Miksi PTFE kestää korkeita lämpötiloja?

Ensimmäinen johtuu siitä, että sen sulamispiste on noin 327 celsiusastetta, mikä on paljon korkeampi kuin PE:n (~130) ja PVDF:n (~177), joilla on samanlaiset rakenteet. Avaintekijä, joka määrää sulamispisteen, on ketjun ja ketjun molekyylien välinen voima. , vaikka fluorilla on korkea elektronegatiivisuus, mutta PTFE:n kemiallisesta rakenteesta johtuen dipolimomentit kumoavat toisensa, joten se on ei-polaarinen aine eikä tuota ilmeistä suuntausvoimaa, mikä tarkoittaa, että dispersiovoima on päävaikutus. , on järkevää sanoa, että PTFE:n sulamispiste ei saisi olla niin paljon korkeampi kuin PE:n, mutta fluorin korkea elektronitiheys saa näillä tiiviisti järjestetyillä fluoriatomeilla olemaan keskinäinen hylkimis- ja steerinen estevaikutus, joten molekyyliketjun konformaatio esittelee spirokeettarakennetta tyydyttyneissä polymeereissä yleisen tasaisen siksak-kuvion sijaan, mikä helpottaa molekyyliketjujen tehokkaampaa pinoamista kiteiden muodostamiseksi, ja pinottujen ketjujen välisen erotusetäisyyden pieneneminen moninkertaistaa molekyylien väliset voimat ja nostaa siten sulamispistettä .

Toinen on PTFE:n stabiilisuus korkeassa lämpötilassa. Polymeerien osalta yksi tärkeimmistä syistä suorituskyvyn ja myrkyllisyyden heikkenemiseen on sidosten hajoaminen pieniksi molekyyleiksi. Koska CF-sidokset ovat erittäin stabiileja, CC sitoutuu pääketjun vaiheeseen Suhteellisesti sanottuna se on alttiimpi katkeamaan, mutta CF:n olemassaolon vuoksi se tuottaa hyperkonjugaatiovaikutuksen sen läheiseen CC:hen (sitoutumista estävä orbitaali). CF ja CC:n sidosorbitaalinen vuorovaikutus), mikä myös parantaa pääketjun kestävyyttä korkealle lämpötilalle/valolle. Samanaikaisesti hyperkonjugaatiovaikutus saa aikaan orto-asennon (gauche) pienemmän potentiaalienergian kuin anti-aseman (anti), mikä myös selittää, miksi fluorien välillä on sähköstaattista repulsiota, mutta potentiaalienergia vaikuttaa niihin silti. Fluoriatomien edut kompensoidaan siten, että fluoriatomit voidaan järjestää hyvin lähelle PTFE:ssä.

Näillä tiiviisti järjestetyillä fluoriatomeilla on täydellinen oktaedrirakenne, joten ne eivät ole hyviä elektronien luovuttajia tai elektronien vastaanottajia. Ne tiivistävät suhteellisen herkän pääketjun keskeltä tiiviisti muodostaen suojakalvon. Kestää kemiallista hyökkäystä, mikä antaa PTFE:lle erinomaisen kemikaalinkestävyyden. Toinen seuraus tiukasta järjestelystä on alhainen pintaenergia, joten PTFE:llä ei ole juurikaan vetovoimaa vieraisiin molekyyleihin, minkä vuoksi se ei ole tahmeaa.