PTFE ની ઉત્પાદન પ્રક્રિયા

ટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન સૌપ્રથમ 1933માં તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. વર્તમાન વ્યાપારી સંશ્લેષણ ફ્લોરસ્પાર, સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને ક્લોરોફોર્મ પર આધારિત છે.

પીટીએફઇ પોલિમરની મૂળભૂત ઉત્પાદન પ્રક્રિયા:

પીટીએફઇ પોલિમર/રેઝિનનું ઉત્પાદન મૂળભૂત રીતે બે તબક્કામાં કરવામાં આવે છે.પ્રથમ, TFE મોનોમર સામાન્ય રીતે કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ (ફ્લોરોસ્પાર), સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને ક્લોરોફોર્મના સંશ્લેષણ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે અને પછીથી PTFE બનાવવા માટે કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત સ્થિતિમાં TFEનું પોલિમરાઇઝેશન હાથ ધરવામાં આવે છે.સ્થિર અને મજબૂત CF બોન્ડ્સની હાજરીને કારણે, PTFE પરમાણુ ઉત્કૃષ્ટ રાસાયણિક જડતા, ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર અને નોંધપાત્ર ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્સ્યુલેશન લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે;ઉત્તમ ઘર્ષણ ગુણધર્મો ઉપરાંત.

TFE નું શુદ્ધિકરણ:

પોલિમરાઇઝેશન માટે શુદ્ધ મોનોમર જરૂરી છે.જો અશુદ્ધિઓ હાજર હોય તો તે અંતિમ ઉત્પાદનને અસર કરશે.કોઈપણ હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડને દૂર કરવા માટે ગેસને પહેલા સ્ક્રબ કરવામાં આવે છે અને પછી અન્ય અશુદ્ધિઓને અલગ કરવા માટે તેને નિસ્યંદિત કરવામાં આવે છે.

TFE નું પોલિમરાઇઝેશન:

શુદ્ધ અનિયંત્રિત ટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન હિંસા સાથે પોલિમરાઇઝ કરી શકે છે, શરૂઆતમાં ઓરડાના તાપમાન કરતા ઓછા તાપમાને પણ.સિલ્વર-પ્લેટેડ રિએક્ટર, ક્વાર્ટરથી ભરેલું સોલ્યુશન જેમાં 0.2 ભાગ એમોનિયમ પર્સલ્ફેટ, 1.5 ભાગ બોરેક્સ અને 100 ભાગ પાણી અને 9.2 પીએચ છે.રિએક્ટર બંધ હતું;ખાલી કરાવવામાં આવ્યું અને મોનોમરના 30 ભાગોને અંદર જવા દેવામાં આવ્યા. રિએક્ટર 80 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર એક કલાક માટે ઉશ્કેરાયેલું હતું અને ઠંડક પછી પોલિમરની 86% ઉપજ આપે છે. પીટીએફઇ બે મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વ્યવસાયિક રીતે બનાવવામાં આવે છે, જેમાંથી એક કહેવાતા 'દાણાદાર' તરફ દોરી જાય છે. પોલિમર અને બીજું ખૂબ ઝીણા કણોના કદ અને ઓછા પરમાણુ વજનના પોલિમરના વિખેર તરફ દોરી જાય છે.બાદમાં ઉત્પાદન કરવાની એક પદ્ધતિમાં 0.1°% જલીય ડિસ્કિનીક એસિડ પેરોક્સાઇડ દ્રાવણનો ઉપયોગ સામેલ હતો.પ્રતિક્રિયાઓ 90 ° સે સુધીના તાપમાને હાથ ધરવામાં આવી હતી.

અન્ય પદ્ધતિઓ:

ઇલેક્ટ્રિક આર્કના પ્રભાવ હેઠળ TFE નું વિઘટન. પેરોક્સાઇડ ઇનિશિયેટર્સ જેમ કે H2O2 (હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ) અને ફેરસ સલ્ફેટનો ઉપયોગ કરીને પ્રવાહી મિશ્રણ પદ્ધતિ દ્વારા પોલિમરાઇઝેશન કરવામાં આવે છે.કેટલાક કિસ્સાઓમાં ઓક્સિજનનો આરંભ તરીકે ઉપયોગ થાય છે.

