Ett sätt att förstå effekten av fluor är att utforska skillnaderna mellan linjär polyeten (PE) och PTFE som är den ultimata fluorpolymeren när det gäller egenskaper och egenskaper.
Det finns viktiga skillnader mellan egenskaperna hos PE och egenskaperna hos PTFE:
- * PTFE är en av polymererna med lägst ytenergi
- *PTFE är den mest kemiskt resistenta polymeren
- *PTFE är en av de mest termiskt stabila polymererna
- *Smältpunkt och specifik vikt för PTFE är mer än dubbelt så hög som för polyeten
Skillnader i PTFE och PE beror på skillnaderna mellan CeF- och CeH-bindningar.Skillnaderna i de elektroniska egenskaperna och storlekarna på F och H leder till följande observationer:
- *F är det mest elektronegativa av alla element (4 Paulings)
- *F har odelade elektronpar
- *F omvandlas lättare till Fe
- *Bindningsstyrkan för CeF är högre än CeH
- *F är större än H
Elektronegativiteten för kol vid 2,5 Paulings är något högre än för väte och lägre än elektronegativiteten för fluor.Följaktligen är polariteten för CeF-bindningen motsatt den för CeH-bindningen, och CeF-bindningen är mer polariserad.I CeF-bindningen är fluoränden av bindningen negativt laddad jämfört med CeH-bindningen där kolet är negativt laddat.
Skillnaden i bindningspolaritet för CeH och CeF påverkar den relativa stabiliteten hos konformationerna av de två polymerkedjorna.Kristallisation av polyeten sker i en plan och transkonformation.PTFE kan tvingas in i en sådan konformation vid extremt högt tryck.PTFE, under 19 C, kristalliseras som en spiral med 0,169 nm per repeteringsavstånd: det krävs 13 C-atomer för att en 180 varv ska fullbordas.Över 19 C ökar repetitionsavståndet till 0,195 nm vilket innebär att det krävs 15 kolatomer för ett 180 varv.Vid över 19 C kan kedjorna vinkelförskjutas, vilket ökar över 30 C tills de når smältpunkten (327 C).
Substitution av F för H i CeH-bindningen ökar bindningsstyrkan avsevärt från 99,5 kcal/mol för CeH-bindningen till 116 kcal/mol för CeF-bindningen.Följaktligen är termisk stabilitet och kemisk beständighet hos PTFE högre än PE eftersom mer energi krävs för att bryta CeF-bindningen.Polariteten och styrkan hos CeF-bindningen gör F-atomabstraktionsmekanismen för förgrening svår.Däremot kan höggrenad polyeten (>8 grenar per 100 kolatomer) syntetiseras.Förgreningsmekanism som ett verktyg för att justera kristallinitet är inte praktiskt för PTFE.Istället måste sammonomerer med vidhängande grupper polymeriseras med TFE.
Kristalliniteten hos aldrig smält PTFE är i intervallet 92e98%, vilket överensstämmer med en ogrenad kedjestruktur.FEP, en sampolymer av TFE och HFP, har en polymeriserad kristallinitet på 40e50%.I FEP är den vidhängande CF3-gruppen bunden till ett tertiärt kol som är mindre termiskt stabilt än primära och sekundära kolatomer.Nedbrytningskurvor indikerar nedbrytningsstarttemperaturer på 300 C för FEP (0,02 % viktminskning) och 425 C för PTFE (0,03 % viktminskning).
Posttid: 25 september 2020