Jakie są zalety i wady politetrafluoroetylenu (PTFE) jako materiału o reputacji „Króla Tworzyw Sztucznych”?
Zalety PTFE
Odporność na wysoką temperaturę-temperatura pracy może osiągnąć 250 stopni.
Odporność na niskie temperatury - ma dobrą wytrzymałość mechaniczną; nawet jeśli temperatura spadnie do -196 stopnia , może utrzymać wydłużenie na poziomie 5 procent .
Odporność na korozję rurek PTFE - obojętna na większość chemikaliów i rozpuszczalników, odporna na silne kwasy i zasady, wodę i różne rozpuszczalniki organiczne.
Odporny na warunki atmosferyczne - ma najlepszą trwałość starzenia wśród tworzyw sztucznych.
Wysokie smarowanie - najniższy współczynnik tarcia wśród materiałów stałych.
Nieprzylepny - jest najmniejszym napięciem powierzchniowym w materiałach stałych, nie przywiera do żadnej substancji.
Nietoksyczny - jest fizjologicznie obojętny i nie wywołuje niepożądanych reakcji po wszczepieniu do organizmu jako sztuczne naczynie krwionośne i narząd na długi czas.
Izolacja elektryczna - może wytrzymać 150 woltów wysokiego napięcia.
Względna masa cząsteczkowa politetrafluoroetylenu jest stosunkowo duża i waha się od setek tysięcy do ponad 10 milionów, a ogólnie do milionów (stopień polimeryzacji jest rzędu 10^4, podczas gdy polietylen tylko rzędu 10^3) . Ogólnie stopień krystaliczności wynosi 90-95 procent, a temperatura topnienia wynosi 327-342 stopień. Jednostki CF2 w cząsteczce PTFE są ułożone w zygzakowaty kształt. Ponieważ promień atomów fluoru jest nieco większy niż promień węgla, sąsiednie jednostki CF2 nie mogą całkowicie podążać za orientacją trans-krzyżową, ale tworzą spiralnie skręcony łańcuch, a atomy fluoru prawie pokrywają powierzchnię całego łańcucha polimeru. Ta struktura molekularna wyjaśnia różne właściwości PTFE. Gdy temperatura jest niższa niż 19 stopni, tworzy się helisa 13/6; przy 19 stopniach zachodzi przemiana fazowa i cząsteczki rozwiązują się nieznacznie, tworząc helisę 15/7.
Wady PTFE
1. PTFE ma „zimne płynięcie”. Oznacza to odkształcenie plastyczne (pełzanie) wyrobów materiałowych pod długotrwałym ciągłym obciążeniem, co niesie ze sobą pewne ograniczenia w jego stosowaniu. Na przykład, gdy PTFE jest używany jako uszczelka, śruby są mocno dokręcane w celu uzyskania szczelnego uszczelnienia, tak że po przekroczeniu pewnego naprężenia ściskającego uszczelka wytworzy „płynięcie na zimno” (pełzanie) i zostanie spłaszczona. Te niedociągnięcia można przezwyciężyć, dodając odpowiednie wypełniacze i poprawiając strukturę części.
2. PTFE ma wyjątkowe właściwości zapobiegające przywieraniu, co ogranicza jego zastosowanie przemysłowe. Jest doskonałym materiałem antyadhezyjnym, co sprawia, że niezwykle trudno jest przykleić się do powierzchni innych przedmiotów.
3. Współczynnik rozszerzalności liniowej PTFE jest 10 do 20 razy większy niż stali, która jest większa niż większość tworzyw sztucznych, a jego współczynnik rozszerzalności liniowej zmienia się nieregularnie wraz ze zmianą temperatury. Przy stosowaniu PTFE, jeśli nie zwraca się wystarczającej uwagi na ten aspekt wydajności, łatwo o straty.