Üks viis fluori mõju mõistmiseks on uurida erinevusi lineaarse polüetüleeni (PE) ja PTFE vahel, mis on omaduste ja omaduste poolest ülim fluoropolümeer.
PE ja PTFE omaduste vahel on olulisi erinevusi:
- * PTFE on üks madalaima pinnaenergiaga polümeere
- *PTFE on keemiliselt kõige vastupidavam polümeer
- *PTFE on üks termiliselt stabiilsemaid polümeere
- *PTFE sulamistemperatuur ja erikaal on enam kui kaks korda suuremad kui polüetüleenil
PTFE ja PE erinevused on tingitud CeF ja CeH sidemete erinevustest.F ja H elektrooniliste omaduste ja suuruste erinevused viivad järgmiste tähelepanekuteni:
- *F on kõigist elementidest kõige elektronegatiivsem (4 Paulingi)
- *F-l on jagamata elektronipaarid
- *F muundatakse kergemini Fe-ks
- *CeF sideme tugevus on suurem kui CeH
- *F on suurem kui H
Süsiniku elektronegatiivsus 2,5 Paulingi juures on mõnevõrra kõrgem kui vesiniku elektronegatiivsus ja madalam kui fluori elektronegatiivsus.Järelikult on CeF sideme polaarsus vastupidine CeH sideme polaarsusele ja CeF side on tugevamalt polariseeritud.CeF sideme puhul on sideme fluori ots negatiivselt laetud võrreldes CeH sidemega, milles süsinik on negatiivselt laetud.
CeH ja CeF sideme polaarsuse erinevus mõjutab kahe polümeeri ahela konformatsioonide suhtelist stabiilsust.Polüetüleeni kristalliseerumine toimub tasapinnalises ja trans-konformatsioonis.PTFE-d saab sellisesse konformatsiooni sundida ülikõrgel rõhul.PTFE, mille temperatuur on alla 19 C, kristalliseerub spiraalina 0,169 nm korduskauguse kohta: 180 pöörde sooritamiseks kulub 13 C aatomit.Üle 19 C suureneb korduskaugus 0,195 nm-ni, mis tähendab, et 180 pöörde jaoks on vaja 15 süsinikuaatomit.Temperatuuril üle 19 C on ahelad võimelised nurknihkeks, mis tõuseb üle 30 C kuni sulamistemperatuurini (327 C).
F asendamine H-ga CeH sidemes suurendab oluliselt sideme tugevust 99,5 kcal/moolilt CeH sideme puhul 116 kcal/mooli CeF sideme puhul.Järelikult on PTFE termiline stabiilsus ja keemiline vastupidavus kõrgemad kui PE, kuna CeF sideme purustamiseks on vaja rohkem energiat.CeF-sideme polaarsus ja tugevus muudavad F-aatomi abstraktsioonimehhanismi hargnemisel keeruliseks.Seevastu saab sünteesida väga hargnenud polüetüleeni (>8 haru 100 süsinikuaatomi kohta).Hargnemismehhanism kui kristallilisuse reguleerimise vahend ei ole PTFE puhul otstarbekas.Selle asemel tuleb rippuvate rühmadega komonomeerid polümeriseerida TFE-ga.
Mitte kunagi sulanud PTFE kristallilisus on vahemikus 92–98%, mis on kooskõlas hargnemata ahela struktuuriga.FEP, TFE ja HFP kopolümeer, polümeriseeritud kristallilisus on 40-50%.FEP-s on rippuv CF3-rühm seotud tertsiaarse süsinikuga, mis on termiliselt vähem stabiilne kui primaarsed ja sekundaarsed süsinikuaatomid.Lagunemiskõverad näitavad lagunemise algustemperatuuri 300 C FEP puhul (kaalukaotus 0,02%) ja PTFE puhul 425 C (kaalukaotus 0,03%).
Postitusaeg: 25. september 2020