Polikvarfluoretileno

En kemio, polikvarfluoretileno (poli-kvar-fluor-etileno) aŭ polikvarfluoreteno (poli-kvar-fluor-eteno) estas sintezita polimero de kvarfluoretileno. Ĝia kemia formulo estas C_nF_2n+2. Tipa molekula maso de polikvarfluoretileno estas proksimume 1.000.000 g/molo. Polikvarfluoretileno estas blanka, travidebla en maldika tavolo solido.

Struktura formulo de polikvarfluoretileno

Strukturo de polikvarfluoretileno

Polikvarfluoretileno estas solido kiel ĝi estas kombinaĵo kun granda molekula maso konsistanta tute el karbono kaj fluoro.

Kemia rezisteco de polikvarfluoretileno estas pli granda ol tiu de ĉiuj la aliaj sintezitaj materialoj kaj de noblaj metaloj. Ĝi ne detruiĝas je bazoj, acidoj (inkluzivante la caran vodkon - miksaĵon de azota acido kaj klorohidrogena acido). Ĝi detruiĝas je fandaĵoj de alkalaj metaloj, fluoro kaj trifluorido de kloro.

Nek akvo kaj akvo-enhavantaj esencoj nek oleoj kaj oleo-enhavantaj esencoj malsekigas polikvarfluoretilenon, ĉar fluorokarbonoj havas moderajn fortojn de Van-der-Waals pro la alta elektronegativeco de fluoro. Polikvarfluoretileno havas unu el la plej malaltajn koeficientojn de frotado kontraŭ ĉiu solido.

Polikvarfluoretileno estas uzata kiel ne-algluebla mantelo por pajnoj kaj aliaj kuiradaj ujoj. Ĝi estas tre ne-reakciokapabla, parte pro la forteco de karbono-fluoraj ligoj, havanta grandan energion de ligiĝo 485 kJ/mol. Tiel ĝi estas ofte uzata en konteneroj kaj duktoj por reakciokapablaj kemiaĵoj.

Uzata kiel lubrikaĵo, polikvarfluoretileno malpligrandigas frotadon, eluziĝon kaj perdadon de energio.

Ĝia CAS-numero estas 9002-84-0.

Propraĵoj

Polikvarfluoretileno estas blanka solido je ĉambra temperaturo, kun denseco de proksimume 2200 kg/m³ (2,2 g/cm³). Ĝia fandopunkto estas 327 °C, sed ĝiaj propraĵoj degradas pli supre de 260 °C.

La koeficiento de frotado de plastoj estas kutime mezurata kontraŭ polurita ŝtalo. Koeficiento de frotado de polikvarfluoretileno estas 0,1 aŭ malpli, kio estas la dua plej malgranda de ĉiuj sciataj solidaj materialoj (diamanto-simila karbono estas la unua). Rezisto de polikvarfluoretileno al fortoj de Van-der-Waals igas tion ke ĝi estas la nura sciata surfaco al kiu geko ne povas algluiĝi.

Polikvarfluoretileno havas bonegajn izolajn propraĵojn. Ĉi tio estas aparte vera je altaj radiaj frekvencoj, farante ĝin taŭgan por uzo kiel izolilo en kabloj kaj konektiloj kaj kiel materialo por printitaj cirkvitkartoj uzata je mikroondaj frekvencoj. Ankaŭ pro ĝia pli alta fanda temperaturo, polikvarfluoretileno estas la materialo anstataŭanta la pli malfortan kaj pli sube fandantan polietilenon, kiu estas kutime uzata en malalte kostaj aplikoj. Ĝia ege alta ampleksa rezisteco faras ĝin bonan materialon por permanenta elektra dupoluso, aparatoj kiuj estas la elektrostatikaj analogoj de magnetoj.

Pro ĝia kemia nereakciemo, polikvarfluoretileno ne povas esti kruco-ligita simile al elastomero. Pro tio ĝi ne havas memoron, kaj emas al malvarma fluo. La malvarma fluo permesas al polikvarfluoretilenaj pecoj konformiĝi al surfacoj de la aliaj pecoj pli bone ol ĉe plejparto de pecoj el la aliaj plastoj. Troa malvarma fluo tamen povas okazi. Iam metalaj risortoj aplikas kontinuan forton al polikvarfluoretilenaj pecoj por doni bonan kontakton, dum kiam malvarma fluo okazas.

