Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Фторопласты. Часть 4

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Фторопласты. Часть 4
Иконка

Эту часть начнем с рассмотрения этилен-хлор-трифтор-этиленовых полимеров, ECTFE или просто этиленхлортрифторэтилена. Этот полимер образуется в результате полимеризации этилена и CTFE в водных средах и растворителях с использованием органических пероксидов и активированного кислородом триэтилбора. Типичная полимеризация проводится при температуре 60-120 °С и давлении 5 МПа или выше. Реакция полимеризации также может быть инициирована излучением, подобным гамма-излучению. Наиболее эффективным катализатором является три-н-бутилборон, который дает ECTFE с чередующимся соотношением этилена и TFE 1:1. Для контроля молекулярной массы смолы требуются агенты передачи цепи, такие как хлорированные соединения, спирты и кетоны.

Полихлортрифторэтилен, PCTFE, полимеризуется в массе, суспензии и эмульсии. Объемная полимеризация происходит с использованием галогенированных ацилпероксидных катализаторов или УФ- и гамма-лучей. Суспензионная полимеризация проводится в водной среде с использованием неорганических или органических пероксидных катализаторов. Эмульсионная полимеризация дает полимер с нормальным молекулярно-массовым распределением и молекулярно-массовым соотношением вязкости расплава, подобный полимеризованному полимеру в массе. Неорганические пероксидные катализаторы инициируют реакцию в присутствии поверхностно-активных галогенированных солей алкильных кислот. Эмульсионная полимеризация дает наиболее термостойкий тип ПХТФЭ. Первая успешная водная полимеризация VDF была зарегистрирована в 1948 году с использованием пероксидного инициатора в воде при 50-150 °С и 30 МПа. Никакие поверхностно-активные вещества или суспендирующие агенты не присутствовали в рецептуре полимеризации.

Картинка

PVDF полимеризуется рядом методов, включая эмульсию, суспензию и раствор, а также в массе. Позже были также получены сополимеры VDF с этиленовыми и галогенированными этиленовыми мономерами. В 1960 году был разработан производственный процесс, и PVDF был впервые представлен на рынке. Температура реакции составляет от 10 до 150 °С при давлении 1 МПа или выше. Подобно TFE, эмульсионная полимеризация VDF требует стабильного фторированного поверхностно-активного вещества и инициатора, такого как пероксид или персульфат. Суспензионная полимеризация проводится в водной среде, иногда в присутствии коллоидного диспергатора, такого как гидроксицеллюлоза. Полимеризация в растворе VDF в растворителях с использованием свободнорадикальных инициаторов является еще одним способом получения PVDF. PVDF коммерчески производится с помощью процессов водной эмульсии или суспензии. Если говорить о винилфториде (VF), то он подвергается свободнорадикальной полимеризации. Первая полимеризация включала нагревание насыщенного раствора VF в толуоле при 67 °С и 600 МПа в течение 16 часов. Был изучен широкий спектр инициаторов и условий полимеризации. Существуют примеры полимеризации в массе и в растворе, однако методы водной суспензии или эмульсии обычно являются предпочтительными. Были получены сополимеры VF и широкий спектр других мономеров. Совсем недавно были получены сополимеры VF с TFE и другими высокофторированными мономерами, такими как HFP, перфторбутилэтилен и перфторэтилвиниловый эфир.

Картинка
Иконка

Чтобы понять влияние фтора, нужно изучить различия между линейным полиэтиленом (ПЭ) и ПТФЭ, который является наилучшим фторполимером с точки зрения свойств и характеристик. Существуют важные различия между свойствами ПЭ и ПТФЭ. Так, ПТФЭ является одним из полимеров с самым низким поверхностным напряжением, также он является наиболее химически стойким полимером и одним из самых термостойких полимеров. Температура плавления и удельный вес ПТФЭ более чем в два раза выше, чем у полиэтилена. Различия между ПТФЭ и ПЭ связаны с различиями в связях C-F и C-H. Различия в электронных свойствах и размерах F и H приводят к следующим наблюдениям: F является наиболее электроотрицательным из всех элементов (4 по Паулингу), имеет неразделенные электронные пары, его легче конвертировать в F-, а сила сцепления C-F выше, чем C-H. Электроотрицательность углерода при 2,5 по Паулингу несколько выше, чем у водорода (2,1), и ниже, чем электроотрицательность фтора. Следовательно, полярность связи C-F противоположна полярности связи C-H, и связь C-F более поляризована. В связи C-F фтора отрицательно заряжен по сравнению со связью C-H, в которой отрицательно заряжен углерод.

Разница в полярности связей C-H и C-F влияет на относительную стабильность конформаций двух полимерных цепей. Кристаллизация полиэтилена происходит в плоской и транс-конформации. ПТФЭ может быть введен в такую форму при очень высоком давлении. PTFE при температуре ниже 19 °C кристаллизуется в виде спирали с витком 0,169 нм: для завершения 180-градусного оборота требуется 13 атомов C. Выше 19 °С повторяющееся расстояние увеличивается до 0,195 нм, что означает, что для оборота 180 градусов требуется уже 15 атомов углерода. При температуре выше 19 °C цепи способны к угловому смещению, которое увеличивается выше 30 °C до достижения температуры плавления (327 °C). Замена F на H в связи C-H существенно увеличивает прочность связи с 99,5 ккал / моль для связи C-H до 116 ккал / моль для связи C-F. Следовательно, термостойкость и химическая стойкость ПТФЭ выше, чем у ПЭ, поскольку для разрыва связи C-F требуется больше энергии.

Картинка

Полярность и сила связи C-F затрудняют механизм отделения атома F для разветвления. Напротив, может быть синтезирован высокоразветвленный полиэтилен (более 8 ответвлений на 100 атомов углерода). Разветвленный механизм как инструмент для регулирования кристалличности не практичен для ПТФЭ. Вместо этого сомономеры с боковыми группами должны полимеризоваться с TFE. Кристалличность никогда не расплавлявшегося ПТФЭ находится в диапазоне 92-98%, что соответствует структуре неразветвленной цепи. FEP, сополимер TFE и HFP, имеет полимеризованную кристалличность 40-50%. В FEP свободная группа CF3 связана с третичным углеродом, который менее термически стабилен, чем первичные и вторичные атомы углерода. Кривые разложения показывают температуры начала разложения 300 °С для FEP (потеря массы 0,02%) и 425 ° С для ПТФЭ (потеря массы 0,03%). Столь впечатляющие характеристики PTFE делают его исключительным материалом, подходящим для работы в самых разных применениях. Тем не менее трубы из ПТФЭ изготавливают нечасто, поскольку в большинстве случаев достаточно свойств более доступных в ценовом отношении пластиков: ECTFE или PVDF.

Картинка
Иконка
Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.
Автор

Автор: Александр Костромицкий

Дата: 27 Июн 2020 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Физические и химические свойства полипропилена. Другие свойства. Часть 1 Пластик против меди в системах водоснабжения. Часть 2 Мембранные клапаны Georg Fischer: мембраны FPM. Часть 2 Влияние цветности очищаемой воды на определение оптимальной дозы коагулянта Разновидности пластиковых труб и их применение. Критерии выбора материалов для труб. Основные требования к свойствам Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта