Polytetrafluoroethylene (PTFE) ist ein synthetischer fluoropolymer von tetrafluoroethylene, der zahlreiche Anwendungen findet. Der weithin bekanntste Markenname von PTFE ist Teflon durch DuPont Co.

PTFE ist ein fester Fluorkohlenwasserstoff, wie es eine Zusammensetzung des hohen Molekulargewichtes ist, die ganz aus Kohlenstoff und Fluor besteht. PTFE ist hydrophob: Weder wasserenthaltende noch Wassersubstanzen nasser PTFE, wie Fluorkohlenwasserstoffe demonstrieren, haben Londoner Streuungskräfte wegen der hohen Elektronegativität des Fluors gelindert. PTFE hat einen der niedrigsten Koeffizienten der Reibung gegen jeden Festkörper.

PTFE wird als ein beschichteter Überzug für Pfannen und anderes Kochgeschirr verwendet. Es ist teilweise wegen der Kraft von Obligationen des Kohlenstoff-Fluors sehr phasenfrei, und so wird es häufig in Behältern und pipework für reaktive und zerfressende Chemikalien verwendet. Wo verwendet, als ein Schmiermittel reduziert PTFE Reibung, Tragen und Energieverbrauch der Maschinerie.

Es wird allgemein geglaubt, dass Teflon, wie Klettverschluss, ein Nebenprodukt-Produkt aus den Raumprojekten von NASA ist. Jedoch ist das nicht so, wenn auch beide

Produkte sind von NASA verwendet worden.

Geschichte

PTFE wurde 1938 von Roy Plunkett in New Jersey zufällig entdeckt, während er für Kinetische Chemikalien arbeitete. Plunkett versuchte, ein neues Kühlmittel von Chlorofluorocarbon zu machen, das tetrafluoroethylene Benzin in seiner Druck-Flasche hat aufgehört zu fließen, bevor das Gewicht der Flasche auf den Punkt Signal-"leer" gefallen war. Seitdem Plunkett den Betrag von verwendetem Benzin maß, indem er die Flasche gewogen hat, ist er neugierig betreffs der Quelle des Gewichts geworden, und hat schließlich das Sägen der Flasche einzeln aufgesucht. Innen hat er es angestrichen mit einem wächsernen weißen Material gefunden, das sonderbar schlüpfrig war. Die Analyse des Materials hat gezeigt, dass es polymerized perfluoroethylene mit dem Eisen von innen des Behälters war, der als ein Katalysator am Hochdruck gehandelt hat. Kinetische Chemikalien haben den neuen fluorinated Plastik (analog bekanntem Polyäthylen) 1941 patentiert, und haben die Teflon-Handelsmarke 1945 eingeschrieben.

DuPont, der Kinetische Chemikalien in der Partnerschaft mit General Motors gegründet hat, erzeugte mehr als zwei Millionen Pfunde (900 Tonnen) von Teflon-PTFE der Marke pro Jahr in Parkersburg, West Virginia vor 1948. Ein früher fortgeschrittener Gebrauch war im Projekt von Manhattan als ein Material, um Klappen und Siegel in den Pfeifen anzustreichen, die hoch reaktives Uran hexafluoride am riesengroßen K-25 Uran-Bereicherungswerk am Eiche-Kamm, Tennessee halten.

1954 hat französischer Ingenieur Marc Grégoire die erste Pfanne geschaffen, die mit dem Teflon beschichtetes Harz unter dem Markennamen von Tefal angestrichen ist, nachdem seine Frau ihn genötigt hat, das Material zu versuchen, das er auf Angelgeräten auf ihren Kochpfannen verwendet hatte. In den Vereinigten Staaten, dem Kansas City, Missouri hat ortsansässige Marion A. Trozzolo, die die Substanz auf wissenschaftlichen Werkzeugen verwendet hatte, eingekauft das erste In den USA hergestellte Teflon hat Pfanne, "Die Glückliche Pfanne", 1961 angestrichen.

Bildung

Es wird durch den polymerization von tetrafluoroethylene gebildet:

nFC=CF  — {FC — VGL} —\

Eigenschaften

PTFE ist ein thermoplastisches Polymer, das ein weißer Festkörper bei der Raumtemperatur mit einer Dichte von ungefähr 2.2 g/cm ist. Gemäß DuPont ist sein Schmelzpunkt, aber seine mechanischen Eigenschaften bauen sich oben ab. PTFE gewinnt seine Eigenschaften von der gesamten Wirkung von Obligationen des Kohlenstoff-Fluors, wie alle Fluorkohlenwasserstoffe tun.

