Hvorfor PTFE tåler høy temperatur?

Den første er fordi smeltepunktet er omtrent 327 grader Celsius, som er mye høyere enn for PE (~130) og PVDF (~177) med lignende strukturer. Nøkkelfaktoren som bestemmer smeltepunktet er kraften mellom kjeden og kjedemolekylene. Selv om fluor har høy elektronegativitet, men fra den kjemiske strukturen til PTFE, kanselleres dipolmomentene hverandre, så det er et ikke-polart stoff og produserer ikke åpenbar orienteringskraft, noe som betyr at spredningskraften er hovedeffekten. , er det rimelig å si at smeltepunktet til PTFE ikke bør være så mye høyere enn PE, men den høye elektrontettheten til fluor gjør at disse tett arrangerte fluoratomene har gjensidig frastøting og sterisk hindringseffekt, slik at molekylkjedekonformasjonen presenterer en spiroketstruktur, snarere enn det flate sikksakkmønsteret som er vanlig i mettede polymerer, noe som letter mer effektiv stabling av molekylkjeder for å danne krystaller, og reduksjonen i separasjonsavstanden mellom de stablede kjedene multipliserer de intermolekylære kreftene og øker dermed smeltepunktet .

Den andre er stabiliteten til PTFE ved høy temperatur. For polymerer er en av hovedårsakene til nedbrytning av ytelse og toksisitet nedbrytning av bindinger til små molekyler. Siden CF-bindingene er veldig stabile, er CC-bindingene på hovedkjedefasen. Relativt sett er den mer utsatt for brudd, men på grunn av eksistensen av CF produserer den en hyperkonjugasjonseffekt på dens nærliggende CC (anti-bindingsbanen til CF og den bindende orbitale interaksjonen til CC), som også forbedrer hovedkjedens motstand mot høy temperatur/lys. Samtidig medfører hyperkonjugasjonseffekten den lavere potensielle energien til ortoposisjonen (gauche) enn antiposisjonen (anti), noe som også forklarer hvorfor selv om det er elektrostatisk frastøting mellom fluorer, blir de fortsatt påvirket av den potensielle energien. Fordelene med fluoratomer er forskjøvet slik at fluoratomene kan ordnes veldig tett i PTFE.

Disse tett arrangerte fluoratomene har en fullstendig oktaedrisk struktur, så de er ikke gode elektrondonorer eller elektronakseptorer. De pakker den relativt skjøre hovedkjeden tett i midten, som å danne en beskyttende film. Motstandsdyktig mot kjemisk angrep, gir PTFE utmerket kjemisk motstand. En annen konsekvens av det tette arrangementet er den lave overflateenergien, slik at PTFE ikke har særlig tiltrekning til fremmede molekyler, og derfor er det ikke klebrig.