Ogólna charakterystyka

Teflon jest polimerem- politetrafluoroetylen -[-CF2-CF2-]n- (PTFE). Jest tworzywem sztucznym, z którego wyrabiane są różnego rodzaju garnki. Jest bardzo śliskim (woskowatym) tworzywem. Współczynnik tarcia teflonu ma wartość zbliżona do lodu. Gdyby kiedyś komuś przyszło do głowy pokrycie drogi tym związkiem, to nie możliwe byłoby normalne chodzenie oraz jeżdżenie po takiej nawierzchni. Doprowadziłoby to do wielu wypadków, a co za tym idzie wielu ofiar w ludziach i szkód materialnych.

Dzięki pokryciu garnków warstwą teflonu, mycie oraz czyszczenie jest prostsze, gdyż produkty spożywcze nie przywierają do ścianek oraz dna. Poza tym przygotowane jedzenie jest smaczniejsze i mniej się przypala. Politetrafluoroetylen może być także stosowany do pokrywania powierzchni części maszyn, w których ruch wymaga bardzo małego tarcia.

Politetrafluoroetylen jest bardzo interesującym tworzywem sztucznym. Wykazuje odporność na bardzo ekstremalne temperatury (bardzo wysokie oraz bardzo niskie). Jest chemicznie obojętny, jest także dobrym izolatorem.

PTFE został odkryty przez amerykańskiego naukowca Roya Plunketta roku 1938. Tak jak w większości odkryć, był to czysty przypadek. Badacz ten prowadził badania nad substancjami, które mogą być wykorzystane w chłodzeniu lodówek. Pracował wówczas dla firmy DuPont. Firma ta nadała nowemu związkowi nazwę handlową Teflon. Choć patent na ten produkt już dawno wygasł, nazwa „teflon” nadal jest znakiem towarowym firmy DuPont i inni producenci tego związku nie mają żadnych praw, aby tą nazwą się posługiwać.

Związek ten jest dosyć trudny w obróbce, ale początkowo był stosowany w produkcji specjalnej (przemysł zbrojeniowy). Zastosowanie w gospodarstwie domowym odkrył po raz pierwszy francuski badacz Mark Gregoire. Patelnie teflonowe, które otrzymał z tej substancji w latach pięćdziesiątych nazwano Tefal. Kilka lat później wiele innych firm zaczęło produkować kuchenne naczynia wykorzystywane w gotowaniu oraz pieczeniu. Wszystkie były pokryte warstwa politetrafluoroetylen.

Po II wojnie światowe teflon znalazł bardzo szerokie zastosowanie w branży przemysłowej. Pokrywano nim trzpienie, które utrzymują walce obrotowe.

Właściwości

Teflon posiada najmniejszy współczynnik ślizgowy wśród wszystkich tworzyw technicznych. Charakteryzuje się niską przyczepnością oraz najniższym współczynnikiem tarcia na wszystkich ciałach stałych. Dzięki równości statycznego oraz dynamicznego współczynnika tarcia nie ma miejsca zjawisko „drgań ciernych”. Te właściwości zmniejszają konieczną moc napędową, redukując tym samym zużycie energii. Teflon jest szczególnie polecany do wszelkiego rodzaju uszczelnień, łożysk oraz listew ślizgowych, gniazd zaworów i wirników pomp. Teflon może być wzmacniany innym tworzywem (włókno szklane lub grafit). Tego typu związki są używane w pompach do przetłaczania kwasów.

Wyjątkową cechą politetrafluoroetylenu jest mała energia powierzchniowa, dlatego też teflon ma dobre właściwości smarujące i nie przywierają do niego żadne substancje.

Politetrafluoroetylen może być także stosowany przy obciążeniach uderzeniowych oraz zderzeniowych bez niepotrzebnych konstrukcji ochronnych. Mogą panować ekstremalne niskie temperatury. Stosowanie Politetrafluoroetylen redukuje hałas oraz tłumi uderzenia.

Politetrafluoroetylen jest tworzywem sztucznym bardzo odpornym na organiczne oraz nieorganiczne substancje chemiczne (kwasy oraz zasady). Podczas pracy w środowisku promieniowania UV możemy zastosować go w zamkniętych pomieszczeniach oraz na zewnątrz. Te właściwości zmniejszają ilość konserwacji.

Politetrafluoroetylen nie ulega rozpuszczeniu w wyniku wody królewskiej. Reaguje tylko z ciekłym wapieniem ciekłym sodem oraz gorącym fluorem.

Nie oddziałuje na substancje pochodzenia organicznego. Jest wykorzystywany w transplantacjach oraz chirurgii odtwórczej. Może być stosowany w rekonstrukcji kości twarzy.

Nie przewodzi prądu, dlatego też bardzo dobrym izolatorem kabli. Zachowuje plastyczność w temperaturach -270°C ÷ 260°C.

Jest stosowany w przewodach na statkach kosmicznych, gdyż jest odporny na ekstremalne temperatury. W promieniach słońca panuje bardzo wysoka temperatura, zaś w strefie ziemskiej bardzo niska.

Budowa chemiczna

Wyjątkowe własności chemiczne teflonu biorą się z jego budowy chemicznej. Wiązanie chemiczne pomiędzy atomami fluoru oraz węgla fluoru są bardzo silne, w skutek czego politetrafluoroetylen nie reaguje z większością związków. Cząsteczki teflonu są połączone wiązaniami fluoro-węglowymi. Wiązanie to jest niesłychanie mocne. Tak silne wiązania pomiędzy cząsteczkami powodują, że politetrafluoroetylen nie topi się w bardzo wysokich temperaturach.

Otrzymywanie

Politetrafluoroetylen powstaje z chlorodifluorometanu (czynnik chłodzący). Amerykański naukowiec udowodnił, że podgrzewając freon 22 wydzielimy gaz- tetrafluoroetan.

Tetrafluoroetan przy ciśnieniu 40 - 59 atmosfer oraz obecności nadtlenku użytego jako katalizatora, przechodzi w sypki proszek. Tak powstaje PTFE. Do teflonu dodawane jest specjalne spoiwo, a następnie wkłada do odpowiedniej formy. Gdy proszek poddany jest bardzo wysokiemu ciśnieniu oraz wysokiej temperaturze ulega stopieniu w jednolitą masę. Aby wyprodukować naczynia teflonowe, konieczne jest rozpylenie zawiesiny sproszkowanego politetrafluoroetylenu w wodzie na powierzchni odpowiedniego naczynia oraz jego wypalenie.