Der Koeffizient der Reibung von Plastik wird gewöhnlich gegen polierten Stahl gemessen. Der Koeffizient von PTFE der Reibung ist 0.05 zu 0.10, der das dritte niedrigste von jedem bekannten festen Material ist (BAM das erste, mit einem Koeffizienten der Reibung 0.02 zu sein; diamantähnlicher Kohlenstoff, der am niedrigsten an 0.05 zweit ist). Der Widerstand von PTFE gegen Kräfte von van der Waals bedeutet, dass es die einzige bekannte Oberfläche ist, zu der ein Gecko nicht stecken kann.

PTFE hat ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften. Das ist an hohen Radiofrequenzen besonders wahr, es passend für den Gebrauch als ein Isolator in Kabeln und Stecker-Bauteilen und als ein Material für gedruckte an Mikrowellenfrequenzen verwendete Leiterplatten machend. Verbunden mit seiner hohen schmelzenden Temperatur macht das es das Material der Wahl als ein Hochleistungsersatz für das schwächere und niedrigere Schmelzpunkt-Polyäthylen, das in preisgünstigen Anwendungen allgemein verwendet wird.

Wegen seiner chemischen Trägheit kann PTFE nicht wie ein elastomer quer-verbunden werden. Deshalb hat es kein "Gedächtnis" und ist unterworfen, um zu kriechen. Das, ist wenn verwendet, als ein Siegel vorteilhaft, weil das Material ein kleiner Betrag kriecht, um sich der Paarungsoberfläche anzupassen. Jedoch, um das Siegel davon abzuhalten, zu viel zu kriechen, werden Füller verwendet, der auch Verschleißfestigkeit verbessern und Reibung reduzieren kann. Manchmal wenden Metallfrühlinge dauernde Kraft auf PTFE-Siegel an, um guten Kontakt zu geben, während sie erlauben, dass ein vorteilhaft niedriger Prozentsatz dessen kriecht.

Anwendungen und Gebrauch

Infolge seiner niedrigen Reibung wird es für Anwendungen verwendet, wo das Schieben der Handlung von Teilen erforderlich ist: Einfache Lager, Getriebe, lassen Teller usw. gleiten. In diesen Anwendungen leistet es bedeutsam besser als Nylonstrümpfe und acetal; es ist mit extremem hohem Molekulargewicht-Polyäthylen (UHMWPE) vergleichbar, obwohl UHMWPE widerstandsfähiger ist, um zu halten, als PTFE. Für diese Anwendungen haben Versionen von PTFE mit dem Mineralöl- oder Molybdän-Disulfid eingebettet, weil zusätzliche Schmiermittel in seiner Matrix verfertigt werden.

Sein äußerst hoher spezifischer Hauptteil-Widerstand macht es ein ideales Material, um langes Leben electrets, nützliche Geräte zu fabrizieren, die die elektrostatischen Entsprechungen von Magneten sind.

Gore-Tex ist ein Material, das eine fluoropolymer Membran mit Mikroporen vereinigt. Das Dach des Hubert H. Humphrey Metrodomes in Minneapolis, die USA, ist eine der größten Anwendungen von PTFE Überzügen, des Verwendens des Materials in einer doppelten-layered, weißen Kuppel, die mit der PTFE-gekleideten Glasfaser gemacht ist, die dem Stadion sein kennzeichnendes Äußeres gibt. Die Millennium-Kuppel in London wird auch mit einem wesentlichen Gebrauch von PTFE Überzügen gemacht.

Bestäubter PTFE wird in pyrotechnischen Zusammensetzungen als Oxydationsmittel zusammen mit bestäubten Metallen wie Aluminium und Magnesium verwendet. Auf das Zünden bilden diese Mischungen kohlenstoffhaltigen Ruß und das entsprechende Metallfluorid, und veröffentlichen große Beträge der Hitze. Folglich werden sie als Infrarotköder-Aufflackern und Zünder für Fest-Kraftstoffrakete-Treibgase verwendet.

