PPS với PTFE là một lựa chọn lý tưởng để cải thiện các thuộc tính của bộ lạc của lớp phủ kỵ nước .
PEEK và PTFE đều là các vật liệu ma trận phổ biến trong vật liệu tổng hợp bôi trơn rắn . Cai Zhenjie et al . đã chuẩn bị các vật liệu PEEK được điều chỉnh PTFE và nghiên cứu các tính chất cơ học và cơ chế Wear. 0 . 35 đến khoảng 0 . 3 và độ mòn âm lượng được giảm thiểu. Vật liệu tổng hợp này có thể được sử dụng không chỉ trong lĩnh vực cơ học, mà còn trong lĩnh vực y tế.
Sửa đổi pha trộn đơn giản và không có ô nhiễm hơn so với sửa đổi hóa học bề mặt, nhưng thường chỉ được sửa đổi bằng các polyme, điều này hạn chế việc bổ sung các chất độn vô cơ như kim loại, gốm sứ và sợi, dẫn đến hiệu suất hạn chế trong việc tạo ra các vật liệu tổng hợp khác nhau Polyme . Bề mặt cần được xử lý trước khi sửa đổi hoặc một số thành phần cụ thể cần được thêm vào trong quá trình sửa đổi để cải thiện khả năng tương thích .
3. sửa đổi điền
PTFE được sửa đổi là một phương pháp đơn giản và hiệu quả . Thêm chất độn và phụ gia có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của PTFE, đặc biệt
Chân than là một chất bôi trơn rắn tốt . Chất than chì trong PTFE không chỉ có thể làm giảm đáng kể sự hao mòn của vật liệu tổng hợp PTFE, mà còn cải thiện độ dẫn nhiệt và creep nén kém của PTFE .
Molybdenum disulfide (mos2) có hệ số ma sát thấp hơn than chì và ổn định trong tự nhiên, do đó nó được sử dụng rộng rãi . Tuy nhiên, giá của mos2 rất cao. WS2 đều có thể cải thiện độ ổn định ma sát và điện trở hao mòn của vật liệu composite trong khi cải thiện các tính chất cơ học . so với PTFE thuần túy, độ ổn định ma sát của việc lấp đầy WS2 có thể được cải thiện bằng khoảng 33 . 3% {{
Sợi carbon (CF) có cường độ riêng cao, mô đun cao, mật độ thấp, điện trở hao mòn tuyệt vời và tính chất creep . Sợi carbon là rất cần thiết để giảm creep, tăng độ cứng, tăng tính linh hoạt và mô đun nén .} Sợi carbon trơ với axit kiềm và axit hydrofluoric mạnh (sợi thủy tinh có thể dung nạp hai axit này) . Các bộ phận này rất phù hợp để sản xuất các bộ phận ô tô như hấp thụ sốc .}
GF luôn được ưa chuộng trong việc sản xuất các vật liệu ma sát công nghiệp do cường độ cao, mô đun cao và giá tương đối thấp, và được sử dụng rộng rãi hơn CF trong lĩnh vực lấp đầy và sửa đổi polymer .}
Kali Titanate Whisker (PTW) có tính chất cơ học tốt hơn nhiều so với GF, CF, v.v. Trong khi hy sinh một người khác khi sửa đổi GF và CF, và có tính chất hóa học ổn định, cách nhiệt và kháng nhiệt tốt . Mặc dù hiệu ứng làm đầy và sửa đổi của PTW tốt hơn GF và CF, khả năng tương thích giữa PTW và tài liệu ma trận cần được cải thiện hơn nữa
PTFE chứa đầy đồng, hợp chất này có độ dẫn nhiệt tuyệt vời và độ dẫn điện, làm cho nó rất phù hợp cho các ứng dụng có tải trọng và nhiệt độ cực lớn .
IV . Tóm tắt của PTFE
PTFE có các đặc tính toàn diện tuyệt vời và là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong số các fluoroplastic, đóng vai trò ngày càng quan trọng . với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ Về cơ bản đã thành thạo các phương pháp đúc và xử lý của PTFE đã sửa đổi . Tuy nhiên, so với nước ngoài, vẫn còn một khoảng cách lớn về công nghệ và chất lượng sản phẩm . Do đó, nghiên cứu, xử lý và áp dụng PTFE đã sửa đổi và hành vi và cơ chế làm việc khác nhau
