PTFE యొక్క ఉత్పత్తి ప్రక్రియ

టెట్రాఫ్లోరోఎథైలీన్‌ను మొదటిసారిగా 1933లో తయారు చేశారు. ప్రస్తుత వాణిజ్య సంశ్లేషణ ఫ్లోర్స్‌పార్, సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ మరియు క్లోరోఫామ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.

PTFE పాలిమర్ యొక్క ప్రాథమిక ఉత్పత్తి ప్రక్రియ:

PTFE పాలిమర్/రెసిన్ తయారీ ప్రాథమికంగా రెండు దశల్లో జరుగుతుంది.మొదట, TFE మోనోమర్ సాధారణంగా కాల్షియం ఫ్లోరైడ్ (ఫ్లోరోస్పార్), సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ & క్లోరోఫామ్ యొక్క సంశ్లేషణ ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది మరియు తరువాత TFE యొక్క పాలిమరైజేషన్ PTFEని రూపొందించడానికి జాగ్రత్తగా నియంత్రించబడిన పరిస్థితులలో నిర్వహించబడుతుంది.స్థిరమైన & బలమైన CF బంధాల ఉనికి కారణంగా, PTFE మాలిక్యూల్ అత్యుత్తమ రసాయన జడత్వం, అధిక ఉష్ణ నిరోధకత & విశేషమైన విద్యుత్ ఇన్సులేషన్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది;అద్భుతమైన ఘర్షణ లక్షణాలతో పాటు.

TFE యొక్క శుద్దీకరణ:

పాలిమరైజేషన్ కోసం స్వచ్ఛమైన మోనోమర్ అవసరం.మలినాలను కలిగి ఉంటే అది తుది ఉత్పత్తిని ప్రభావితం చేస్తుంది.ఏదైనా హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్‌ను తొలగించడానికి గ్యాస్ మొదట స్క్రబ్ చేయబడి, ఇతర మలినాలను వేరు చేయడానికి స్వేదనం చేయబడుతుంది.

TFE యొక్క పాలిమరైజేషన్:

స్వచ్ఛమైన నిరోధించబడని టెట్రాఫ్లోరోఎథిలిన్ హింసతో పాలిమరైజ్ చేయగలదు, ప్రారంభంలో గది ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా.0.2 భాగాలు అమ్మోనియం పెర్సల్ఫేట్, 1.5 భాగాలు బోరాక్స్ మరియు 100 భాగాల నీరు మరియు 9.2 pHతో కూడిన ద్రావణంతో క్వార్టర్-నిండిన వెండి పూతతో కూడిన రియాక్టర్.రియాక్టర్ మూసివేయబడింది;ఖాళీ చేయబడింది మరియు మోనోమర్ యొక్క 30 భాగాలు లోపలికి అనుమతించబడ్డాయి. రియాక్టర్ 80 ° C వద్ద ఒక గంట పాటు కదిలించబడింది మరియు శీతలీకరణ తర్వాత పాలిమర్ యొక్క 86% దిగుబడిని ఇచ్చింది. PTFE వాణిజ్యపరంగా రెండు ప్రధాన ప్రక్రియల ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది, ఒకటి 'గ్రాన్యులర్' అని పిలవబడుతుంది. పాలిమర్ మరియు రెండవది చాలా సూక్ష్మమైన కణ పరిమాణం మరియు తక్కువ పరమాణు బరువు కలిగిన పాలిమర్ యొక్క వ్యాప్తికి దారి తీస్తుంది.రెండోది ఉత్పత్తి చేసే ఒక పద్ధతిలో 0.1°% సజల డిస్సినిక్ యాసిడ్ పెరాక్సైడ్ ద్రావణాన్ని ఉపయోగించడం జరిగింది.ప్రతిచర్యలు 90 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రత వద్ద జరిగాయి.

మరొక పద్ధతులు:

ఎలెక్ట్రిక్ ఆర్క్ ప్రభావంతో TFE యొక్క కుళ్ళిపోవడం.పెరాక్సైడ్ ఇనిషియేటర్లను ఉపయోగించి ఎమల్షన్ పద్ధతి ద్వారా పాలిమరైజేషన్ నిర్వహించబడుతుంది ఉదా H2O2 (హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్) మరియు ఫెర్రస్ సల్ఫేట్.కొన్ని సందర్భాల్లో ఆక్సిజన్‌ను ఇనిషియేటర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.

PTFE యొక్క నిర్మాణం మరియు లక్షణాలు:

PTFE యొక్క రసాయన నిర్మాణం ఏ శాఖ లేకుండానే C– F2 – C– F2 యొక్క లీనియర్ పాలిమర్ & PTFE యొక్క అత్యుత్తమ లక్షణాలు బలమైన & స్థిరమైన కార్బన్ – ఫ్లోరిన్ బంధంతో అనుబంధించబడ్డాయి.