In der optischen Radiometrie werden von PTFE gemachte Platten als das Messen von Köpfen in spectroradiometers und Breitband radiometers (z.B, illuminance Meter und UV radiometers) wegen seiner Fähigkeit verwendet, ein Sendelicht fast vollkommen auszugießen. Außerdem bleiben optische Eigenschaften von PTFE unveränderlich über eine breite Reihe von Wellenlängen von UV bis zur infraroten Nähe. In diesem Gebiet ist die Beziehung seines regelmäßigen Durchlässigkeitsgrads, um Durchlässigkeitsgrad auszugießen, unwesentlich klein, so leicht übersandt durch einen diffuser (PTFE Platte) strahlt wie das Kosinus-Gesetz von Lambert aus. So ermöglicht PTFE cosinusoidal winkelige Antwort für einen Entdecker, der die Macht der optischen Radiation an einer Oberfläche z.B in Sonnenausstrahlen-Maßen misst.

PTFE wird auch verwendet, um bestimmte Typen von gehärteten, panzerbrechenden Kugeln anzustreichen, um das vergrößerte Tragen auf dem rifling der Schusswaffe zu verhindern, der sich aus der härteren Kugel ergeben würde, jedoch ist es nicht der PTFE selbst, der der Kugel sein panzerbrechendes Eigentum gibt.

Hoher Korrosionswiderstand bevorzugt den Gebrauch von PTFE in Laborumgebungen als Behälter, als Magnetrührer-Überzüge, und als Röhren für hoch zerfressende Chemikalien wie Hydrofluoric-Säure, die Glasbehälter auflösen wird.

PTFE Tuben werden in Gasgashitzeex-Wechslern in der Gasreinigung von überflüssigen Verbrennungsöfen verwendet. Einheitsmacht-Kapazität ist normalerweise mehrere Megawatt.

PTFE wird auch als ein Faden-Siegel-Band im Sondieren von Anwendungen weit verwendet, größtenteils Teig-Faden-Schmiere ersetzend.

PTFE Membranenfilter sind unter dem in Industrieluftfilterungsanwendungen verwendeten effizientesten. Mit einer PTFE Membran angestrichener Filter wird häufig innerhalb eines Staub-Sammlungssystems verwendet, um particulate Sache von Luftströmen in Anwendungen zu sammeln, die hohe Temperaturen und hohe Particulate-Lasten wie kohlenentlassene Kraftwerke, Zementproduktion und Stahlgießereien einschließen.

PTFE Pfropfreiser können verwendet werden, um stenotic Arterien in peripherischer Gefäßkrankheit zu umgehen, wenn ein passendes autologous Ader-Pfropfreis nicht verfügbar ist.

PTFE kann verwendet werden, um Kerbtiere zu verhindern, die mit dem Material gemalte Oberflächen hinaufklettern. PTFE ist so schlüpfrig, dass Kerbtiere keinen Griff bekommen und dazu neigen können zurückzugehen. Zum Beispiel wird PTFE verwendet, um Ameisen zu verhindern, die aus formicaria klettern.

PTFE wird auch manchmal als Füße für Computermäuse verwendet, um die Reibung mit einem mousepad oder anderer Verfolgen-Oberfläche zu reduzieren.

Sicherheit

Der pyrolysis von PTFE ist an feststellbar, und es entwickelt mehreres Fluorkohlenwasserstoff-Benzin und ein Sublimat. Tierstudien zeigen an, dass es unwahrscheinlich ist, dass diese Produkte in Beträgen erzeugt würden, die zur Gesundheit bei Temperaturen unten bedeutend sind, obwohl, wie man beweist, Vögel zu diesen Zergliederungsprodukten viel empfindlicher sind.

Während PTFE stabil und nichttoxisch ist, beginnt er sich zu verschlechtern, nachdem die Temperatur des Kochgeschirrs darüber reicht, und sich oben zersetzt. Diese Degradierungsnebenprodukte können zu Vögeln tödlich sein, und können einer Grippe ähnliche Symptome in Menschen verursachen.

Fleisch wird gewöhnlich zwischen gebraten, und die meisten Öle werden anfangen zu rauchen, bevor eine Temperatur von 260 °C erreicht wird, aber es gibt mindestens zwei Speiseöle (raffiniertes Saflor-Öl und Avocado-Öl), die einen höheren Rauch-Punkt haben als 260 °C. Leeres Kochgeschirr kann auch diese Temperatur nach der Heizung überschreiten.

