Proses Pengeluaran PTFE

Tetrafluoroethylene pertama kali disediakan pada tahun 1933. Sintesis komersil semasa adalah berdasarkan fluorspar, asid sulfurik dan kloroform.

Proses Pengeluaran Asas Polimer PTFE:

Pembuatan Polimer/ Resin PTFE pada asasnya dijalankan dalam dua peringkat.Pertama, Monomer TFE biasanya dihasilkan melalui sintesis Kalsium Fluorida (Fluorospar), Asid Sulfurik & Kloroform & kemudian pempolimeran TFE dijalankan dalam keadaan terkawal dengan teliti untuk membentuk PTFE.Disebabkan wujudnya ikatan CF yang stabil & kuat, molekul PTFE mempunyai sifat lengai kimia yang luar biasa, rintangan haba yang tinggi & ciri-ciri penebat elektrik yang luar biasa;sebagai tambahan kepada sifat geseran yang sangat baik.

Pemurnian TFE:

Monomer tulen diperlukan untuk pempolimeran.Jika terdapat kekotoran ia akan menjejaskan produk akhir.Gas itu mula-mula digosok untuk mengeluarkan sebarang asid hidroklorik dan kemudian disuling untuk mengasingkan kekotoran lain.

Pempolimeran TFE:

Tetrafluoroetilena tulen tanpa hambatan boleh berpolimer dengan kekerasan, walaupun pada suhu pada mulanya di bawah suhu bilik.Reaktor bersalut perak, diisi suku dengan larutan yang terdiri daripada 0.2 bahagian ammonium persulphate, 1.5 bahagian boraks dan 100 bahagian air, dan dengan pH 9.2.Reaktor ditutup;dikosongkan dan 30 bahagian monomer telah dibiarkan masuk. Reaktor digoyangkan selama satu jam pada suhu 80°C dan selepas penyejukan memberikan hasil polimer sebanyak 86%. PTFE dibuat secara komersil melalui dua proses utama, satu yang membawa kepada apa yang dipanggil 'berbutir' polimer dan yang kedua membawa kepada penyebaran polimer dengan saiz zarah yang jauh lebih halus dan berat molekul yang lebih rendah.Satu kaedah menghasilkan yang terakhir melibatkan penggunaan larutan asid peroksida disuccinic akueus 0.1°%.Tindak balas dijalankan pada suhu sehingga 90°C.

Kaedah lain:

Penguraian TFE di bawah pengaruh arka elektrik. Pempolimeran dilakukan dengan kaedah emulsi menggunakan pemula peroksida cth H2O2 (Hidrogen peroksida) dan ferus sulfat.Dalam sesetengah kes oksigen digunakan sebagai pemula.

Struktur dan Sifat PTFE:

Struktur kimia PTFE ialah polimer linear C– F2 – C– F2 tanpa sebarang cawangan & sifat cemerlang PTFE dikaitkan dengan ikatan Karbon – Fluorin yang kuat & stabil.

Polytetrafluoroethylene ialah polimer linear yang bebas daripada sebarang jumlah percabangan yang ketara.Manakala molekul polietilena adalah dalam bentuk zigzag satah dalam zon kristal, ini adalah mustahil dengan PTFE kerana atom fluorin lebih besar daripada hidrogen.Akibatnya molekul mengambil zigzag berpintal dengan atom fluorin terbungkus rapat dalam lingkaran di sekeliling rangka karbon-karbon.Satu pusingan lengkap lingkaran akan melibatkan lebih 26 atom karbon di bawah 19°C dan 30°C di atasnya terdapat titik peralihan yang melibatkan perubahan isipadu 1% pada suhu ini.Jalinan padat atom fluorin membawa kepada molekul kekakuan yang hebat dan ciri inilah yang membawa kepada takat lebur kristal yang tinggi dan kestabilan bentuk haba polimer.

Daya tarikan antara molekul antara molekul PTFE adalah sangat kecil, parameter keterlarutan yang dikira ialah 12.6 (MJ/m3)1/2 Polimer secara pukal tidak dengan itu mempunyai ketegaran dan kekuatan tegangan yang tinggi yang sering dikaitkan dengan polimer dengan takat lembut yang tinggi.Ikatan karbon-fluorin sangat stabil.Selanjutnya, apabila dua atom fluorin dilekatkan pada atom karbon tunggal terdapat pengurangan jarak ikatan C–F daripada 1.42 A kepada 1.35 A. Akibatnya kekuatan ikatan mungkin setinggi 504 kJ/mol.Oleh kerana satu-satunya ikatan lain yang ada ialah ikatan C–C yang stabil, PTFE mempunyai kestabilan haba yang sangat tinggi, walaupun apabila dipanaskan di atas takat lebur hablur 327°C.Kerana kehablurannya yang tinggi dan ketidakupayaan interaksi khusus, tiada pelarut pada suhu bilik.Pada suhu menghampiri takat lebur cecair berfluorinasi tertentu seperti minyak tanah per-fluorinasi akan melarutkan polimer.

Sifat PTFE adalah bergantung kepada jenis polimer dan kaedah pemprosesan.Polimer mungkin berbeza dalam saiz zarah dan/atau berat molekul.Saiz zarah akan mempengaruhi kes pemprosesan dan kuantiti lompang dalam produk siap manakala berat molekul akan mempengaruhi kehabluran dan oleh itu banyak sifat fizikal.Teknik pemprosesan juga akan menjejaskan kedua-dua kehabluran dan kandungan lompang.

Purata berat berat molekul polimer komersial kelihatan sangat tinggi dan berada dalam julat 400000 hingga 9000000. ICI melaporkan bahawa bahan mereka mempunyai berat molekul dalam julat 500000 hingga 5000000 dan peratusan kehabluran lebih daripada 94~ seperti yang dihasilkan.Bahagian yang difabrikasi adalah kurang kristal.Tahap kehabluran produk siap akan bergantung pada kadar penyejukan daripada suhu pemprosesan.Penyejukan perlahan akan membawa kepada kehabluran yang tinggi dengan penyejukan pantas memberikan kesan sebaliknya.Bahan berat molekul rendah juga akan menjadi lebih kristal.

Adalah diperhatikan bahawa polimer serakan, yang mempunyai saiz zarah yang lebih halus dan berat molekul yang lebih rendah, memberikan produk dengan rintangan yang jauh lebih baik terhadap lenturan dan juga kekuatan tegangan yang lebih tinggi.Penambahbaikan ini nampaknya timbul melalui pembentukan struktur seperti gentian dalam jisim polimer semasa pemprosesan.