TEFLON là gì? PTFE là gì? Polytetrafluoroethylene

Polytetrafluoroethylene hoặc PTFE (Teflon) là loại fluoropolymer hiệu suất cao, đa năng được tạo thành từ các nguyên tử carbon và flo. Một trong những ứng dụng phổ biến của polyme này là phủ chống dính trong các dụng cụ nấu bếp (chảo, khay nướng,…), do đó, bạn có thể dễ dàng tìm thấy chất này trong nhà bếp của mình.

Ngoài việc được sử dụng trong nhà bếp, PTFE được sử dụng như một giải pháp tiết kiệm chi phí cho các ngành công nghiệp từ dầu khí, chế biến hóa chất, công nghiệp đến điện / điện tử và lĩnh vực xây dựng,…

TEFLON là gì? PTFE là gì?

PTFE là một polyme mạch thẳng của tetrafluoroethylen (TFE). Nó được sản xuất theo cơ chế trùng hợp gốc tự do trong môi trường nước thông qua quá trình trùng hợp bổ sung TFE trong một quy trình hàng loạt.

Nhà sáng chế ra Teflon -  PTFE
Nhà sáng chế ra Teflon – PTFE

Cấu trúc hóa học của PTFE [CF2-CF2]n giống như của polyetylen (PE), ngoại trừ việc các nguyên tử hydro được thay thế hoàn toàn bằng flo (do đó nó được gọi là polyme perfluoro). Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là trong thực tế PTFE và PE được chuẩn bị và sử dụng theo những cách hoàn toàn khác nhau.

Đó là kích thước của nguyên tử flo tạo thành một vỏ bọc đồng nhất và liên tục xung quanh các liên kết cacbon-cacbon và do đó mang lại khả năng chống hóa chất tốt và ổn định cho phân tử. Vỏ bọc flo đồng nhất này cũng cung cấp tính trơ về điện cho phân tử.

Hàm lượng flo trong PTFE về mặt lý thuyết là 76% và nó có độ kết tinh là 95%.

PTFE lần đầu tiên được phát hiện “tình cờ” vào năm 1938 bởi Tiến sĩ Plunkett tại DuPont. Sau đó PTFE đã được bán trên thị trường vào năm 1947 với nhãn hiệu “Teflon ™” của Chemours. Chính việc phát hiện ra PTFE đã thúc đẩy sự phát triển của các chất fluoropolyme khác.

Teflon - Ptfe là gì?
Teflon – Ptfe là gì?

Đặc tính của vật liệu Teflon PTFE là gì

Các đặc tính nổi bật của vật liệu PTFE trong thực tế và cũng là các ưu điểm của vật liệu nhựa này như:

Không dính: Rất ít chất rắn bám vĩnh viễn trên lớp phủ công nghiệp Teflon ™. Các vật liệu dính có thể dính tạm thời, nhưng hầu như tất cả các chất đều dễ dàng giải phóng.

Hệ số ma sát thấp: Lớp phủ công nghiệp PTFE Teflon ™ hạ thấp hệ số ma sát động học xuống khoảng 0,05 và 0,20, tùy thuộc vào tải trọng, tốc độ trượt và lớp phủ.

Khả năng chịu nhiệt: Lớp phủ công nghiệp PTFE có thể hoạt động liên tục ở nhiệt độ lên đến 260°C (500°F) và được sử dụng cho các dịch vụ gián đoạn lên đến 316°C (600°F), với hệ thống thông gió đầy đủ, mà không ảnh hưởng đến các đặc tính khác.

Khả năng chống hóa chất: Vì độ xốp thấp của lớp phủ công nghiệp PTFE Teflon ™ cho phép khả năng chống thấm cao hơn, môi trường hóa chất có xu hướng không ảnh hưởng đến chúng. Các hóa chất duy nhất có thể có tác dụng tiêu cực là các kim loại kiềm nóng chảy và các chất tạo flo có phản ứng mạnh.

Teflon được dùng làm chất chống dính
Teflon được dùng làm chất chống dính

Không thấm ướt: Lớp phủ công nghiệp PTFE chống nước (kỵ nước) và dầu (oleophobic). Năng lượng bề mặt thấp của các lớp phủ tạo ra lực kết dính đủ mạnh để làm cho nước kết thành hạt và không lan rộng trên bề mặt lớp phủ.

Tính chất điện độc đáo: Lớp phủ công nghiệp PTFE có độ bền điện môi cao, hệ số tiêu tán thấp và điện trở suất bề mặt cao trên một dải tần số rộng. Thêm chất độn vào một số lớp phủ nhất định tạo điều kiện sử dụng chúng làm lớp phủ chống tĩnh điện.

