رابطه خواص ساختار PTFE

راهی برای درک تأثیر فلوئور، کشف تفاوت‌های بین پلی اتیلن خطی (PE) و PTFE است که از نظر خواص و ویژگی‌ها، فلوروپلیمر نهایی است.

تفاوت های مهمی بین خواص PE و PTFE وجود دارد:

• * PTFE یکی از کم انرژی ترین پلیمرهای سطحی است
• *PTFE مقاوم ترین پلیمر شیمیایی است
• *PTFE یکی از پایدارترین پلیمرها از نظر حرارتی است
• *نقطه ذوب و وزن مخصوص PTFE بیش از دو برابر پلی اتیلن است

تفاوت PTFE و PE به تفاوت اوراق قرضه CeF و CeH نسبت داده می شود.تفاوت در خواص الکترونیکی و اندازه های F و H منجر به مشاهدات زیر می شود:

• *F الکترونگاتیوترین عنصر از همه عناصر است (4 Paulings)
• *F دارای جفت الکترون مشترک نیست
• *F راحت تر به Fe تبدیل می شود
• *استحکام باند CeF بالاتر از CeH است
• *F بزرگتر از H است

الکترونگاتیوی کربن در 2.5 پالینگ تا حدودی بیشتر از هیدروژن و کمتر از الکترونگاتیوی فلوئور است.در نتیجه، قطبیت پیوند CeF مخالف با پیوند CeH است و پیوند CeF قطبی تر است.در پیوند CeF، انتهای فلوئور پیوند در مقایسه با پیوند CeH که در آن کربن بار منفی دارد، دارای بار منفی است.

تفاوت در قطبیت پیوند CeH و CeF بر پایداری نسبی ترکیبات دو زنجیره پلیمری تأثیر می گذارد.کریستالیزاسیون پلی اتیلن به صورت مسطح و ترانس صورت می گیرد.PTFE را می توان در فشار بسیار بالا مجبور به چنین ترکیبی کرد.PTFE، زیر 19 درجه سانتیگراد، به صورت یک مارپیچ با 0.169 نانومتر در هر فاصله تکرار متبلور می شود: برای تکمیل یک چرخش 180 به 13 اتم C نیاز دارد.در دمای بالای 19 درجه سانتیگراد، فاصله تکرار به 0.195 نانومتر افزایش می یابد که به این معنی است که برای یک چرخش 180 به 15 اتم کربن نیاز است.در دمای بالای 19 درجه سانتیگراد، زنجیرها قابلیت جابجایی زاویه ای دارند که تا رسیدن به نقطه ذوب (327 درجه سانتیگراد) بالای 30 درجه سانتیگراد افزایش می یابد.

جایگزینی F به جای H در پیوند CeH استحکام باند را از 99.5 کیلوکالری در مول برای پیوند CeH به 116 کیلوکالری در مول برای پیوند CeF افزایش می دهد.در نتیجه، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی PTFE بالاتر از PE است زیرا برای شکستن پیوند CeF به انرژی بیشتری نیاز است.قطبیت و قدرت پیوند CeF مکانیسم انتزاع اتم F را برای انشعاب دشوار می کند.در مقابل، پلی اتیلن بسیار شاخه دار (بیش از 8 شاخه در هر 100 اتم کربن) را می توان سنتز کرد.مکانیزم انشعاب به عنوان ابزاری برای تنظیم بلورینگی برای PTFE عملی نیست.در عوض کومونومرها با گروه های آویز باید با TFE پلیمریزه شوند.

تبلور PTFE هرگز ذوب نشده در محدوده 92e98٪ است که مطابق با ساختار زنجیره ای بدون انشعاب است.FEP، یک کوپلیمر از TFE و HFP، دارای کریستالینیتی پلیمریزه 40e50٪ است.در FEP، گروه CF3 معلق به کربن ثالثی متصل می شود که از نظر حرارتی پایدارتر از اتم های کربن اولیه و ثانویه است.منحنی های تخریب دمای شروع تخریب 300 درجه سانتیگراد برای FEP (0.02٪ کاهش وزن) و 425 C برای PTFE (0.03٪ کاهش وزن) را نشان می دهد.