Pro ĝia malalta frotado, ĝi estas uzata en aplikoj kie glita ago de partoj estas bezonata: ebenaj lagroj, dentradoj, glitaj teleroj, kaj tiel plu. En ĉi tiuj aplikoj ĝi funkcias grave pli bone ol nilono; ĝi estas komparebla al ultra alte molekule peza polietileno, kvankam la lasta estas pli rezista al eluziĝo ol polikvarfluoretileno. Por ĉi tiuj aplikoj, polikvarfluoretileno kun enigita minerala oleo aŭ molibdena dusulfurido kiel aldonaj lubrikaĵoj en ĝia matrico estas fabrikataj.

Propraĵo	Valoro
Denseco	2150 ... 2200 kg/m3
Modulo de Young	0,5 GPa (0,3 ... 0,8 GPa)
Elasteca limigo	23 MPa (10 ... 40 MPa)
Koeficiento de frotado	0,05 ... 0,10 (0,05 ... 0,20)
Dureco laŭ skalo de Shore D	50 ... 65
Dureco laŭ Rockwell	25
Plilongiĝo je rompo	100% ... 400%
Rilatumo de Poisson	0,46
Akva absorbo	0,01 % post 24 horoj
Fandopunkto	327 °C
Temperaturo de malformiĝo je 0,45 MPa	120 °C
Temperaturo de malformiĝo je 1,8 MPa	54 °C
Temperaturo de vitreca trairo	Proksimume -30 °C
Koeficiento de temperatura ekspansio	(100 ... 160)·10−6 K−1
Varma konduktokapablo	0,25 W/(m·K)
Masa varma kapacito	0,96 J/gK
Rezistanco	(1018 ... 1019) Ω·m
Izola konstanto (dielektra permeableco) (ε) (60 Hz ... 1 GHz, 25 °C)	2,0 ... 2,1
Izola tangento de angulo de perdado je 1 MHz	0,0003 ... 0,0007
Izola forteco (1 MHz)	60 Mv/m
Refrakta indico	1,38

La mekanika konduto estas proksimume identa inter -80 °C kaj 250 °C.

Produktado

Polikvarfluoretileno estas produktata surbaze de kloroformo CHCl₃ tra klorido-dufluorido-metano CHClF₂ kaj kvarfluoretileno C₂F₄. Kiel katalizilo estas antimono(V)-klorido-fluorido SbCl₄F.

CHCl₃ + 2 HF → CHClF₂ + 2 HCl

2 CHClF₂ → C₂F₄ + 2 HCl

La polimerigo estas sub premo:

n C₂F₄ → -(CF₂)_2n-

Uzoj

Aĵoj el polikvarfluoretileno

Polikvarfluoretileno estas ofte uzata por mantelado de ne-alglueblaj patoj ĉar ĝi estas akvomalŝatanta kaj havas sufiĉe altan varmoreziston.

La tegmento de la Metrodome en Minneapolis estas unu el la plej grandaj aplikoj de polikvarfluoretileno, uzanta 20 akreojn de la materialo en du-tavola blanka kupolo, farita el polikvarfluoretileno-mantelita vitrofibro, kiu donas al la stadiono ĝian distingan aspekton. La Jarmila Kupolo en Londono estas ankaŭ grave farita el polikvarfluoretileno.

Pulvorita polikvarfluoretileno estas uzata en piroteknikaj komponaĵoj kiel oksidilo kun ankaŭ pulvoritaj metaloj kiel aluminio kaj magnezio. Post sparkado ĉi tiuj miksaĵoj formas karbonan fulgon kaj fluoridon de la metalo kaj liberigas grandan kvanton de varmo. De ĉi tie ili estas uzataj kiel transruĝaj logaj ekbriloj kaj ekbruligiloj por solido-brulaĵaj raketoj.

Polikvarfluoretileno estas ankaŭ uzita en korpa traborado, kiel sub-klavikla trapikilo, pro ĝia fleksebleco kaj biologia kongrueco.

En optika radiomezurado, folioj faritaj el polikvarfluoretileno estas uzataj kiel mezuraj kapoj en spektroradiomezuriloj kaj larĝbendaj radiomezuriloj (ekzemple lumizaj mezuriloj kaj ultraviolkoloraj radiomezuriloj) pro ĝia taŭgeco al difuzi elsendantan lumon preskaŭ perfekte. Ankaŭ, optikaj propraĵoj de polikvarfluoretileno restas konstantaj tra larĝa limigo de ondolongoj, de ultraviolkolora supren ĝis proksima infraruĝa radiado. En ĉi tiu regiono, la rilato de ĝia regula elsendado al difuza elsendado estas neglekteble malgranda, do tiel lumo elsendita tra polikvarfluoretilena folio kiel optika difuzigilo elradiatas simile al tio kiel devas esti laŭ la kosinusa leĝo de Lambert. Tial, polikvarfluoretileno ebligas kosinusan angulan respondon por detektilo mezurado de potenco de optika radiado je surfaco.

Polikvarfluoretileno estas ankaŭ uzata por mantelado de iuj specoj de harditaj, kiraso-trapikantaj kugloj por forgi pligrandiĝon de eluziĝo de la pafilo kiu devus rezulti de la pli peza pafaĵo.

Pro malgranda frotado, polikvarfluoretileno ankaŭ estas uzata kiel piedoj por komputilaj musoj. La pli malgranda frotado provizita per polikvarfluoretileno permesasa al la musoj gliti pli glate kaj kun pli malgranda peno.

Alta koroda rezisto de polikvarfluoretileno faras ĝin bonan por laboratoriaj ujoj kaj duktoj por alte reakciemaj kemiaĵoj, kiel ekzemple hidrogenofluora acido, kiu estos solvas vitron.

Polikvarfluoretileno povas esti uzata por malebligi al insektoj grimpi supren je surfacoj, kovritaj per la materialo. Polikvarfluoretileno estas tiel glita ke insektoj ne povas grimpi kaj falas. Ekzemple polikvarfluoretileno estas uzata por malebligi al formikoj grimpi el formikujo.

Sekureco

La pirolizo de polikvarfluoretileno estas detektebla je 200 °C, kaj ĝi forfalas je kelkaj fluorokarbonaj gasoj .

Studoj ĉe animaloj indikas ke estas malverŝajne ke ĉi tiuj produktoj devus esti generitaj en kvantoj grava por sano je temperaturoj pli sube de 250 °C. kvankam birdoj estas pruvita al esti multe pli delikataj al ĉi tiuj produktoj.

Dum polikvarfluoretileno estas stabila kaj ne venena, ĝi komencas malboniĝi je la temperaturo pli supre de 260 °C, kaj malkomponiĝas pli supre de 350 °C. Ĉi tiu produktoj de degradado povas esti mortigaj por birdoj, kaj povas kaŭza gripo-similajn simptomojn ĉe homoj.

Viando estas kutime fritata ĉe 200 ... 230 °C, kaj plejparto de oleoj startas fumi ĉe temperaturo pli sube de 260 °C, sed estas almenaŭ du kuiradaj oleoj (oleo de Carthamus tinctorius kaj avokada oleo) kiuj havas temperaturon de komenco de fumado pli altan ol 260 °C. Ankaŭ malplena ujo povas superi ĉi tiun temperaturon sur varmigilo.

En 1959 studoj de (faritaj por ke la usona manĝa kaj droga administracio aprobu la materialon por uzo en manĝa proceza aparataro) montris ke la veneneco haladzo de la mantelita pajno sur seka varmigo estis malpli granda ol tiu de haladzoj de ordinaraj kuiradaj oleoj.

Similaj polimeroj

Aliaj polimeroj kun simila komponaĵo estas:

• Plen-fluoro-alkilooksida polimero (PFA)
• Fluorizita eteno-propeno (FEP)

Ili same havas la utilajn propraĵojn de polikvarfluoretileno de malalta frotado kaj ne-reakciokapablo, sed estas pli facile formeblaj. FEP estas pli mola ol polikvarfluoretileno kaj fandas je 260 °C; ĝi estas alte travidebla kaj rezista al sunlumo.

Historio

Polikvarfluoretileno estis hazarde inventita de Roy Plunkett (1910 - 1994) de Kinetic Chemicals en 1938. Dum kiam Plunkett provis fari novajn fluorklorkarbonhidrogenan malvarmigan substancon, la kvarfluoretileno polimeriĝis en kunprema kontenero, kun la fero de la eno de la ujo aganta kiel katalizilo. Kinetic Chemicals patentis ĝin en 1941 kaj registris la "Teflon" kiel registrita marko en 1945.

