PTFE, một dạng ngắn của Polytetrafluoroethylene, thường được gọi là Teflon. Nó là một fluoropolyme bán tinh thể và được biết đến rộng rãi nhờ những lợi ích vượt trội của nó đối với nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như lớp phủ chống dính cho nồi và chảo nhà bếp, cũng như các ứng dụng y tế công nghệ cao như dụng cụ phẫu thuật, thiết bị thử nghiệm và cấy ghép. Nó cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp ô tô, hóa chất và điện.
Trong những năm qua, PTFE đã trở thành chất fluoropolymer chiếm ưu thế vì nó thu hút được rất nhiều sự tăng trưởng của thị trường hàng năm và xu hướng ngày càng tăng chắc chắn sẽ tiếp tục trong những năm tới.
PTFE là một vật liệu tổng hợp bền, bền, sáp, không bắt lửa được làm từ quá trình trùng hợp tetrafluoroetylen. Nó được nhận biết bởi bề mặt bóng và trơn, cũng như điểm nóng chảy cao và khả năng chống lại sự tấn công của hầu hết các loại hóa chất.
Cấu trúc hóa học của vật liệu Teflon tương tự như cấu trúc của Polyetylen (PE) , ngoại trừ các nguyên tử hydro được thay thế hoàn toàn bằng flo. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng PTFE và PE được chuẩn bị và sử dụng theo những cách hoàn toàn khác nhau.
Trong cấu trúc mô-đun của PTFE, kích thước của nguyên tử flo tạo thành một lớp vỏ đồng nhất và liên tục. Nó bao quanh các liên kết carbon, làm cho vật liệu PTFE kháng hóa chất tốt hơn và có độ ổn định tốt hơn. Ngoài ra, do tính đồng nhất của vỏ bọc flo, vật liệu PTFE trở nên trơ về điện.
PTFE lần đầu tiên được phát hiện bởi Tiến sĩ Plunkett của DuPont vào năm 1938; tuy nhiên, nó được biết đến là một khám phá “tình cờ”. Sau đó, vào năm 1947, Chemours đã đăng ký nhãn hiệu PTFE là “TeflonTM” và đưa nó ra thị trường. Sau đó, sự phát triển của các fluoropolyme khác bắt đầu.
Không còn nghi ngờ gì nữa, fluoropolymer là một loại nhựa có nhiều đặc tính. Tuy nhiên, việc phát hiện ra PTFE đã thay đổi toàn bộ hệ sinh thái của fluoropolyme và tăng lợi thế của chúng trong một số ứng dụng.
Tất cả fluorocarbons, bao gồm cả PTFE, có được các đặc tính của chúng từ tác động tổng hợp của các liên kết carbon-flo. Điểm nổi bật về tính chất của polytetrafluoroethylene là liên kết mạnh mà vật liệu Teflon có và hóa chất duy nhất có thể ảnh hưởng đến liên kết mạnh này là các kim loại có hoạt tính cao, chẳng hạn như kim loại kiềm.
Dưới đây là các tính chất chính của Teflon khiến nó trở thành vật liệu thương mại có giá trị.
PTFE là một fluoropolyme được đánh giá cao, và xét về khả năng chống lại các đặc tính hóa học, nhiệt độ và chống dính, nó là loại tốt nhất trong số tất cả các fluoropolyme. Ngoài ra, PTFE có những ưu điểm sau:
Do tính chất vật liệu của Teflon, nó có thể chịu được cả những môi trường khắc nghiệt nhất, khiến nó phù hợp với nhiều ứng dụng. Nó hoàn hảo để sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống, từ thiết bị nấu ăn đến lớp phủ thực phẩm, vỏ cảm biến nhiệt độ, con lăn băng tải và lớp phủ bề mặt chống dính.
Nó cũng rất thuận lợi trong ngành công nghiệp hóa chất vì nó có thể được sử dụng để sản xuất một số sản phẩm, từ miếng đệm đến bể chứa hóa chất và lớp lót tàu. Những lợi thế này cũng ảnh hưởng đến ngành y tế trong việc sản xuất các thiết bị chăm sóc sức khỏe bên trong và bên ngoài, như ống thông, ống tiêm, bình chứa sinh học và chỉ khâu. Tương tự như vậy, nó hấp dẫn một số ngành công nghiệp, bao gồm cả ngành điện.
