יתרונות וחסרונות של PTFE

PTFE הוא סוג חדש של פלסטיק. מכיוון שיש לו תכונות מצוינות רבות שאין לפלסטיק, הוא נקרא "מלך הפלסטיק": הוא לא יהפוך שביר באוויר נוזלי, לא יתרכך במים רותחים וניתן להשתמש בו החל מ--269.3 מעלה עד 250 מעלות; עמידות בפני קורוזיה, לא משנה שהיא חומצה חזקה או אלקלית, כגון חומצה גופרתית, חומצה הידרוכלורית, חומצה חנקתית, אקווה רג'יה, סודה קאוסטית, או חומר חמצון חזק, כגון אשלגן דיכרומט, אשלגן פרמנגנט וכו', זה לא יכול לגעת אפילו שיער.

זאת אומרת, יתרונות וחסרונות של PTFEהיציבות הכימית שלו עולה על זו של זכוכית, קרמיקה, נירוסטה ואפילו זהב ופלטינה. מכיוון שזכוכית וקרמיקה מפחדים מאלקלי, גם נירוסטה, זהב ופלטינה יומסו באקווה רג'יה. עם זאת, כמה זמן פוליטטראפלואורואתילן רותח באקווה רג'יה? זה עדיין טוב כמו קודם אחרי עשר שעות; הוא חלק במיוחד וניתן להשתמש בו לייצור מיסבים, מגלשיים ומחבתות קבועות; הוא לא יירטב או יתרחב במים. לפי בדיקות, האיכות לא עלתה לאחר השרייה במים במשך שנה. עד כה, לא נמצא ממס שיכול להרחיב פלסטיק PTFE בטמפרטורות גבוהות; התכונות הדיאלקטריות טובות ובלתי תלויות בתדר ואינן משתנות עם הטמפרטורה.

פוליטטראפלואורואתילן, הידוע גם בשם טפלון, הוא החומר ההידרופובי והאולאופובי הנפוץ ביותר בחיים. זהו פולימר מולקולרי גבוה המורכב כולו מפחמן ופלואור. הסיבה לכך שפוליטטראפלואורואתילן הוא גם הידרופובי וגם אולאופובי היא בעיקר בגלל שהעל-אלקטרושליליות של יוני פלואוריד במולקולה מפחיתה את הקוטביות של המולקולה כולה ומפחיתה את הכוח הבין-מולקולרי. למעשה, הידרופוביות ואולאופוביות אינם מושגים בינארים לחלוטין. זה לא אומר שאם חומר הוא הידרופובי, הוא חייב להיות אולאופילי, או שאם הוא אולאופובי, הוא חייב להיות הידרופילי. לעתים קרובות, כדי שמשטח יהפוך לאולאופובי, נדרשים תנאים מחמירים יותר מאשר להשיג הידרופוביות.

למעשה, בשאלה זו משתמשים במילה טובה, שהיא הסתננות. בין אם הוא הידרופובי או אולאופובי, זהו ביטוי מקרוסקופי לביצועי ההרטבה של נוזל ספציפי בשימוש נפוץ על משטח מוצק ספציפי.

ככל שזווית המגע קטנה יותר, כך הנוזל מתפזר טוב יותר על פני המוצק והרטיבות טובה יותר. להיפך, ככל שזווית המגע גדולה יותר, כך גדל הסיכוי שהנוזל ייצור טיפות כדוריות והרטיבות ירודה. אם ניקח מים כדוגמה, אם זווית המגע בין טיפת מים למשטח מוצק גדולה מ-150 מעלות, ניתן להתייחס למשטח כבעל תכונות סופר הידרופוביות, כמו עלה לוטוס. ההידרופוביות של המשטח מביאה לתועלת גדולה, שהיא פונקציית הניקוי העצמי.

