ข้อดีของโพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน (PTFE)

Polytetrafluoroethylene (PTFE) หรือที่รู้จักในชื่อ Teflon มักเรียกกันว่า "ราชาแห่งพลาสติก" เป็นสารประกอบโมเลกุลสูงที่เกิดขึ้นจากการโพลิเมอไรซ์เตตราฟลูออโรเอทิลีน PTFE มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อน (หนึ่งในวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการต้านทานการกัดกร่อน ยกเว้นโซเดียมหลอมเหลวและฟลูออรีนเหลว สามารถทนต่อสารเคมีอื่นๆ ทั้งหมดได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ แม้ว่าจะต้มในน้ำกัดทองก็ตาม) คุณสมบัติการปิดผนึก ความหล่อลื่นสูง คุณสมบัติไม่เหนียวติด เป็นฉนวนไฟฟ้า และทนทานต่อการเสื่อมสภาพและอุณหภูมิได้ดี (สามารถทำงานได้ในระยะยาวในอุณหภูมิตั้งแต่ -180°C ถึง +250°C) PTFE เองนั้นไม่เป็นพิษต่อมนุษย์ แต่หนึ่งในวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตกรดเปอร์ฟลูออโรออคตาโนอิก (PFOA) ถือว่ามีศักยภาพในการก่อมะเร็ง

อุณหภูมิ: -20°C ถึง 250°C (-4°F ถึง +482°F) ช่วยให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหรือสลับการทำงานทั้งร้อนและเย็น

ความดัน: -0.1 ถึง 6.4 Mpa (สุญญากาศเต็มที่ถึง 64kgf/cm2)

การพัฒนา PTFE ได้แก้ไขปัญหามากมายในอุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเลียม และยาของจีน ซีล ปะเก็น และแหวนรอง PTFE ทำโดยการขึ้นรูปเรซินโพลีเมอร์ไรซ์ที่มีสารแขวนลอย เมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกชนิดอื่น PTFE มีความทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุปิดผนึกและบรรจุ

PTFE ถูกใช้เป็นพลาสติกวิศวกรรม และสามารถทำเป็นท่อ แท่ง เทป แผ่น และฟิล์มได้ โดยทั่วไปจะใช้ในท่อที่ทนต่อการกัดกร่อน ภาชนะบรรจุ ปั๊ม วาล์ว รวมถึงในอุปกรณ์เรดาร์ อุปกรณ์สื่อสารความถี่สูง และอุปกรณ์วิทยุ การกระจายตัวของ PTFE สามารถใช้เป็นของเหลวเคลือบฉนวนสำหรับวัสดุต่างๆ และเป็นสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนสำหรับโลหะ แก้ว และเซรามิก แหวน ปะเก็น และบรรจุภัณฑ์ PTFE ต่างๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในซีลหน้าแปลนท่อที่ทนต่อการกัดกร่อนประเภทต่างๆ นอกจากนี้ PTFE ยังสามารถใช้สำหรับการวาดลวด และเส้นใย PTFE หรือที่เรียกว่าเส้นใยฟลูออโรคาร์บอนหรือเส้นใยเทฟลอน ก็ถูกนำมาใช้ในการใช้งานต่างๆ

ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์ PTFE ต่างๆ มีบทบาทสำคัญในเศรษฐกิจของประเทศจีน รวมถึงภาคเคมี เครื่องจักร อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ไฟฟ้า การทหาร การบินและอวกาศ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม และภาคส่วนสะพาน

PTFE ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เคมี ปิโตรเคมี การกลั่นน้ำมัน คลอร์อัลคาไล การผลิตกรด ปุ๋ยฟอสเฟต ยา ยาฆ่าแมลง เส้นใยเคมี การย้อมและการตกแต่งขั้นสุดท้าย โค้ก แก๊ส การสังเคราะห์สารอินทรีย์ โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก เหล็ก อะตอม พลังงานและการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง (เช่น อิเล็กโทรไลซิสของเมมเบรนไอออน) นอกจากนี้ยังใช้ในการขนส่งและการจัดการวัสดุที่มีความหนืด และในภาคการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่มที่มีข้อกำหนดด้านสุขอนามัยที่เข้มงวด

