Mối quan hệ tài sản cấu trúc PTFE

Một cách để hiểu tác động của flo là khám phá sự khác biệt giữa polyetylen tuyến tính (PE) và PTFE, chất fluoropolyme cuối cùng về tính chất và đặc tính.

Có sự khác biệt quan trọng giữa các tính chất của PE và của PTFE:

• * PTFE là một trong những polyme có năng lượng bề mặt thấp nhất
• *PTFE là loại polyme có khả năng kháng hóa chất tốt nhất
• *PTFE là một trong những polyme ổn định nhiệt nhất
• *Điểm nóng chảy và trọng lượng riêng của PTFE cao hơn gấp đôi so với polyetylen

Sự khác biệt của PTFE và PE là do sự khác biệt của liên kết CeF và CeH.Sự khác biệt về tính chất và kích thước điện tử của F và H dẫn đến các quan sát sau:

• *F có độ âm điện lớn nhất trong tất cả các nguyên tố (4 Paulings)
• *F có cặp electron không chia sẻ
• *F dễ chuyển thành Fe hơn
• *Độ bền liên kết của CeF cao hơn CeH
• *F lớn hơn H

Độ âm điện của carbon ở mức 2,5 Paulings cao hơn một chút so với hydro và thấp hơn độ âm điện của flo.Do đó, độ phân cực của liên kết CeF ngược với độ phân cực của liên kết CeH và liên kết CeF có độ phân cực cao hơn.Trong liên kết CeF, đầu flo của liên kết được tích điện âm so với liên kết CeH trong đó carbon tích điện âm.

Sự khác biệt về độ phân cực liên kết của CeH và CeF ảnh hưởng đến độ ổn định tương đối về cấu hình của hai chuỗi polymer.Sự kết tinh của polyetylen diễn ra ở dạng phẳng và dạng trans.PTFE có thể bị ép thành hình dạng như vậy ở áp suất cực cao.PTFE, dưới 19 C, kết tinh dưới dạng một chuỗi xoắn với 0,169 nm trên mỗi khoảng cách lặp lại: cần 13 nguyên tử C để hoàn thành một vòng 180.Trên 19 C, khoảng cách lặp lại tăng lên 0,195 nm, nghĩa là cần có 15 nguyên tử carbon cho một vòng quay 180.Ở nhiệt độ trên 19 C các chuỗi có khả năng dịch chuyển góc, tăng trên 30 C cho đến khi đạt điểm nóng chảy (327 C).

Việc thay thế F cho H trong liên kết CeH làm tăng đáng kể độ bền liên kết từ 99,5 kcal/mol đối với liên kết CeH lên 116 kcal/mol đối với liên kết CeF.Do đó, độ ổn định nhiệt và kháng hóa chất của PTFE cao hơn PE vì cần nhiều năng lượng hơn để phá vỡ liên kết CeF.Độ phân cực và độ bền của liên kết CeF khiến cơ chế tách nguyên tử F khó phân nhánh.Ngược lại, polyetylen phân nhánh cao (> 8 nhánh trên 100 nguyên tử cacbon) có thể được tổng hợp.Cơ chế phân nhánh như một công cụ để điều chỉnh độ kết tinh là không thực tế đối với PTFE.Thay vào đó, các comonome với các nhóm độc lập phải được polyme hóa bằng TFE.

Độ kết tinh của PTFE không bao giờ tan chảy nằm trong khoảng 92-98%, phù hợp với cấu trúc chuỗi không phân nhánh.FEP, một chất đồng trùng hợp của TFE và HFP, có độ kết tinh như polyme hóa là 40-50%.Trong FEP, nhóm CF3 độc lập được liên kết với carbon bậc ba kém ổn định nhiệt hơn các nguyên tử carbon sơ cấp và thứ cấp.Đường cong phân hủy cho thấy nhiệt độ bắt đầu phân hủy là 300 C đối với FEP (giảm 0,02% trọng lượng) và 425 C đối với PTFE (giảm 0,03% trọng lượng).