Hubungan Harta Struktur PTFE

Satu cara untuk memahami kesan fluorin adalah dengan meneroka perbezaan antara polietilena linear (PE) dan PTFE yang merupakan fluoropolimer muktamad dari segi sifat dan ciri.

Terdapat perbezaan penting antara sifat PE dan PTFE:

• * PTFE adalah salah satu polimer tenaga permukaan terendah
• *PTFE ialah polimer yang paling tahan kimia
• *PTFE adalah salah satu polimer yang paling stabil dari segi haba
• *Takat lebur dan graviti tentu PTFE adalah lebih daripada dua kali ganda daripada polietilena

Perbezaan PTFE dan PE adalah disebabkan oleh perbezaan bon CeF dan CeH.Perbezaan dalam sifat elektronik dan saiz F dan H membawa kepada pemerhatian berikut:

• *F ialah yang paling elektronegatif daripada semua unsur (4 Paulings)
• *F mempunyai pasangan elektron yang tidak dikongsi
• *F lebih mudah ditukar kepada Fe
• *Kekuatan ikatan CeF lebih tinggi daripada CeH
• *F lebih besar daripada H

Keelektronegatifan karbon pada 2.5 Paulings agak lebih tinggi daripada hidrogen dan lebih rendah daripada keelektronegatifan fluorin.Akibatnya, kekutuban ikatan CeF adalah bertentangan dengan ikatan CeH, dan ikatan CeF lebih terpolarisasi tinggi.Dalam ikatan CeF, hujung fluorin ikatan bercas negatif berbanding ikatan CeH di mana karbon bercas negatif.

Perbezaan dalam kekutuban ikatan CeH dan CeF mempengaruhi kestabilan relatif konformasi kedua-dua rantai polimer.Penghabluran polietilena berlaku dalam konformasi planar dan trans.PTFE boleh dipaksa ke dalam konformasi sedemikian pada tekanan yang sangat tinggi.PTFE, di bawah 19 C, menghablur sebagai heliks dengan 0.169 nm setiap jarak ulangan: memerlukan 13 atom C untuk 180 pusingan untuk diselesaikan.Di atas 19 C, jarak ulangan meningkat kepada 0.195 nm yang bermaksud bahawa 15 atom karbon diperlukan untuk pusingan 180.Pada suhu di atas 19 C, rantai mampu melakukan anjakan sudut, yang meningkat melebihi 30 C sehingga mencapai takat lebur (327 C).

Penggantian F untuk H dalam ikatan CeH dengan ketara meningkatkan kekuatan ikatan daripada 99.5 kcal/mol untuk ikatan CeH kepada 116 kcal/mol untuk ikatan CeF.Akibatnya, kestabilan haba dan rintangan kimia PTFE adalah lebih tinggi daripada PE kerana lebih banyak tenaga diperlukan untuk memecahkan ikatan CeF.Kekutuban dan kekuatan ikatan CeF menyebabkan mekanisme pengabstrakan atom F untuk bercabang sukar.Sebaliknya, polietilena bercabang tinggi (>8 cawangan setiap 100 atom karbon) boleh disintesis.Mekanisme percabangan sebagai alat untuk melaraskan kehabluran tidak praktikal untuk PTFE.Sebaliknya comonomer dengan kumpulan pendent perlu dipolimerkan dengan TFE.

Kehabluran PTFE yang tidak pernah cair berada dalam julat 92e98%, selaras dengan struktur rantai yang tidak bercabang.FEP, kopolimer TFE dan HFP, mempunyai kehabluran sebagai terpolimer sebanyak 40e50%.Dalam FEP, kumpulan CF3 bergantung kepada karbon tertier yang kurang stabil dari segi haba daripada atom karbon primer dan sekunder.Keluk degradasi menunjukkan suhu permulaan degradasi 300 C untuk FEP (0.02% penurunan berat badan) dan 425 C untuk PTFE (0.03% penurunan berat badan).