בתהליך החדירה מעורבות שלוש צורות שונות של חומרים, מוצק, גז ונוזל. בממשק שבו מחוברים השלושה, ישנם מספר כוחות שונים בו זמנית. נקודת המפתח הקובעת את זווית המגע, או את ביצועי ההרטבה, טמונה ביחסים בין מספר כוחות. במילים פשוטות, עבור מוצקים נפוצים כגון מתכות וזכוכיות, נדרשת אנרגיה רבה למולקולות על פני המוצק לעזוב את הגוף באמצעות אינטראקציה עם מולקולות אוויר או נוזל, אז זה נקרא מוצק באנרגיה משטחית גבוהה. כאשר יכולתן של מולקולות מוצקות למשוך מולקולות נוזלים חזקה יותר מיכולתן של מולקולות נוזל למשוך זו את זו, מולקולות נוזל נוטות "להימשך" אל פני השטח המוצקים, מה שמקל על התפשטות הנוזל בצורה מקרוסקופית. להיפך, על מוצקים עם אנרגיית שטח נמוכה, כגון פולי-טטראפלואוראתילן, האינטראקציה בין מולקולות נוזלים שוררת, כך שקל יותר ליצור טיפות כדוריות וביצועי ההרטבה מופחתים.

כאשר פעילי שטח משתתפים במערכת כולה, בשל תכונותיהם האמפיפיליות המיוחדות, המולקולות שלהם ישחקו תפקיד שינוי חשוב בממשק שבין מוצק, גז ונוזל. אם ניקח לדוגמא את הפוליטטראפלואורואתילן, השרשרות ההידרופוביות של חומרים פעילי שטח נוטות להיספג על פני השטח של פוליטטראפלואורואתילן. קבוצת הראש ההידרופילי פונה אל הנוזל. על משטחים הידרופוביים מאוד, ייווצרו דו-שכבות או אפילו מבנים רב-שכבתיים מורכבים יותר כדי להפוך את פני השטח להידרופיליים יותר. התנהגות זו של הרכבה עצמית תוביל לשינויים ביחסי האנרגיה בין מולקולות בממשק, תשבור את האינטראקציה המקורית בין מולקולות מוצקות למולקולות נוזל, ותגביר את יכולת ההרטבה של הנוזל.

----------------------------היתרונות של PTFE----------------------------

עמידות בטמפרטורה גבוהה - טמפרטורת הפעולה מגיעה ל-250 מעלות.

עמידות בטמפרטורה נמוכה - בעלת קשיחות מכנית טובה; גם אם הטמפרטורה יורדת ל--196 מעלות, היא יכולה לשמור על התארכות של 5%.

צינור ptfe 3mm עמיד בפני קורוזיה - הוא אינרטי לרוב הכימיקלים והממיסים, ויכול לעמוד בחומצות ואלקליות חזקות, מים וממסים אורגניים שונים.

עמיד בפני מזג אוויר - בעל חיי ההזדקנות הטובים ביותר מבין הפלסטיק.

שימון גבוה - בעל מקדם החיכוך הנמוך ביותר מבין חומרים מוצקים.

נון-סטיק - הוא מתח הפנים הקטן ביותר בחומר מוצק ואינו נדבק לכלום.

לא רעיל - אינרטי מבחינה פיזיולוגית, השתלה ארוכת טווח בגוף ככלי דם ואיברים מלאכותיים ללא תגובות שליליות.

בידוד חשמלי - יכול לעמוד במתח גבוה של 150 וולט.

המשקל המולקולרי היחסי של פולי-טטראפלואוראתילן גדול יחסית, נע בין מאות אלפים ליותר מ-10 מיליון, ובדרך כלל מיליונים (מידת הפילמור היא בסדר גודל של 10^4, בעוד שהפוליאתילן היא רק 10^3). בדרך כלל, הגבישיות היא 90 ~ 95%, וטמפרטורת ההיתוך היא 327 ~ 342 מעלות. יחידות ה-CF2 במולקולת הפוליטטראפלואורואתילן מסודרות בצורת זיגזג. מכיוון שהרדיוס של אטום הפלואור מעט גדול מזה של פחמן, יחידות ה-CF2 הסמוכות אינן יכולות להיות מכוונות טרנס-צולבות לחלוטין, אלא יוצרות שרשרת מפותלת ספירלית, שכמעט מכוסה על ידי אטומי הפלואור. על פני כל שרשרת הפולימר. מבנה מולקולרי זה מסביר את התכונות השונות של PTFE. כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-19 מעלות, נוצר סליל 13/6; ב-19 מעלות, מתרחש שינוי פאזה, והמולקולות נפרמות מעט, ויוצרות סליל של 15/7.

 

----------------------------החסרונות של PTFE----------------------------

1. ל-PTFE יש "תכונות זרימה קרה". כלומר, העיוות הפלסטי (זחילה) של מוצרים חומריים תחת עומס מתמשך ארוך טווח מביא מגבלות מסוימות ליישומה. לדוגמה, כאשר נעשה שימוש ב-PTFE כאטם, הברגים מהודקים כל כך חזק, שכאשר חורגת ממתח הלחיצה הספציפי, האטם ייצר "זרימה קרה" (זחילה) ויישטח. ניתן להתגבר על חסרונות אלו על ידי הוספת חומרי מילוי מתאימים ושיפור מבנה החלק.

2. ל-PTFE יש אי-דביקות יוצאת דופן, מה שמגביל את היישום התעשייתי שלו. זהו חומר מעולה נגד הידבקות, מה שמקשה מאוד על ההדבקה למשטחים אחרים.

3. מקדם ההתפשטות הליניארי של PTFE הוא פי 10 עד 20 מזה של פלדה, שהיא גדולה יותר מרוב הפלסטיק. מקדם ההתפשטות הליניארי שלו משתנה בצורה מאוד לא סדירה עם שינויים בטמפרטורה. בעת החלת ארנבי גיליונות PTFE, אם לא שמים לב מספיק להיבט זה של ביצועים, זה יכול בקלות לגרום להפסדים.

----------------------------יישומים של polytetrafluoroethylene בתחומים שונים----------------------------

 

1. יישום תעשייתי: בשל העמידות המצוינת שלו בטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה כימית, PTFE נמצא בשימוש נרחב בציוד כימי נגד קורוזיה, בטנות צנרת, אטמי שסתומים וכו'. במקביל, זהו גם חומר בידוד אידיאלי עבור חוטים וכבלים.
2. כלי מטבח ועיבוד מזון: בשל תכונות הנון-סטיק המצוינות שלו, נעשה שימוש נרחב בפוליטטראפלואורואתילן לייצור כלי בישול כמו תבניות נון-סטיק ותבניות אפייה, מה שמקל מאוד על בעיית פירוק התבנית במהלך עיבוד המזון. בנוסף, הוא משמש גם בחומרי אריזת מזון לשיפור השימור.
3. תחום רפואי: בשל התאימות הביולוגית הטובה שלו, PTFE משמש לעתים קרובות לייצור שתלים רפואיים כגון מפרקים מלאכותיים, צנתרים תוך וסקולריים ותותבות, כמו גם טיפול פני השטח של מכשירים רפואיים להפחתת הידבקות רקמות.
4. תחומי תעופה וחלל וצבא: בגלל יכולתו לשמור על ביצועים יציבים בסביבות קיצוניות, נעשה שימוש ב-PTFE בחלקי מטוסים, חלקי מנועי רקטות, ציפוי אנטנות לוויין ותחומים נוספים, ומשמש גם לייצור ציוד מיגון צבאי בעל ביצועים גבוהים. ורכיבים אלקטרוניים.
5. תעשיית הרכב: בתחום הרכב, טפלון הוא ptfe משמש לייצור אטמים שונים, אטמים, רכיבי מערכת דלק ועוד, לשיפור העמידות והאמינות של חלקי רכב.
6. תעשיית הטקסטיל: בדי היי-טק כמו Gore-Tex העשויים ממברנה מיקרו-פורוסית של פולי-טטראפלואוראתילן נמצאים בשימוש נרחב בבגדי ספורט חיצוניים, נעליים ומגפיים ובתחומים אחרים בגלל תכונות הנשימה והעמיד למים שלהם.

עם תכונותיו הייחודיות, PTFE ממלא תפקיד שאין לו תחליף בתעשיות רבות ותרם תרומה חשובה לפיתוח הטכנולוגיה המודרנית ולשיפור איכות החיים.

 

מילות מפתח: ptfe מחסנית מסנן ptfe פלסטיק ptfe צינורות יצרני ptfe ספקי ptfe יריעת פלסטיק ptfe sheet 1mm