En 1950, DuPont akiris interezon en Kinetic Chemicals kaj estis produktanta pli ol 450 tunojn de polikvarfluoretileno dum jaro en Parkersburg, Okcidenta Virginio. En 1954, Franca inĝeniero Marc Grégoire kreis la unuan pajnon mantelitan kun polikvarfluoretileno sub la varomarko "Tefal" post kiam lia edzino igis lin provi por ŝiaj kuiraj pajnoj la materialon kiun li uzis por fiŝkaptado. En Usono, rezidento de Kansasurbo (Misurio) Marion A. Trozzolo, kiu uzis la substancon sur scienca ujo, ofertis la unuan faritan en Usono kovritan per polikvarfluoretileno paton "La Feliĉa Pajno" en 1961.

Frua uzo de polikvarfluoretileno estis en la Projekto Manhattan kiel materialo por mantelado de klapoj kaj sigeloj en la duktoj por alte reakciokapabla urania sesfluorido en la urania pliriĉigo je Oak Ridge, Tenesio, tiam ĝi estis sciata kiel K-25.

Vidu ankaŭ

• Polivinil-klorido
• Polietileno
• Polipropileno

Referencoj

• Usona patento 2230654, 1941-02-04. Roy Plunkett, Tetrafluoroethylene polymers - polimeroj de kvarfluoretileno

Eksteraj ligiloj

• Fibroj el polikvarfluoretileno Arkivigite je 2009-11-21 per la retarkivo Wayback Machine
• Frotaj propraĵoj de polikvarfluoretileno
• History Timeline 1930: The Fluorocarbon Boom - Historia Templinio 1930: La fluorokarbona bumo. Kontrolita en 2009-06-10.
• Roy Plunkett: 1938. Kontrolita en 2009-06-10.
• Historio de polikvarfluoretileno
• Polikvarfluoretilena faranto: el pato en famon, 21-a de decembro 1986
• Komparo de fluoropolimeroj - tipaj propraĵoj Arkivigite je 2006-12-23 per la retarkivo Wayback Machine
• Testado de koeficiento de frotado de plastoj - materialaj propraĵaj datumoj
• [1]
• E.-C. Koch (2002). Metal-Fluorocarbon Pyrolants:III. Development and Application of Magnesium/Teflon/Viton - Metalo-fluorokarbonaj piroteknikaĵoj:III. Evoluo kaj apliko de magnezio-polikvarfluoretileno-viton. Propellants Explosives Pyrotechnics 27 262–266. COI:<262::AID-PREP262>3.0.CO;2-8 10.1002/1521-4087(200211)27:5<262::AID-PREP262>3.0.CO;2-8.
• Produktoj de varmeca malkomponiĝado de polikvarfluoretileno. Fluorida Aga Reta Pesticida Projekto. Arkivigite je 2009-10-31 per la retarkivo Wayback Machine
• Studoj de eliĝanta gaso de polikvarfluoretileno. Ĉirkaŭaĵa Laboranta Grupo Arkivigite je 2013-02-04 per la retarkivo Wayback Machine
• Zapp JA, Limperos G, Brinker KC (1955-04-26). Toxicity of pyrolysis products of 'Teflon' tetrafluoroethylene resin - Veneneco de pirolizaj produktoj de polikvarfluoretileno. Proceedings of the American Industrial Hygiene Association Annual Meeting - Paperoj de la Amerika Industria Higiena Asocia Ĉiujara Konferenco.
• Ĉu ne-algluebla kuirujo povas fari vin malsanan? - ABC Novaĵoj
• Ŝlosilaj demandoj pri polikvarfluoretileno
• Dale Blumenthal. Is That Newfangled Cookware Safe? - Ĉu novomoda kuirujaro estas sekura?. Food and Drug Administration - Manĝo kaj Droga Administracio. Kontrolita en 2006-05-20.
• Detalaj propraĵoj de FEP Arkivigite je 2010-07-24 per la retarkivo Wayback Machine Parker-TexLoc, 13 Aprilo de 2006.
• EPA: Kombinaĵo el polikvarfluoretileno povas kaŭzi kanceron
• [2], Tom Costello, NBC Novaĵoj, 29-a de junio, 2005
• DuPont (2005). Novaĵoj kaj informoj pri polikvarfluoretileno Arkivigite je 2009-01-24 per la retarkivo Wayback Machine.
• Plasmaj procezoj kaj adhera ligiĝo de polikvarfluoretileno Arkivigite je 2009-02-27 per la retarkivo Wayback Machine