Chống mài mòn: Độ bền và độ dẻo dai tuyệt vời giúp lớp phủ công nghiệp PTFE Teflon chống trầy xước và mài mòn. Lớp phủ có bổ sung chất làm đầy giúp hạn chế tối đa sẹo.

Tuân thủ tiếp xúc với thực phẩm: Nhiều lớp phủ PTFE tuân thủ các quy định về tiếp xúc với thực phẩm trong khu vực như Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA 21CFR).

Làm linh kiện cho ngành công nghiệp
Làm linh kiện cho ngành công nghiệp

Ứng dụng của Teflon PTFE trong thực tế

Bạn có thể tìm thấy Polytetrafluoroethylene PTFE ở đâu?

Chất dẻo nhiệt này được sử dụng cho các ứng dụng rất cụ thể. Nó được kết hợp vào nhiều sản phẩm để sử dụng. Nó cải thiện những sản phẩm đó với nhiều chất lượng khác nhau, chẳng hạn như:

    • Khả năng chống lại nhiệt độ thấp
    • Khả năng chịu nhiệt cao
    • Tính trơ hóa học
    • Đặc tính không dính và tự bôi trơn
    • Độ tinh khiết cao

Các cấp độ tinh khiết cao thường được sử dụng trong dược phẩm, chất bán dẫn và các lĩnh vực khác.

PTFE được sử dụng trong vô số ngành công nghiệp. Nó có thể được nhìn thấy trong các ngành công nghiệp điện, hóa chất, xây dựng, làm đẹp, ô tô và kiến ​​trúc.

Làm chất phủ trong các bồn chứa - đường ống
Làm chất phủ trong các bồn chứa – đường ống

Ngành điện và kỹ thuật

Trong ngành công nghiệp điện, PTFE có thể được tìm thấy trong vật liệu cách nhiệt. Nó cũng được tìm thấy trong các bộ phận bán dẫn và bảng mạch in.

Trong ngành kỹ thuật, bạn sẽ tìm thấy polytetrafluoroethylene trong các bề mặt chịu lực và chống dính. Nó cũng được tìm thấy trong lớp phủ cho phụ kiện, đường ống, van và các bộ phận khác của máy bơm cũng như trong ghế và phích cắm.

Ví dụ: Lớp phủ bên trong của bơm ly tâm, bơm trục vít, bơm piston… làm màng bơm cho bơm màng hoá chất, bơm định lượng, ống dẫn của bơm nhu động…

Phủ lòng bơm trục vít SEEPEX
Phủ lòng bơm trục vít SEEPEX

Công nghiệp hóa chất

Trong ngành công nghiệp hóa chất, PTFE được sử dụng trong các loại máy bơm khác nhau. Nó cũng được tìm thấy trong bể chứa, bình phản ứng, nồi hấp, cánh quạt, thùng chứa và bộ trao đổi nhiệt.

Công nghiệp ô tô

PTFE đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Nó được tìm thấy trong các miếng đệm, các loại phốt thân van, lớp lót cho ống nhiên liệu, phốt trục, trợ lực lái, vòng đệm o, hộp số,…

Teflon dùng trong công nghiệp ôtô
Teflon dùng trong công nghiệp ôtô

Ngành y tế

Polytetrafluoroethylene PTFE được tìm thấy trong lĩnh vực y tế. Nó được tìm thấy trong các sản phẩm thay thế dây chằng, miếng dán tim, ghép tim mạch,…

So sánh PTFE và FKM

Cao su fluoroelastomer (FKM) là chất đàn hồi nhiệt rắn trong khi Polytetrafluoroethylene (PTFE) là chất dẻo nhiệt. Cả hai đều là vật liệu flo bao gồm các nguyên tử cacbon được bao quanh bởi các nguyên tử flo, giúp chúng có khả năng chống hóa chất đáng kinh ngạc.

Sau đây là bảng so sánh hai vật liệu phổ biến trong thiết bị bơm công nghiệp này, xem chúng có đặc điểm gì nhé!

PTFE (Teflon) FKM
 

Nguồn gốc: PTFE được phát hiện tình cờ vào năm 1938 bởi Roy Plunkett, một nhà khoa học tại DuPont. Plunkett đã thử nghiệm với chất làm lạnh và bảo quản chúng trong các xi lanh. Ông ngạc nhiên rằng các chất khí đã polyme hóa, để lại một chất màu trắng, như sáp, không phản ứng với bất kỳ hóa chất nào và có thể chịu được nhiệt độ cực cao. DuPont đã đăng ký nhãn hiệu cho nhãn hiệu vật liệu PTFE đầu tiên – Teflon – vào năm 1945.