ข้อดีของไฟเบอร์:

• ทนต่ออุณหภูมิสูง: สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 250°C
• ทนต่ออุณหภูมิต่ำ: คงความเหนียวเชิงกลที่ดีแม้ที่อุณหภูมิ -196°C โดยมีอัตราการยืดตัว 5%
• ความต้านทานการกัดกร่อน: ทนทานต่อสารเคมีและตัวทำละลายส่วนใหญ่ มีความเฉื่อยและทนทานต่อกรดแก่ เบสแก่ น้ำ และตัวทำละลายอินทรีย์ต่างๆ
• ทนต่อสภาพอากาศ: มีความต้านทานการเสื่อมสภาพได้ดีที่สุดในบรรดาพลาสติก
• การหล่อลื่นสูง: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำที่สุดในบรรดาวัสดุที่เป็นของแข็ง
• ไม่ยึดติด: แรงตึงผิวต่ำที่สุดในบรรดาวัสดุที่เป็นของแข็ง ไม่ยึดติดกับสารใดๆ
• ปลอดสารพิษ: เฉื่อยทางสรีรวิทยาสามารถปลูกฝังในร่างกายมนุษย์เป็นหลอดเลือดและอวัยวะเทียมได้โดยไม่มีอาการไม่พึงประสงค์

โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีนมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างใหญ่ ตั้งแต่หลายแสนถึงมากกว่าสิบล้าน (เทียบกับโพลีเอทิลีนซึ่งอยู่ในช่วงหลายพัน) มีความเป็นผลึก 90-95% และอุณหภูมิหลอมเหลว 327-342°C หน่วย CF2 ในโมเลกุล PTFE ถูกจัดเรียงในรูปแบบซิกแซก เนื่องจากอะตอมของฟลูออรีนมีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบ หน่วย CF2 ที่อยู่ติดกันจึงไม่สามารถสร้างเป็นสายโซ่บิดได้อย่างสมบูรณ์ โดยมีอะตอมของฟลูออรีนปกคลุมเกือบทั้งพื้นผิวของสายโซ่โพลีเมอร์ โครงสร้างโมเลกุลนี้อธิบายคุณสมบัติต่างๆ ของ PTFE ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 19°C จะก่อตัวเป็นเกลียว 13/6 และที่อุณหภูมิ 19°C จะเกิดการเปลี่ยนสถานะ โดยจะเปิดโมเลกุลออกเล็กน้อยเพื่อสร้างเกลียว 15/7

แม้ว่าการทำลายพันธะคาร์บอน-คาร์บอนและพันธะคาร์บอน-ฟลูออรีนในเพอร์ฟลูออโรคาร์บอนจะต้องการดูดซับพลังงานที่ 346.94 และ 484.88 kJ/mol ตามลำดับ แต่ต้องใช้พลังงานเพียง 171.38 kJ เพื่อดีโพลีเมอร์ไรซ์หนึ่งโมลของ PTFE ให้เป็นเตตราฟลูออโรเอทิลีน ในระหว่างการสลายตัวที่อุณหภูมิสูง PTFE ส่วนใหญ่จะสลายตัวเป็นเตตราฟลูออโรเอทิลีน อัตราการสูญเสียน้ำหนักของ PTFE ที่ 260, 370 และ 420°C คือ 1×10-4, 4×10-3 และ 9×10-2 ต่อชั่วโมง ตามลำดับ ดังนั้น PTFE จึงสามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 260°C เป็นระยะเวลานาน อย่างไรก็ตาม ควรใช้ความระมัดระวังเนื่องจากผลพลอยได้ที่เป็นพิษ เช่น ก๊าซฟลูออรีนและเพอร์ฟลูออโรไอโซบิวทีน ที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวที่อุณหภูมิสูง และควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับเปลวไฟ