PTFE (Polytetrafluoroethylene) là một loại polymer fluorocarbon tổng hợp có cấu trúc đặc biệt, thường được biết đến dưới tên thương mại phổ biến là Teflon. Nó là một trong những loại nhựa kỹ thuật có tính trơ hóa học cao, hệ số ma sát thấp và khả năng chịu nhiệt xuất sắc, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1938 bởi nhà hóa học Roy Plunkett khi làm việc cho hãng DuPont.
Thành phần cấu tạo của PTFE
PTFE được tạo thành từ các đơn vị tetrafluoroethylene (C₂F₄) liên kết với nhau theo cấu trúc chuỗi dài. Trong mỗi mắt xích, nguyên tử carbon được bao quanh hoàn toàn bởi nguyên tử fluor, tạo ra một chuỗi polymer có tính ổn định rất cao.
- Công thức phân tử là (C₂F₄)ₙ.
- Cấu trúc phân tử là dây chuỗi dài các nguyên tử carbon liên kết đơn với nhau, mỗi nguyên tử carbon liên kết với hai nguyên tử fluor.
- Đặc điểm cấu trúc là chuỗi phân tử dài, bền vững, bao bọc bởi fluor → tạo nên tính trơ và chống ăn mòn tuyệt vời.
Tính chất và ứng dụng của PTFE
Tính chất PTFE
|
Thuộc tính |
PTFE ở 20 °C |
|
Mật độ |
2.13 – 2.23 g/cm³ |
|
Mô đun đàn hồi (Elastic Modulus) |
0.4 – 0.75 GPa |
|
Độ giãn dài (Elongation) |
350 – 550 % |
|
Giới hạn chảy (Yield Strength) |
20 – 35 MPa |
|
Nhiệt độ nóng chảy (Melting Point) |
325 – 335 °C |
|
Hệ số giãn nở nhiệt (Coefficient of Thermal Expansion) |
1 – 2 x 10⁻⁴ /K |
|
Nhiệt độ sử dụng tối đa (Max Service Temperature) |
260 °C |
|
Độ dẫn nhiệt (Thermal Conductivity) |
0.25 W/(m·K) |
|
Nhiệt dung riêng (Specific Heat Capacity) |
1000 J/(kg·K) |
|
Khả năng chống cháy (Flammability) |
V0 UL 94 (Chống cháy) |
|
Hằng số điện môi (Dielectric Constant) |
2.1 |
|
Cường độ điện môi (Dielectric Strength) |
20 – 48 kV/mm |
|
Điện trở suất (Electrical Resistivity) |
1 – 1000 x 10¹⁵ Ω·m |
Ứng dụng của PTFE
|
Lĩnh vực |
Ứng dụng cụ thể |
|
Gia dụng |
Chống dính trong nồi, chảo, khuôn nướng |
|
Công nghiệp |
Lót ống, ron, vòng đệm, băng tải chịu hóa chất và nhiệt độ |
|
Dược phẩm, Y tế |
Làm lớp phủ cho thiết bị y tế, ống dẫn, bơm hóa chất |
|
Điện, điện tử |
Vật liệu cách điện trong dây cáp, tấm mạch, linh kiện điện tử |
|
Hóa chất, Thực phẩm |
Vật liệu chứa, vận chuyển các chất hóa học ăn mòn, thiết bị xử lý thực phẩm |
Ưu điểm của PTFE
- Cách điện tốt, phù hợp với các thiết bị điện, điện tử nhờ khả năng cách điện cao và ổn định trong môi trường khắc nghiệt.
- Độ ma sát thấp, giúp giảm tiêu hao năng lượng và mài mòn trong các ứng dụng cơ khí, thiết bị chuyển động.
- Chống mài mòn hiệu quả, có thể hoạt động bền bỉ trong môi trường có ma sát và hóa chất ăn mòn.
- Chịu được nhiệt độ cao, hoạt động ổn định trong dải nhiệt rộng từ -200°C đến +260°C.
- An toàn thực phẩm, đã được FDA công nhận và sử dụng trong các ứng dụng chế biến và bảo quản thực phẩm.
Sự khác biệt giữa PTFE với Teflon
|
Tiêu chí |
PTFE |
Teflon |
|
Tên gọi |
Tên hóa học (Polytetrafluoroethylene) |
Tên thương mại (được DuPont đăng ký) |
|
Nguồn gốc |
Dạng polymer nguyên bản |
Nhãn hiệu đại diện cho các sản phẩm chứa PTFE |
|
Phạm vi |
Được sử dụng bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau |
Chỉ thuộc quyền sở hữu và sử dụng của DuPont |
|
Tính chất vật lý |
Không thay đổi, là bản chất của vật liệu |
Tùy thuộc vào loại sản phẩm Teflon mà có tính chất phụ |
|
Ứng dụng phổ biến |
Công nghiệp, cách điện, y tế, chống ăn mòn |
Chủ yếu nổi tiếng với ứng dụng chống dính gia dụng |
PTFE là một vật liệu ưu việt với khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn và cách điện vượt trội, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống. Nhờ những đặc tính độc đáo và độ an toàn cao, PTFE ngày càng trở thành lựa chọn lý tưởng trong các giải pháp kỹ thuật và sản phẩm tiêu dùng hiện đại.