Trước khi thảo luận về quá trình xử lý PTFE, chúng ta hãy xem các dạng khác nhau mà chúng có thể có. PTFE thường ở dạng hạt, dạng phân tán và dạng bột mịn.
Xử lý PTFE rất khó khăn và tốn kém, và điều này là do cấu trúc chuỗi polyme cứng nhắc của nó. Nó có nhiệt độ nóng chảy cao và độ nhớt nóng chảy cao, gây khó khăn cho việc xử lý thông qua các phương pháp thông thường - ép phun và ép đùn. Kỹ thuật xử lý của nó tương đương với kỹ thuật luyện kim bột hơn là xử lý nhựa thông thường. Các kỹ thuật xử lý bao gồm:
Các tính chất vật liệu PTFE có tác động đáng kể đến kỹ thuật xử lý. Và trong một số ứng dụng cụ thể khi đặc tính PTFE không phù hợp, các fluoropolyme khác sẽ được yêu cầu.
Các hợp chất PTFE có nghĩa là việc thêm chất độn hoặc các chất phụ gia khác để cải thiện các đặc tính của PTFE nguyên chất. Với việc bao gồm những thứ này, các tính chất cơ học của PTFE có thể được tăng cường, do đó làm giảm rão và mài mòn. Các chất độn phổ biến được sử dụng để tăng cường các đặc tính của PTFE là sợi thủy tinh, carbon, sợi carbon, than chì, đồng, molybdenum disulphide (MoS2) và PEEK.
Sợi thủy tinh làm giảm nhiệt độ thấp và cao của vật liệu PTFE. Số lượng được thêm vào có thể lên tới 40%. Nó cải thiện khả năng chống mài mòn, độ bền nén, khả năng chống hóa chất và khả năng chống dão. Các hợp chất PTFE chứa đầy thủy tinh hoạt động rất tốt trong môi trường oxy hóa.
Carbon làm giảm độ rão của PTFE, cải thiện độ dẻo dai và nâng cao tính dẫn điện & nhiệt của nó. Nó cung cấp hệ số ma sát thấp trong các ứng dụng nước khô, hơi nước và khả năng chống lại hóa chất. Hợp chất này phù hợp nhất cho các mục đích không cần bôi trơn, chẳng hạn như vòng piston trong xi lanh máy nén. Các hợp chất chứa đầy carbon có thể được tạo ra để có khả năng chống mài mòn cao hơn bằng cách trộn chúng với than chì. Có thể thêm tới 35% carbon.
Sợi carbon làm giảm rão, tăng độ cứng, đồng thời tăng mô đun uốn và nén. Không giống như sợi thủy tinh, sợi carbon có khả năng chống lại axit flohydric và có bazơ mạnh. Hệ số giãn nở nhiệt của các hợp chất PTFE sợi carbon thấp hơn và có độ dẫn nhiệt cao. Loại hợp chất PTFE này là hoàn hảo cho bộ giảm xóc, máy bơm nước và các bộ phận khác của xe. Có thể thêm tới 30% sợi carbon.
Hợp chất PTFE chứa than chì giúp cải thiện khả năng chống mài mòn, giảm ma sát và tăng tính chất trượt đối với kim loại mềm – tính trơ hóa học. Ngoài ra, nó cải thiện khả năng chịu nhiệt độ theo một cách nào đó. Có thể thêm tới 25% than chì vào các hợp chất PTFE.
Các hợp chất PTFE chứa đầy đồng có độ dẫn điện và nhiệt cao, khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong các ứng dụng mà một bộ phận phải chịu tải ở nhiệt độ cao. Chúng cải thiện độ bền nén, khả năng chống mài mòn, độ dẫn nhiệt cao và khả năng chống mài mòn. Có thể thêm tới 60% đồng vào các hợp chất PTFE.
Các hợp chất PTFE chứa đầy molybdenum disulphide (MoS2) đã tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn. Chúng cũng có đặc tính trượt tăng và giảm ma sát. Có thể thêm tới 5% molybdenum disulphide (MoS2) vào các hợp chất PTFE.
Các hợp chất PTFE chứa đầy PEEK, được hưởng lợi từ việc tăng khả năng chịu nhiệt, đặc tính trượt và độ bền bề mặt. Chúng có những đặc tính vượt trội trong các ứng dụng động. Có thể thêm tới 20% vào các hợp chất PTFE.
Nói chung, tác dụng của các hợp chất PTFE chứa đầy chất độn hoặc chất phụ gia bao gồm:
Dẫn đến các đặc tính nổi bật của PTFE ở nhiệt độ thấp và cao.
Tăng độ xốp của các hợp chất PTFE, và sau đó ảnh hưởng đến tính chất điện. Độ bền điện môi giảm, trong khi hằng số điện môi và hệ số tiêu tán tăng.
Loại chất độn hoặc chất phụ gia được sử dụng có tác động đáng kể đến tính chất hóa học của PTFE. Thông thường, tính chất hóa học của các hợp chất PTFE được lấp đầy có chất lượng giảm khi so sánh với các tính chất của nhựa không được lấp đầy.
Tính dẫn điện và dẫn nhiệt của PTFE cũng bị ảnh hưởng bởi chất độn và chất phụ gia.
Như nó đã được làm rõ một cách nghiêm túc trong bài đăng này, các thuộc tính của Teflon rất nhiều, điều này khiến chúng có thể áp dụng cho một số lĩnh vực. Trong vài đoạn tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về một số ứng dụng của polytetrafluoroethylene.
Cách điện của hệ thống dây điện trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, điện tử và máy tính, chẳng hạn như dây nối và cáp đồng trục là cách sử dụng phổ biến nhất của PTFE vì nó chiếm gần một nửa tổng sản lượng.
PTFE rất thích hợp cho lĩnh vực này vì nó có các đặc tính điện môi vượt trội, đặc biệt là sự phân tán vận tốc nhóm thấp, đáng chú ý là ở tần số vô tuyến cao, làm cho nó trở thành chất cách điện tốt trong các cụm đầu nối và cáp, cũng như bảng mạch in được sử dụng ở tần số vi sóng.
Điều này, kết hợp với đặc tính nhiệt độ nóng chảy cao, làm cho nó trở thành một chất thay thế hiệu suất cao tuyệt vời cho polyetylen yếu hơn, có độ phân tán cao hơn và điểm nóng chảy thấp hơn thường được sử dụng trong các ứng dụng chi phí thấp.
Nhiều ô tô sử dụng các bộ phận PTFE, đặc biệt là trong các hệ thống phanh hơi, nơi cần có cấu trúc ống bện quá mức. Nó cũng lý tưởng để sử dụng ở mép ngoài của máy nén khí và điều này là do PTFE có thể chịu được nhiệt độ cực cao. Vật liệu Teflon cũng giúp ngăn chặn sự lắng đọng của các hạt carbon, khiến nó trở nên hữu ích trong một số ứng dụng ô tô.
Trong ngành hàng không vũ trụ, các bộ phận chính như ống mềm, ống thủy lực và ống xăng đều được làm bằng PTFE. Hầu hết, chúng được bện bằng Kevlar để tăng khả năng bảo vệ. PTFE cũng được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu tôi luyện nhiệt, chẳng hạn như nước, rượu, dầu và xăng. Bạn cũng sẽ tìm thấy nó trong các hệ thống khí nén và thủy lực thường được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.
Hơn nữa, trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, màng PTFE thường được sử dụng trong chế tạo vật liệu tổng hợp sợi carbon và vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh. Màng PTFE được sử dụng như một rào cản giữa phần carbon hoặc sợi thủy tinh được sản xuất với các vật liệu thông hơi và đóng bao được sử dụng để đóng gói liên kết. Lớp phim này ngăn không cho các vật liệu phi sản xuất dính vào thành phần đang được chế tạo, vốn thường bị dính do các cọc carbon-than chì hoặc sợi thủy tinh đã được làm sẵn trước với nhựa bismaleimide.
PTFE thường được sử dụng làm lớp lót trong các ống chuyển hóa chất, khe co giãn và dây chuyền trao đổi sản phẩm, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến axit, kiềm hoặc các hóa chất khác. Nó cũng được tìm thấy trong các hệ thống lạnh và đường ống dẫn hơi nước.
Teflon PTFE thường thay thế các ống thép không gỉ, lượn sóng. Và điều này chỉ là do xếp hạng nhiệt độ cao và không phản ứng cực cao của PTFE. Đặc tính không ma sát của nó cho phép chất lỏng có độ nhớt cao chảy tự do hơn và nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng như dây phanh.
