علاقة خاصية هيكل PTFE

إحدى الطرق لفهم تأثير الفلور هي استكشاف الاختلافات بين البولي إيثيلين الخطي (PE) وPTFE وهو البوليمر الفلوري النهائي من حيث الخصائص والخصائص.

هناك اختلافات مهمة بين خصائص PE وخصائص PTFE:

• * PTFE هو أحد البوليمرات ذات الطاقة السطحية الأقل
• *PTFE هو البوليمر الأكثر مقاومة كيميائيًا
• *PTFE هي واحدة من البوليمرات الأكثر استقرارًا حرارياً
• *نقطة الانصهار والجاذبية النوعية لـ PTFE هي أكثر من ضعف تلك الخاصة بالبولي إيثيلين

تُعزى اختلافات PTFE وPE إلى الاختلافات في روابط CeF وCeH.تؤدي الاختلافات في الخصائص الإلكترونية وأحجام F وH إلى الملاحظات التالية:

• *F هو العنصر الأكثر سالبية كهربية بين جميع العناصر (4 بولينج)
• *يحتوي F على أزواج إلكترونات غير مشتركة
• *يتم تحويل F بسهولة أكبر إلى Fe
• *قوة السندات لـ CeF أعلى من CeH
• *F أكبر من H

تكون السالبية الكهربية للكربون عند 2.5 بولينج أعلى إلى حد ما من السالبية الكهربية للهيدروجين وأقل من السالبية الكهربية للفلور.وبالتالي، فإن قطبية رابطة CeF تكون معاكسة لقطبية رابطة CeH، وتكون رابطة CeF أكثر استقطابًا.في رابطة CeF، يكون طرف الفلور للرابطة مشحونًا سالبًا مقارنة برابطة CeH التي يكون فيها الكربون مشحونًا سالبًا.

يؤثر الاختلاف في قطبية الرابطة بين CeH وCeF على الاستقرار النسبي لمطابقة سلسلتي البوليمر.تتم تبلور البولي إيثيلين في شكل مستو ومتحول.يمكن إجبار PTFE على مثل هذا التشكل عند ضغط مرتفع للغاية.يتبلور PTFE، أقل من 19 درجة مئوية، على شكل حلزون مع 0.169 نانومتر لكل مسافة تكرار: يستغرق الأمر 13 ذرة C لإكمال 180 دورة.فوق 19 درجة مئوية، تزيد مسافة التكرار إلى 0.195 نانومتر مما يعني أنه يلزم 15 ذرة كربون للدورة 180.عند درجة حرارة أعلى من 19 درجة مئوية، تكون السلاسل قادرة على الإزاحة الزاوية، والتي تزيد عن 30 درجة مئوية حتى تصل إلى نقطة الانصهار (327 درجة مئوية).

يؤدي استبدال F بـ H في رابطة CeH إلى زيادة قوة الرابطة بشكل كبير من 99.5 كيلو كالوري/مول لرابطة CeH إلى 116 كيلو كالوري/مول لرابطة CeF.وبالتالي، فإن الاستقرار الحراري والمقاومة الكيميائية لـ PTFE أعلى من PE لأن هناك حاجة إلى المزيد من الطاقة لكسر رابطة CeF.إن قطبية وقوة رابطة CeF تجعل آلية تجريد ذرة F للتفرع صعبة.في المقابل، يمكن تصنيع البولي إيثيلين عالي التشعب (> 8 فروع لكل 100 ذرة كربون).آلية التفرع كأداة لضبط البلورة ليست عملية بالنسبة لـ PTFE.بدلًا من ذلك، يجب بلمرة المونومرات ذات المجموعات المعلقة باستخدام TFE.

تتراوح درجة تبلور PTFE غير المنصهر أبدًا بين 92e98%، وهو ما يتوافق مع هيكل السلسلة غير المتفرعة.FEP، وهو بوليمر مشترك من TFE وHFP، لديه بلورة مبلمرة بنسبة 40e50%.في FEP، ترتبط مجموعة CF3 المعلقة بكربون ثلاثي أقل استقرارًا حراريًا من ذرات الكربون الأولية والثانوية.تشير منحنيات التحلل إلى درجات حرارة بداية التحلل تبلغ 300 درجة مئوية لـ FEP (فقدان الوزن بنسبة 0.02%) و425 درجة مئوية لـ PTFE (فقدان الوزن بنسبة 0.03%).