Един начин да разберете въздействието на флуора е да изследвате разликите между линеен полиетилен (PE) и PTFE, който е най-добрият флуорополимер по отношение на свойства и характеристики.
Има важни разлики между свойствата на PE и тези на PTFE:
- * PTFE е един от полимерите с най-ниска повърхностна енергия
- *PTFE е най-химически устойчивият полимер
- *PTFE е един от най-термично стабилните полимери
- *Точката на топене и специфичното тегло на PTFE са повече от два пъти по-високи от тези на полиетилена
Разликите между PTFE и PE се дължат на разликите между връзките CeF и CeH.Разликите в електронните свойства и размерите на F и H водят до следните наблюдения:
- *F е най-електроотрицателният от всички елементи (4 Паулинга)
- *F има несподелени електронни двойки
- *F по-лесно се превръща в Fe
- *Силата на свързване на CeF е по-висока от CeH
- *F е по-голямо от H
Електроотрицателността на въглерода при 2,5 Паулинга е малко по-висока от тази на водорода и по-ниска от електроотрицателността на флуора.Следователно полярността на CeF връзката е противоположна на тази на CeH връзката и CeF връзката е по-силно поляризирана.В CeF връзката флуорният край на връзката е отрицателно зареден в сравнение с CeH връзката, в която въглеродът е отрицателно зареден.
Разликата в полярността на връзката на CeH и CeF влияе върху относителната стабилност на конформациите на двете полимерни вериги.Кристализацията на полиетилена протича в планарна и транс конформация.PTFE може да бъде принуден да придобие такава конформация при изключително високо налягане.PTFE, под 19 C, кристализира като спирала с 0,169 nm на разстояние на повторение: необходими са 13 C атома, за да бъде завършен оборот от 180.Над 19 C разстоянието на повторение се увеличава до 0,195 nm, което означава, че са необходими 15 въглеродни атома за 180 оборот.При над 19 С веригите са способни на ъглово изместване, което се увеличава над 30 С до достигане на точка на топене (327 С).
Заместването на F с H в CeH връзката значително повишава силата на връзката от 99,5 kcal/mole за CeH връзката до 116 kcal/mole за CeF връзката.Следователно термичната стабилност и химическата устойчивост на PTFE е по-висока от PE, тъй като е необходима повече енергия за разрушаване на CeF връзката.Полярността и силата на CeF връзката правят механизма на абстракция на F атом за разклоняване труден.Обратно, силно разклонен полиетилен (>8 разклонения на 100 въглеродни атома) може да бъде синтезиран.Механизмът за разклоняване като инструмент за регулиране на кристалността не е практичен за PTFE.Вместо това комономери с висящи групи трябва да бъдат полимеризирани с TFE.
Кристалността на никога неразтопения PTFE е в диапазона от 92e98%, в съответствие с неразклонена верижна структура.FEP, съполимер на TFE и HFP, има кристалност след полимеризация от 40e50%.Във FEP, висящата CF3 група е свързана с третичен въглерод, който е по-малко термично стабилен от първичните и вторичните въглеродни атоми.Кривите на разграждане показват начални температури на разграждане от 300 С за FEP (0,02% загуба на тегло) и 425 С за PTFE (0,03% загуба на тегло).
Време за публикуване: 25 септември 2020 г