폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 장점
테플론으로도 알려진 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 종종 "플라스틱의 왕"으로 불립니다. 테트라플루오로에틸렌을 중합하여 형성된 고분자 화합물입니다. PTFE는 우수한 화학적 안정성, 내식성(용융 나트륨 및 액체 불소를 제외하고 내식성에 가장 적합한 재료 중 하나이며 왕수에 삶아도 아무런 변화 없이 다른 모든 화학 물질을 견딜 수 있음), 밀봉 특성, 높은 윤활성, 달라붙지 않는 특성, 전기 절연성, 노화 및 온도에 대한 우수한 저항성(-180°C ~ +250°C 범위의 온도에서 장기간 작동 가능). PTFE 자체는 인체에 무독성이지만, 생산에 사용되는 원료 중 하나인 과불화옥탄산(PFOA)은 발암 가능성이 있는 것으로 간주됩니다.
온도: -20°C ~ 250°C(-4°F ~ +482°F), 급격한 온도 변화 또는 고온 및 저온 작동을 교대로 수행할 수 있습니다.
압력: -0.1 ~ 6.4 Mpa(완전 진공 ~ 64kgf/cm2).
PTFE의 개발은 중국의 화학, 석유 및 제약 산업의 많은 문제를 해결했습니다. PTFE 씰, 개스킷 및 와셔는 현탁 중합 PTFE 수지를 성형하여 만들어집니다. PTFE는 다른 플라스틱에 비해 내약품성이 뛰어납니다. 밀봉 및 충진재로 널리 사용됩니다.
PTFE는 엔지니어링 플라스틱으로 사용되며 파이프, 막대, 테이프, 시트 및 필름으로 만들 수 있습니다. 부식 방지 파이프라인, 컨테이너, 펌프, 밸브는 물론 레이더 장비, 고주파 통신 장치 및 무선 장비에 일반적으로 사용됩니다. PTFE 분산액은 다양한 재료의 절연 함침 액체와 금속, 유리, 세라믹의 부식 방지 코팅제로 사용할 수 있습니다. 다양한 PTFE 링, 개스킷 및 패킹이 다양한 유형의 부식 방지 파이프라인 플랜지 씰에 널리 사용됩니다. 또한 PTFE는 와이어 드로잉에 사용될 수 있으며 탄화불소 섬유 또는 테플론 섬유라고도 알려진 PTFE 섬유는 다양한 응용 분야에 사용됩니다.
현재 다양한 PTFE 제품은 화학, 기계, 전자, 전기 제품, 군사, 항공 우주, 환경 보호 및 교량 부문을 포함하여 중국 국가 경제에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
PTFE는 화학, 석유화학, 정유, 염소-알칼리, 산 생산, 인산염 비료, 의약품, 살충제, 화학 섬유, 염색 및 마무리, 코킹, 가스, 유기 합성, 비철 야금, 철강, 원자 등의 산업에 사용됩니다. 에너지, 고순도 제품 생산(예: 이온막 전기분해). 또한 점성 물질의 운송 및 취급과 엄격한 위생 요구 사항이 적용되는 식품 및 음료 가공 분야에서도 사용됩니다.
PTFE의 장점:
- 고온 저항: 최대 250°C의 온도에서 작동할 수 있습니다.
- 낮은 내열성: -196°C에서도 5% 연신율로 우수한 기계적 인성을 유지합니다.
- 부식 저항성: 대부분의 화학 물질 및 용제에 대한 저항력이 있으며 강산, 강염기, 물 및 다양한 유기 용제에 대한 불활성 및 저항성을 나타냅니다.
- 내후성: 플라스틱 중에서 내노화성이 가장 우수합니다.
- 높은 윤활성: 고체 재료 중 가장 낮은 마찰 계수.
- 비점착성: 고체 물질 중 표면 장력이 가장 낮고 어떤 물질에도 부착되지 않습니다.
- 무독성: 생리학적으로 불활성이며 부작용 없이 인공 혈관 및 장기로 인체에 이식될 수 있습니다.
폴리테트라플루오로에틸렌은 상대적으로 분자량이 수십만에서 천만 이상에 이릅니다(수천 범위의 폴리에틸렌에 비해). 결정화도는 90~95%이고 녹는점은 327~342°C입니다. PTFE 분자의 CF2 단위는 지그재그 패턴으로 배열됩니다. 비교된 불소 원자의 크기가 약간 더 크기 때문에 인접한 CF2 단위는 완전히 꼬인 사슬을 형성할 수 없으며 불소 원자가 중합체 사슬의 거의 전체 표면을 덮고 있습니다. 이 분자 구조는 PTFE의 다양한 특성을 설명합니다. 19°C 이하의 온도에서는 13/6 나선을 형성하고, 19°C에서는 상전이를 거쳐 분자를 약간 열어 15/7 나선을 형성합니다.
퍼플루오로카본의 탄소-탄소 결합과 탄소-불소 결합을 끊는 데는 각각 346.94 및 484.88 kJ/mol의 에너지 흡수가 필요하지만, PTFE 1몰을 해중합하여 테트라플루오로에틸렌으로 분해하는 데는 171.38 kJ의 에너지만 필요합니다. 고온 분해 중에 PTFE는 주로 테트라플루오로에틸렌으로 해중합됩니다. 260, 370, 420°C에서 PTFE의 중량 감소율은 각각 시간당 1×10-4, 4×10-3, 9×10-2입니다. 따라서 PTFE는 최대 260°C의 온도에서 장기간 사용할 수 있습니다. 다만, 고온 분해 시 불소가스, 퍼플루오로이소부텐 등 독성 부산물이 생성되므로 주의가 필요하며, 화염과의 직접적인 접촉은 피해야 합니다.