Bất kỳ ai có ít kinh nghiệm nấu ăn nhất đều biết rằng thức ăn có xu hướng dính vào nồi, chảo và các bề mặt tương tự khác.
Trước đây, dầu và bình xịt được sử dụng để loại bỏ tất cả dấu vết của thức ăn khỏi dụng cụ nhà bếp, nhưng kể từ khi các đặc tính của vật liệu Teflon được phát hiện bao gồm khả năng chống dính, nó đã được sử dụng trong sản xuất dụng cụ nhà bếp. Sự ra đời của các dụng cụ nhà bếp được xử lý bằng PTFE đã mang đến cho các đầu bếp một sự lựa chọn mới. Dụng cụ nấu được phủ PTFE tạo ra một bề mặt chống dính cho phép thức ăn dễ dàng trượt ra ngoài.
Hơn nữa, PTFE có thể chịu được nhiệt độ cao mà không làm mất đi các đặc tính ban đầu của nó. Chúng chỉ bị phân hủy ở nhiệt độ cao cao hơn nhiệt độ dự kiến trong môi trường chuẩn bị thực phẩm. Tính năng này của PTFE rất có giá trị trong các nhà hàng thức ăn nhanh hoặc bất kỳ cơ sở nào khác mà thức ăn phải được chuẩn bị nhanh chóng. Với điều này, nồi và chảo chỉ cần rửa tối thiểu để sử dụng lại.
Các bộ phận của máy có thể khó duy trì trong điều kiện làm việc tốt vì chúng bị ăn mòn và không sử dụng được theo thời gian. Trên thực tế, chỉ riêng thời gian trôi qua thôi cũng đủ khiến bất kỳ máy móc đắt tiền nào bị hư hỏng. Nhưng PTFE giúp ngăn ngừa loại hư hỏng này và kéo dài tuổi thọ hoạt động của máy.
Bí mật của điều này nằm ở khả năng bôi trơn của Teflon. Khi một số bộ phận chuyển động của máy tiếp xúc với nhau, chúng có xu hướng tạo ra nhiều ma sát. Nếu điều này không được kiểm soát, nó có thể dẫn đến thiệt hại lớn theo thời gian. Nhưng Teflon giúp giảm thiểu ma sát ở một mức độ nào đó, giúp ngăn ngừa hao mòn.
PTFE hoàn hảo để chế tạo các bộ phận của máy, như bánh răng, ống lót, khớp nối, tấm trượt, lớp lót ống, ổ trục, O-Ring và lưỡi cưa vì chất lượng ma sát cực kỳ thấp của nó. Trong hoạt động của các bộ phận này, chắc chắn sẽ có nhiều chuyển động trượt, nhưng đặc tính ma sát thấp và tự bôi trơn của PTFE làm giảm tất cả các tác động xấu có thể xảy ra, do đó kéo dài tuổi thọ của máy.
Các sản phẩm PTFE đã có mặt trên thị trường hơn 30 năm trong cả ngành y tế trong và ngoài nước. Trên thực tế, các sản phẩm PTFE đã được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực phẫu thuật và nó là vật liệu hàng đầu thế giới được sử dụng trong việc quản lý các mảnh ghép.
Ngoài ra, lớp phủ PTFE rất quan trọng vì chúng mang lại khả năng bịt kín, độ bền và tính đơn giản khi làm sạch và thanh lọc các hệ thống y tế.
Tất cả các vật liệu được sử dụng trong ngành y tế đều phải đáp ứng các tiêu chuẩn rất cao vì ở một mức độ nào đó, chúng có sức mạnh đối với sự sống và cái chết. Tuy nhiên, PTFE không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn này mà còn vượt qua chúng. Tính trơ về mặt hóa học của PTFE khiến nó trở nên lý tưởng để chế tạo các bộ phận cơ thể nhân tạo.
Giống như PTFE áp dụng cho một số lĩnh vực, nó cũng được sử dụng để sản xuất một số sản phẩm. Một vài trong số họ được thảo luận dưới đây.
Phớt PTFE được thiết kế để có bề mặt trơn, khiến chúng trở nên lý tưởng để làm kín trong các hệ thống chuyển động như đầu dò khối phổ kế và van.
Phớt PTFE có khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt, áp suất cao và chạy khô mà các vật liệu và chất đàn hồi khác không phù hợp. Điều này chủ yếu là do các đặc tính của PTFE – ma sát thấp, kháng hóa chất, không dính và nhiệt độ. Ngoài ra, chúng có độ bền cao và có khả năng chống rách và mài mòn. Chúng có thể được sử dụng trong một số ngành công nghiệp, bao gồm thực phẩm và đồ uống, hàng không vũ trụ và dược phẩm.
Giống như hầu hết các O-Ring khác, O-Ring PTFE bịt kín bề mặt tiếp xúc nơi hai bộ phận tiếp xúc. Chúng thường được sử dụng xung quanh ống mềm, đường ống và bất kỳ ống vận chuyển chất lỏng nào khác. Chúng có khả năng dễ dàng trượt qua các đoạn hình trụ vì thiết kế hình vòng của chúng. Trong khi hầu hết các O-Ring có thể chịu ít nhất một số nhiệt, thì các O-Ring PTFE có khả năng chịu nhiệt rất cao. Chúng có thể chịu được nhiệt độ lên tới 350 độ F mà không bị mất chức năng.
O-Ring PTFE cũng có hệ số ma sát thấp. Do đó, chúng sẽ gây hư hỏng cho ống mềm và đường ống, vì vậy sẽ an toàn khi sử dụng O-Ring PTFE cùng với chúng. Ngoài ra, chúng có thể chịu được áp suất thấp và trung bình một cách hoàn hảo mà không bị rò rỉ.
Các vòng dẫn hướng PTFE được thiết kế để ngăn các bộ phận kim loại tiếp xúc với nhau và chúng cũng hấp thụ các lực cắt xảy ra. Chúng rất bền với tất cả các loại phương tiện, khiến chúng phù hợp với một số ứng dụng, chẳng hạn như chất lỏng thủy lực gốc dầu khoáng, chất lỏng thủy lực chống cháy, chất lỏng thủy lực thân thiện với môi trường và nhũ tương dầu-nước.
Vòng dẫn hướng PTFE có khả năng trượt tuyệt vời, tính năng chạy khẩn cấp tuyệt vời và khả năng chống mài mòn cao. Chúng cũng hỗ trợ giảm rung động cơ học.
Chất cách điện thường được làm bằng PTFE do tính chất điện môi đặc biệt của nó, đặc biệt là ở tần số radar và vi sóng cao. Chất cách điện PTFE có khả năng chịu được nhiệt độ từ -180 độ C đến +260 độ C. Đó là một chất thay thế hiệu suất cao cho polyetylen, yếu hơn và có điểm nóng chảy thấp hơn. Trên thực tế, rất nhiều vật liệu khác không thể chịu được mức nhiệt độ như vậy.
Chất cách điện PTFE có hệ số ma sát thấp nhất so với bất kỳ chất rắn nào và có khả năng chống nước; chúng cực kỳ chịu được thời tiết và không dính, làm cho chúng trở thành thiết bị cách điện tốt nhất hiện có trên thị trường.
Mặc dù PTFE có rất nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng có một số nhược điểm đáng kể mà người ta nên chú ý:
PTFE là loại tốt nhất trong tất cả các fluoropolyme. Trên thực tế, nó làm cho các vật liệu fluoropolymer khác trở nên ứng dụng hơn, mặc dù nó là một loại nhựa kỳ lạ vì nó có cả đặc điểm của nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn. Nó là một vật liệu nhiệt dẻo, nhưng một khi đã được đúc thì không thể tái chế được.
Nhưng điều này không ngăn nó trở thành một polyme tuyệt vời vì nó có một số đặc tính nổi bật mà nhiều polyme thiếu, chẳng hạn như hệ số ma sát thấp, khả năng chịu được nhiệt độ cao và thấp, tính chất điện môi, khả năng chống hóa chất, va đập, v.v. đặc trưng. Và tất cả những điều này đã làm cho Teflon PTFE có tính ứng dụng cao trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm dược phẩm, hàng không vũ trụ, ô tô, dụng cụ nhà bếp, v.v.
Phớt chắn dầu NOK TC có tác dụng ngăn chặn sự rò rỉ của dầu và sự xâm nhập của chất bẩn vào bên trong máy. Bài viết dưới đây cung cấp bảng tra kích thước thông dụng của phớt chắn dầu NOK loại TC