పాలిటెట్రాఫ్లోరోఎథైలీన్ అనేది ఒక లీనియర్ పాలిమర్.పాలిథిలిన్ యొక్క అణువు స్ఫటికాకార జోన్‌లో ప్లానర్ జిగ్‌జాగ్ రూపంలో ఉండగా, ఫ్లోరిన్ అణువులు హైడ్రోజన్ కంటే పెద్దవి కావడం వల్ల PTFEతో ఇది పూర్తిగా అసాధ్యం.పర్యవసానంగా, అణువు కార్బన్-కార్బన్ అస్థిపంజరం చుట్టూ సర్పిలాకారంలో గట్టిగా ప్యాక్ చేయబడే ఫ్లోరిన్ అణువులతో ఒక వక్రీకృత జిగ్‌జాగ్‌ను తీసుకుంటుంది.స్పైరల్ యొక్క పూర్తి మలుపులో 19°C కంటే తక్కువ 26 కార్బన్ అణువులు మరియు దాని పైన 30°C ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1% వాల్యూమ్ మార్పుతో కూడిన పరివర్తన స్థానం ఉంటుంది.ఫ్లోరిన్ అణువుల యొక్క కాంపాక్ట్ ఇంటర్‌లాకింగ్ గొప్ప దృఢత్వం యొక్క అణువుకు దారి తీస్తుంది మరియు ఈ లక్షణం అధిక స్ఫటికాకార ద్రవీభవన స్థానం మరియు పాలిమర్ యొక్క ఉష్ణ రూప స్థిరత్వానికి దారితీస్తుంది.

PTFE అణువుల మధ్య అంతర పరమాణు ఆకర్షణ చాలా చిన్నది, కంప్యూటెడ్ ద్రావణీయత పరామితి 12.6 (MJ/m3)1/2 బల్క్‌లోని పాలిమర్‌కు అధిక దృఢత్వం మరియు తన్యత బలం ఉండదు, ఇది తరచుగా అధిక మృదుత్వంతో కూడిన పాలిమర్‌లతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.కార్బన్-ఫ్లోరిన్ బంధం చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది.ఇంకా, ఒకే కార్బన్ పరమాణువుకు రెండు ఫ్లోరిన్ పరమాణువులు జతచేయబడిన చోట C-F బాండ్ దూరం 1.42 A నుండి 1.35 A వరకు తగ్గుతుంది. ఫలితంగా బాండ్ బలాలు 504 kJ/మోల్ వరకు ఉండవచ్చు.ప్రస్తుతం ఉన్న ఏకైక ఇతర బంధం స్థిరమైన C–C బంధం కాబట్టి, PTFE దాని స్ఫటికాకార ద్రవీభవన స్థానం 327°C కంటే ఎక్కువ వేడిచేసినప్పుడు కూడా చాలా అధిక ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది.దాని అధిక స్ఫటికీకరణ మరియు నిర్దిష్ట పరస్పర చర్య యొక్క అసమర్థత కారణంగా, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రావకాలు లేవు.ద్రవీభవన స్థానానికి చేరుకునే ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్రతి-ఫ్లోరినేటెడ్ కిరోసిన్ వంటి నిర్దిష్ట ఫ్లోరినేటెడ్ ద్రవాలు పాలిమర్‌ను కరిగిస్తాయి.

PTFE యొక్క లక్షణాలు పాలిమర్ రకం మరియు ప్రాసెసింగ్ పద్ధతిపై ఆధారపడి ఉంటాయి.పాలిమర్ కణ పరిమాణం మరియు/లేదా పరమాణు బరువులో తేడా ఉండవచ్చు.కణ పరిమాణం ప్రాసెసింగ్ కేసు మరియు తుది ఉత్పత్తిలోని శూన్యాల పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, అయితే పరమాణు బరువు స్ఫటికాకారతను ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు అందువల్ల అనేక భౌతిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది.ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులు స్ఫటికీకరణ మరియు శూన్య కంటెంట్ రెండింటినీ కూడా ప్రభావితం చేస్తాయి.

వాణిజ్య పాలిమర్‌ల యొక్క బరువు సగటు పరమాణు బరువులు చాలా ఎక్కువగా కనిపిస్తాయి మరియు 400000 నుండి 9000000 పరిధిలో ఉంటాయి. ICI నివేదిక ప్రకారం వాటి పదార్థాలు 500000 నుండి 5000000 పరిధిలో పరమాణు బరువును కలిగి ఉంటాయి మరియు తయారు చేయబడినట్లుగా 94~ కంటే ఎక్కువ శాతం స్ఫటికీకరణను కలిగి ఉంటాయి.ఫాబ్రికేటెడ్ భాగాలు తక్కువ స్ఫటికాకారంగా ఉంటాయి.తుది ఉత్పత్తి యొక్క స్ఫటికీకరణ స్థాయి ప్రాసెసింగ్ ఉష్ణోగ్రతల నుండి శీతలీకరణ రేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.స్లో కూలింగ్ అధిక స్ఫటికాకారానికి దారి తీస్తుంది, వేగవంతమైన శీతలీకరణ వ్యతిరేక ప్రభావాన్ని ఇస్తుంది.తక్కువ పరమాణు బరువు పదార్థాలు కూడా మరింత స్ఫటికాకారంగా ఉంటాయి.

సూక్ష్మ కణ పరిమాణం మరియు తక్కువ పరమాణు బరువు కలిగిన డిస్పర్షన్ పాలిమర్, వంగడానికి చాలా మెరుగైన ప్రతిఘటనతో మరియు స్పష్టంగా అధిక తన్యత బలాన్ని కలిగి ఉంటుందని గమనించవచ్చు.ప్రాసెసింగ్ సమయంలో పాలిమర్ ద్రవ్యరాశిలో ఫైబర్ లాంటి నిర్మాణాలు ఏర్పడటం ద్వారా ఈ మెరుగుదలలు కనిపిస్తాయి.