Fluoropolymere: Die Premierwahl für chemisch beständige Kunststoffe

Suchen Sie eine Gruppe außergewöhnlich chemisch beständiger Kunststoffe? Sehen Sie sich Fluoropolymere an. Diese fluorcarbonbasierten Kunststoffe bestehen aus multiplen starken Kohlenstoff-Fluor-Bindungen. Diese Kohlenstoff-Fluor-Bindung, kurz „C-F“ genannt, ist eine der stärksten Einzelbindungen, die der Wissenschaft bekannt sind. Die Vielzahl an C-F-Bindungen in Fluoropolymeren verleiht diesen Kunststoffen außergewöhnliche Resistenz gegen Lösungsmittel, Säuren und Basen.

Fluoropolymere wurden 1938 zufällig entdeckt, als Roy Plunkett bei DuPont mit Tetrafluorethylen-Gas experimentierte. Er stellte versehentlich PTFE (Polytetrafluorethylen) her, allgemein bekannt als Teflon®. Seit diesem glücklichen Tag wurden viele Fluoropolymere entwickelt, einschließlich PVDF (Polyvinylidendifluorid); ETFE (Polyethylentetrafluorethylen); FEP (Fluoriertes Ethylen Propylen); PFA (Perfluoralkoxy); ECTFE (Ethylen-Chlortrifluorethylen) und PCTFE (Polychlortrifluorethylen).

Selbst Nicht-Kunststoffexperten haben Teflon® wahrscheinlich in Aktion gesehen, auch wenn sie es nicht realisieren, da das Material häufig zum Beschichten antihaftbeschichteter Kochgeschirr verwendet wird. Mit hoher Hitzebeständigkeit, exzellenter chemischer Beständigkeit und sehr niedrigem Reibungskoeffizienten ist dieser Kunststoff für diesen Zweck bestens geeignet. (Obwohl Teflon® ein beeindruckendes Material ist, rate ich Ihnen, nicht zu verrückt mit Ihrem Kochgeschirr zu werden. Wie der Autor persönlich erlebte, schmelzen Teflon®-Spachteln und Kochlöffel, wenn sie über offener Flamme gelassen werden. Sagen wir, die offene Flamme eines Gasherds. Aber das ist eine Geschichte für einen anderen Tag…) Aber es gibt so viel mehr zur Geschichte der Fluoropolymere als Töpfe und Pfannen.

Fluoroplaste sind resistent gegen eine extensive Liste von Chemikalien bei Temperaturen zwischen 20 °C/68 °F und 212 °C/100 °F einschließlich:

Einige der spezifischen Chemikalien, die Fluoropolymere widerstehen können, umfassen:

Und es gibt viele mehr. Die außergewöhnliche chemische Beständigkeit von Fluoropolymeren macht sie ideal für viele verschiedene Engineering-Anwendungen einschließlich:

Fluoropolymere haben auch einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten, was sie natürlich sehr rutschig macht. Tatsächlich soll PFA das einzige Material sein, an dem ein Gecko nicht haften kann. Wegen ihres niedrigen Reibungskoeffizienten sind Fluoropolymere bekanntlich schwer zu kleben. Es gibt sogar einen Fluoropolymer-Lack, der Insekten zum Abrutschen von Oberflächen bringt. Diese Rutschigkeit und Nicht-Porosität macht Fluoropolymere natürlich antimikrobiell und zu einer guten Wahl für medizinische Anwendungen.

Zusätzlich sind Fluoropolymere hydrophob, da weder Wasser noch wasserhaltige Substanzen sie benetzen können. Sie haben auch eine Flammwidrigkeitsklasse UL94 V-0, sind also selbstverlöschend. Fluoropolymere haben auch exzellente dielektrische Eigenschaften, was sie zu großartigen Isolatoren macht.

Fluoropolymere sind auch bekannt für Dauerbetrieb in extremen Temperaturen. PFA performt bis 260 °C/500 °F, während FEP 200 °C/393 °F aushält. ETFE hat Werte von 150 °C/302 °F. Viele Fluoropolymere können kryogene Temperaturen aushalten. PTFE hält Temperaturen von -240 °C/-400 °F bis 260 °C/500 °F stand. ECTFE hat ebenfalls exzellente kryogene Eigenschaften und performt gut zwischen -76 °C/-105 °F bis 150 °C/302 °F, während PVDF Temperaturen von -30 °C/-22 °F bis 150 °C/302 °F aushält. PCTFE performt gut in einem Temperaturbereich von -240 °C/-400 °F bis 204 °C/400 °F.

Die Kehrseite von Fluoropolymeren ist, dass sie nicht allzu stark sind. Mit einer Zugfestigkeit von 7800 psi/53,8 MPa ist PCTFE einer der stärksten zusammen mit ECTFE, das ebenfalls eine UTS von 7800 psi/53,8 MPa hat. ETFE folgt mit 7500 psi/51,7 MPa. PVDF hat eine ultimative Zugfestigkeit von 4000-6000 psi/27,6-41,4 MPa und PFA Werte von 4300 psi/24 MPa. Die ultimative Zugfestigkeit von PTFE ist 2.500-4.000 psi/17,2-27,6 MPa, während FEP 3.000 psi/20,7 MPa beträgt. Aber wenn extreme chemische Beständigkeit, Rutschigkeit oder niedrige Entflammbarkeit gefordert sind und Zugfestigkeit kein Thema ist, schauen Sie sich Fluoropolymere an.

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