Nguồn gốc: Các máy bay trong Thế chiến thứ hai gặp khó khăn với ron nitrile bị rò rỉ của thời đại đó, thiếu hiệu suất nhiệt độ lạnh cần thiết cho các ứng dụng khác nhau. Tính trơ về mặt hóa học của các liên kết Flo-Cacbon có nghĩa là các chất đàn hồi flo, hoặc chất chống oxy hóa flo, là một kết luận tự nhiên. Vì vậy, cao su FKM đã được thương mại hóa vào năm 1948.
Tính chất của Teflon PTFE: PTFE bao gồm một chuỗi các nguyên tử cacbon với hai nguyên tử flo được liên kết với mỗi cacbon. Các nguyên tử flo này bao quanh chuỗi cacbon, tạo ra một phân tử dày đặc với các liên kết cacbon-flo rất bền và cấu trúc polyme làm cho PTFE trơ với hầu hết các hóa chất. Các đặc tính của cao su FKM: Cao su FKM chứa các liên kết cacbon-flo bền vững, có tính bền hóa học, nhiệt và oxy hóa cao. FKM chứa các lượng liên kết cacbon-hydro khác nhau (một liên kết yếu đối với nhiệt và kháng hóa chất) nhưng vẫn bền về mặt hóa học hơn hầu hết các chất đàn hồi khác.
 

Ưu điểm:

–        Chịu nhiệt độ rộng (-30°C đến + 200°C)

–        Trơ hoá học

–        Cách điện tuyệt vời

–        Có khả năng chịu thời tiết cao

–        Không dính và chống nước

–        Hệ số ma sát thấp nhất của bất kỳ vật rắn nào

Ưu điểm:

–        Dải nhiệt độ rộng (-45°C – 204°C)

–        Kháng hóa chất tuyệt vời

–        Mật độ cao và cảm giác chất lượng cao

–        Tính chất cơ học tốt

–        Có thể được pha chế để giảm bớt sức ép của phản ứng hoá chất, CIP, SIP và FDA

 

Nhược điểm:

–        Độ bền và độ cứng thấp

–        Không thể nấu chảy đã qua xử lý

–        Khả năng chống bức xạ kém

–        Độ cứng bờ cao hơn làm cho PTFE ít bị bịt kín hơn

–        Vòng đệm PTFE ‘O ring’ có tỷ lệ rò rỉ cao hơn các chất đàn hồi khác

–        Tính không đàn hồi khiến cho việc lắp đặt nhiều phốt không thể thực hiện được

Nhược điểm:

–        Có thể trương nở trong dung môi có flo

–        Không thể sử dụng với kim loại kiềm nóng chảy hoặc ở dạng khí

–        Chi phí cao hơn các hydrocacbon không flo khác

–        Chọn sai FKM cho một ứng dụng có thể dẫn đến tổn thất nhanh chóng

–        Cấp nhiệt độ thấp có thể tốn kém

Ứng dụng: Thiết bị xử lý hóa chất, van, vận chuyển hóa chất, màng bơm Ứng dụng: Ô tô, Xử lý hóa học, Dầu khí, Máy móc hạng nặng, Không gian vũ trụ, …
Giá thành: Chất liệu PTFE cũng là một sản phẩm cao cấp. Một lần nữa, nếu ứng dụng của bạn liên quan đến bất kỳ thứ gì ít hơn nhiệt độ, áp suất và hóa chất khắc nghiệt nhất, thì một giải pháp thay thế rẻ hơn có thể phù hợp hơn. Để có đặc tính làm kín tối ưu, PTFE được liên kết với lõi đàn hồi để cung cấp khả năng chống nén. Giá thành: Cao su FKM là một sản phẩm cao cấp, do tính chất hóa học của nó và khả năng kháng hóa chất sau này. Có thể áp dụng các tùy chọn chất đàn hồi rẻ hơn nếu không quan tâm đến khả năng chịu nhiệt độ và hóa chất.

Bài viết chia sẻ đến bạn biết được loại vật liệu nhựa Teflon PTFE là gì, và chúng được ứng dụng như thế nào. Và đặc biệt là cho thấy được những lợi điểm của nó khi so với vật liệu FKM.

Các bạn có góp ý thêm, hãy để lại bình luận bên dưới. Hoặc có nhu cầu tư vấn các thiết bị xử lý lưu chất ăn mòn, thì hãy liên hệ ngay với chúng tôi nhé!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *