Politetrafluoroetylen

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z Teflon)
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Politetrafluoroetylen
struktura chemiczna meru
struktura chemiczna meru
model przestrzenny łańcucha polimeru
model przestrzenny łańcucha polimeru
Ogólne informacje
Monomery F2C=CF2
Struktura meru -[-CF2-CF2-]-
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Politetrafluoroetylen (PTFE, teflon) – syntetyczny fluoropolimer o wzorze -[-CF2-CF2-]n-.

Nazwa handlowa[edytuj | edytuj kod]

Tworzywo to zsyntetyzował w 1938 Roy J. Plunkett w laboratorium DuPonta Jackson Laboratory w amerykańskim stanie New Jersey[1]. Synteza PTFE została opatentowana przez firmę DuPont w 1956. Patent ten już dawno wygasł, jednak nazwa "teflon" jest wciąż znakiem towarowym tej firmy i inni producenci tego polimeru nie mają prawa posługiwać się nią.

Firma DuPont opatruje tą nazwą nie tylko politetrafluoroetylen lecz także inne polimery i kopolimery poliolefinowe z dużą zawartością merów -[CF2CF2]-, które łącznie tworzą rodzinę kilkuset różnych produktów.

Politetrafluoroetylen znany jest w Polsce również pod nazwą tarflen (produkt Zakładów Azotowych w Tarnowie-Mościcach, obecnie cały wydział produkcji Tarflenu i laboratorium badawcze przejęła firma INBRAS Sarbinowscy sp.j. w Tarnowie)[2]. Inna nazwa handlowa to fluon.

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Politetrafluoroetylen jest najczęściej produkowany w procesie emulsyjnej polimeryzacji tetrafluoroetylenu (CF2=CF2):

synteza teflonu

która prowadzi do otrzymania ściśle liniowych cząsteczek o masach cząsteczkowych rzędu 1 000 000 (jeden milion) g/mol.

W wyniku tego procesu otrzymuje się emulsję tego polimeru w wodzie[3], benzynie lub eterze naftowym, którą można przerabiać na granulat lub stosować po zatężeniu jako środek do pokrywania powierzchni lub dodawania do np. smarów.

Polska technologia polimeryzacji (Zakłady Azotowe w Tarnowie-Mościcach S.A.) dawała PTFE (Tarflen) w postaci emulsji lub zawiesiny wodnej, w tym drugim przypadku otrzymywano porowate ziarno o wrzecionowatym kształcie (drobne kłaczki), lekko postrzępionej powierzchni, o przybliżonej długości pojedynczego ziarna 1-5 mm. Proces otrzymywania PTFE w tej technologii był dość ciekawy z punktu widzenia teorii polimeryzacji: ze względu na sposób inicjowania procesu była to polimeryzacja emulsyjna (nadtlenkowy inicjator rozpuszczony w fazie zwartej – wodnej), natomiast ze względu na rozmiar ziarna i nietrwałość zawiesiny nosiła znamiona polimeryzacji suspensyjnej (tzw. perełkowej lub mikroblokowej).

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Czysty politetrafluoroetylen topi się temperaturze 327 °C, ale wykazuje bardzo dużą lepkość nie pozwalającą na przetwórstwo typowe dla termoplastów. W temperaturze ok. 260 °C przechodzi z fazy krystalicznej do fazy ciekłokrystalicznej, w której staje się przezroczysty i dość miękki – ale nie płynny.

Jedną z najważniejszych cech PTFE jest jego wyjątkowo mała swobodna energia powierzchniowa, dzięki czemu ma on dobre właściwości smarujące oraz nie przywierają do niego żadne zanieczyszczenia. Inną ważną właściwością PTFE jest jego wysoka odporność chemiczna. Praktycznie nie reaguje on z niczym ani w niczym się nie rozpuszcza, nawet w stężonym kwasie fluorowodorowym, do którego przechowywania jest wykorzystywany.

Ze względu na nietopliwość, PTFE nie można obrabiać w typowy dla tworzyw sztucznych sposób (np. przez wytłaczanie lub wtrysk), lecz trzeba stosować techniki spiekania proszku – podobne do stosowanych w materiałach ceramicznych.

Inne odmiany teflonu, zawierające obok merów -[-CF2-CF2-]n także mery zawierające atomy wodoru, są topliwe i dzięki temu można je przerabiać tradycyjnymi metodami, ale mają one gorsze właściwości termiczne, chemiczne i powierzchniowe od czystego PTFE.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Patelnia pokryta PTFE pozwala na smażenie bez użycia tłuszczu
  • materiały, przedmioty i powłoki przedmiotów oraz elementy urządzeń pracujące w wysokich temperaturach i w kontakcie z agresywnymi środkami chemicznymi (aparatura chemiczna, naczynia kuchenne, ubrania strażackie (tzw. CUG) itp.)
  • powłoki i materiały hydrofobowe (np. tkanina Gore-Tex)
  • składnik smarów
  • materiały, elementy urządzeń i powłoki poślizgowe (np. pocisków do broni ręcznej)
  • materiały uszczelniające (nici, taśmy)
  • implanty, kolczyki itp. elementy mające stały kontakt z tkankami

Może dziwić fakt, że – mimo iż smażone na patelni pożywienie nie przylega do niej – PTFE przylega do metalowej blachy patelni. I rzeczywiście, polimer nie „przylepia się” do metalu, tak jak i do pożywienia, jest bowiem do niego przyczepiony mechanicznie, na zasadzie retencji. Przed nałożeniem teflonu patelnia jest piaskowana aby uzyskać nierówną, chropowatą i zarysowaną powierzchnię, co umożliwi zaczepienie się PTFE, a następnie nakłada się cienką warstwę tworzywa i spieka go z patelnią. Następnie nawarstwia się i spieka kolejne warstwy, gdyż polimeryzuje on łatwo z już nałożonymi warstwami[4][5].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. The History of Teflon®. [dostęp 2010-06-14].
  2. PTFE Tarflen. tarflensklep.pl. [dostęp 2011-10-17].
  3. J. Pielichowski, A. Puszyński "Technologia tworzyw sztucznych"
  4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D.: How Teflon Sticks to Nonstick Pans (ang.). [dostęp 2012-10-16].
  5. The Straight Dope: If Teflon is nonsticky, how do they get it to stick to the pan?, dostęp 2012-11-03.