Vorteile von Polytetrafluorethylen (PTFE)

Polytetrafluorethylen (PTFE), auch Teflon genannt, wird oft als „König der Kunststoffe“ bezeichnet. Es handelt sich um eine hochmolekulare Verbindung, die durch Polymerisation von Tetrafluorethylen entsteht. PTFE verfügt über eine ausgezeichnete chemische Stabilität, Korrosionsbeständigkeit (eines der besten Materialien für Korrosionsbeständigkeit, außer geschmolzenem Natrium und flüssigem Fluor, es kann allen anderen Chemikalien ohne Veränderung standhalten, selbst wenn es in Königswasser gekocht wird), Dichtungseigenschaften, hohe Schmierfähigkeit, Antihafteigenschaften, elektrische Isolierung sowie gute Alterungs- und Temperaturbeständigkeit (langfristig einsetzbar bei Temperaturen von -180 °C bis +250 °C). PTFE selbst ist für den Menschen ungiftig, einer der bei seiner Herstellung verwendeten Rohstoffe, Perfluoroctansäure (PFOA), gilt jedoch als potenziell krebserregend.

Temperatur: -20 °C bis 250 °C (-4 °F bis +482 °F), was schnelle Temperaturänderungen oder abwechselnde Heiß- und Kaltbetriebe ermöglicht.

Druck: -0,1 bis 6,4 MPa (volles Vakuum bis 64 kgf/cm2).

Die Entwicklung von PTFE hat viele Probleme in Chinas Chemie-, Erdöl- und Pharmaindustrie gelöst. PTFE-Dichtungen, Dichtungen und Unterlegscheiben werden durch Formen von suspendiertem PTFE-Harz hergestellt. Im Vergleich zu anderen Kunststoffen weist PTFE eine hervorragende chemische Beständigkeit auf. Es wird häufig als Dichtungs- und Füllmaterial verwendet.

PTFE wird als technischer Kunststoff verwendet und kann zu Rohren, Stangen, Bändern, Platten und Folien verarbeitet werden. Es wird häufig in korrosionsbeständigen Rohrleitungen, Behältern, Pumpen, Ventilen sowie in Radargeräten, Hochfrequenzkommunikationsgeräten und Funkgeräten verwendet. PTFE-Dispersionen können als Isolierimprägnierflüssigkeiten für verschiedene Materialien und als Korrosionsschutzbeschichtungen für Metall, Glas und Keramik verwendet werden. Verschiedene PTFE-Ringe, Dichtungen und Packungen werden häufig in verschiedenen Arten von korrosionsbeständigen Rohrleitungsflanschdichtungen verwendet. Darüber hinaus kann PTFE zum Drahtziehen verwendet werden und PTFE-Fasern, auch Fluorkohlenstofffasern oder Teflonfasern genannt, werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.

Derzeit spielen verschiedene PTFE-Produkte eine entscheidende Rolle in der chinesischen Volkswirtschaft, darunter in den Bereichen Chemie, Maschinenbau, Elektronik, Elektrogeräte, Militär, Luft- und Raumfahrt, Umweltschutz und Brückenbau.

PTFE wird in Branchen wie Chemie, Petrochemie, Ölraffination, Chloralkali, Säureproduktion, Phosphatdünger, Pharmazeutika, Pestizide, Chemiefasern, Färberei und Veredelung, Kokerei, Gas, organische Synthese, Nichteisenmetallurgie, Stahl und Atomindustrie eingesetzt und die Herstellung hochreiner Produkte (z. B. Ionenmembranelektrolyse). Es wird auch beim Transport und Umschlag von viskosen Materialien sowie in der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung mit strengen Hygieneanforderungen eingesetzt.

Vorteile von PTFE:

• Hohe Temperaturbeständigkeit: Kann bei Temperaturen bis zu 250 °C eingesetzt werden.
• Niedrigtemperaturbeständigkeit: Behält auch bei -196 °C eine gute mechanische Zähigkeit bei einer Dehnungsrate von 5 %.
• Korrosionsbeständigkeit: Beständig gegen die meisten Chemikalien und Lösungsmittel, zeigt Inertheit und Beständigkeit gegenüber starken Säuren, starken Basen, Wasser und verschiedenen organischen Lösungsmitteln.
• Witterungsbeständigkeit: Hat die beste Alterungsbeständigkeit unter den Kunststoffen.
• Hohe Schmierfähigkeit: Niedrigster Reibungskoeffizient unter Feststoffmaterialien.
• Nicht klebend: Niedrigste Oberflächenspannung unter festen Materialien, haftet an keiner Substanz.
• Ungiftig: Physiologisch inert, kann als künstliche Blutgefäße und Organe ohne Nebenwirkungen in den menschlichen Körper implantiert werden.

Polytetrafluorethylen hat ein relativ großes Molekulargewicht von mehreren Hunderttausend bis über zehn Millionen (im Vergleich zu Polyethylen, das im Tausenderbereich liegt). Es hat eine Kristallinität von 90–95 % und eine Schmelztemperatur von 327–342 °C. Die CF2-Einheiten im PTFE-Molekül sind in einem Zickzackmuster angeordnet. Aufgrund der im Vergleich etwas größeren Größe der Fluoratome können die benachbarten CF2-Einheiten nicht vollständig transorientiert sein, sondern bilden eine verdrillte Kette, wobei Fluoratome nahezu die gesamte Oberfläche der Polymerkette bedecken. Diese molekulare Struktur erklärt die verschiedenen Eigenschaften von PTFE. Bei Temperaturen unter 19 °C bildet es eine 13/6-Helix und bei 19 °C vollzieht es einen Phasenübergang, bei dem sich die Moleküle leicht öffnen und eine 15/7-Helix bilden.

Obwohl das Aufbrechen von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in Perfluorkohlenstoffen eine absorption von 346,94 bzw. 484,88 kJ/mol erfordert, sind nur 171,38 kJ erforderlich, um ein Mol PTFE zu Tetrafluorethylen zu depolymerisieren. Bei der Hochtemperaturzersetzung depolymerisiert PTFE hauptsächlich zu Tetrafluorethylen. Die Gewichtsverlustraten von PTFE bei 260, 370 und 420 °C betragen 1×10-4, 4×10-3 bzw. 9×10-2 pro Stunde. Daher kann PTFE über einen längeren Zeitraum bei Temperaturen bis zu 260 °C eingesetzt werden. Aufgrund der giftigen Nebenprodukte wie Fluorgas und Perfluorisobuten, die bei der Hochtemperaturzersetzung entstehen, ist jedoch Vorsicht geboten und der direkte Kontakt mit offenen Flammen sollte vermieden werden.