PFOA

Säure von Perfluorooctanoic (PFOA oder C8), in der Form des Ammonium-Salzes, wird als ein surfactant in der Emulsion polymerization von PTFE verwendet, und ist in einigen PTFE Produkten entdeckt worden. Die Niveaus, die in der beschichteten Kochgeschirr-Reihe von nicht feststellbar zu 75 Teilen pro Milliarde gemessen worden sind. Diese sind niedriger als in PTFE Produkten wie Faden-Dichtungsmaterial-Band (mit 1800 Teilen pro Milliarde (1.8 Teile pro Million) PFOA entdeckt), weil beschichtetes Kochgeschirr geheizt wird, um PFOA zu verflüchtigen.

Eine Studie von DuPont auf dem Teflon PTFE hat keinen PFOA über ihrer Entdeckungsgrenze von 9 Teilen pro Milliarde und DuPont entdeckt, sagt, dass kein PFOA im Teflon-Kochgeschirr der Marke ist. 2009 USEPA studieren gefundene Niveaus von PFOA im beschichteten Kochgeschirr im Intervall vom unentdeckten (mit einer Entdeckungsgrenze von 1.5 Teilen pro Milliarde) zu 4.3 Teilen pro Milliarde. DuPont sagt, dass es keinen messbaren Betrag auf einer beendeten Pfanne geben sollte, vorausgesetzt dass sie richtig geheilt worden ist. Während PFOA in den niedrigen Teilen pro Milliarde Reihe im Blut von Leuten entdeckt worden ist, wird die Aussetzung vom beschichteten Kochgeschirr unbedeutend — trotz des Marketings anderer Waren betrachtet. Jedoch bei Temperaturen ganz über denjenigen, die im Kochen, PTFE gestoßen sind, kann pyrolysis geringe Beträge von PFOA bilden.

Im Januar 2006 ist DuPont, die einzige Gesellschaft, die PFOA in den Vereinigten Staaten verfertigt, bereit gewesen, Ausgaben der Chemikalie von seinen Produktionsanlagen vor 2015 zu beseitigen, aber hat völlig nicht dazu verpflichtet, seinen Gebrauch der Chemikalie stufenweise einzustellen. In der Emulsion polymerization PTFE 3M Tochtergesellschaft hat Dyneon einen Ersatzemulgator trotz DuPonts entwickelt, der feststellt, dass PFOA eine "wesentliche in einer Prozession gehende Hilfe" ist. Bezüglich des Augusts 2008 bestand die Position des EPA darin, dass er "keine Information hat, dass der alltägliche Gebrauch des Haushalts oder der anderen Produkte mit fluoropolymers, wie beschichtetes Kochgeschirr oder die ganze Wetterkleidung, eine Sorge aufstellt."

Ähnliche Polymer

Andere Polymer mit der ähnlichen Zusammensetzung sind auch durch den Teflon-Handelsnamen bekannt:

• Perfluoroalkoxy (PFA)
• Äthylen von Fluorinated propylene (FEP)

Sie behalten die nützlichen Eigenschaften von PTFE der niedrigen Reibung und Nichtreaktionsfähigkeit, aber sind leichter formable. Zum Beispiel ist FEP weicher als PTFE und schmilzt daran; es ist auch hoch durchsichtig und gegen das Sonnenlicht widerstandsfähig.

Siehe auch

• Magnesium/Teflon/Viton
• Polymer-Adsorption
• Polymer-Ausströmungen-Fieber
• BAKKALAUREUS DER NATURWISSENSCHAFTEN 4994 PTFE als ein Thermoplast, der sich für die Doppelfolie chemische Prozess-Pflanzenausrüstung aufstellt

Weiterführende Literatur

Links

• EPA: Die Zusammensetzung im Teflon kann Krebs http://www.msnbc.msn.com/id/8404384, Tom Costello, NBC Nachrichten am 29. Juni 2005 verursachen. (Lassen Sie Video erforderlich aufblitzen)
• Plasmaprozesse und das klebende Abbinden von Polytetrafluoroethylene
• Fluoropolymer Vergleich - typische Eigenschaften DuPont
• Spanische Applikatur von fluoropolymers
• Das Dünne Darauf... Warum Teflon bei der Pfanne durch Hannah Holmes an discovery.com Bleibt.