PTFE નું માળખું અને ગુણધર્મો:

PTFE નું રાસાયણિક માળખું કોઈપણ શાખા વિના C– F2 – C– F2 નું રેખીય પોલિમર છે અને PTFE ના ઉત્કૃષ્ટ ગુણધર્મો મજબૂત અને સ્થિર કાર્બન – ફ્લોરિન બોન્ડ સાથે સંકળાયેલા છે.

પોલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન એ રેખીય પોલિમર છે જે કોઈપણ નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં શાખાઓથી મુક્ત છે.જ્યારે પોલિઇથિલિનનો પરમાણુ સ્ફટિકીય ઝોનમાં પ્લેનર ઝિગઝેગના રૂપમાં હોય છે, તે હાઇડ્રોજન કરતાં ફ્લોરિનના અણુઓ મોટા હોવાને કારણે પીટીએફઇ સાથે આ અશક્ય છે.પરિણામે, પરમાણુ કાર્બન-કાર્બન હાડપિંજરની આસપાસ સર્પાકારમાં ચુસ્તપણે પેક કરીને ફ્લોરિન પરમાણુ સાથે ટ્વિસ્ટેડ ઝિગઝેગ લે છે.સર્પાકારના સંપૂર્ણ વળાંકમાં 26 કાર્બન પરમાણુઓ 19°C થી નીચે અને તેની ઉપર 30°C હશે ત્યાં એક સંક્રમણ બિંદુ છે જેમાં આ તાપમાનમાં 1% વોલ્યુમ ફેરફાર સામેલ છે.ફ્લોરિન અણુઓનું કોમ્પેક્ટ ઇન્ટરલોકિંગ મહાન જડતાના પરમાણુ તરફ દોરી જાય છે અને તે આ લક્ષણ છે જે ઉચ્ચ સ્ફટિકીય ગલનબિંદુ અને પોલિમરના થર્મલ સ્વરૂપની સ્થિરતા તરફ દોરી જાય છે.

PTFE પરમાણુઓ વચ્ચે આંતરપરમાણુ આકર્ષણ ખૂબ જ નાનું છે, ગણતરી કરેલ દ્રાવ્યતા પરિમાણ 12.6 (MJ/m3)1/2 બલ્કમાં પોલિમરમાં આ રીતે ઉચ્ચ કઠોરતા અને તાણ શક્તિ હોતી નથી જે મોટાભાગે ઉચ્ચ નરમ બિંદુ સાથે પોલિમર સાથે સંકળાયેલ હોય છે.કાર્બન-ફ્લોરિન બોન્ડ ખૂબ જ સ્થિર છે.વધુમાં, જ્યાં બે ફ્લોરિન પરમાણુ એક કાર્બન અણુ સાથે જોડાયેલા હોય છે ત્યાં C–F બોન્ડના અંતરમાં 1.42 A થી 1.35 A સુધીનો ઘટાડો થાય છે. પરિણામે બોન્ડની મજબૂતાઈ 504 kJ/મોલ જેટલી ઊંચી હોઈ શકે છે.વર્તમાનમાં એકમાત્ર અન્ય બોન્ડ સ્થિર C–C બોન્ડ હોવાથી, PTFE ખૂબ જ ઊંચી ઉષ્મા સ્થિરતા ધરાવે છે, જ્યારે તેના સ્ફટિકીય ગલનબિંદુ 327°C ઉપર ગરમ થાય ત્યારે પણ.તેની ઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા અને ચોક્કસ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની અસમર્થતાને કારણે, ઓરડાના તાપમાને કોઈ દ્રાવક નથી.ગલનબિંદુની નજીક આવતા તાપમાને ચોક્કસ ફ્લોરિનેટેડ પ્રવાહી જેમ કે પ્રતિ-ફ્લોરિનેટેડ કેરોસીન પોલિમરને ઓગાળી દેશે.

પીટીએફઇના ગુણધર્મો પોલિમરના પ્રકાર અને પ્રક્રિયાની પદ્ધતિ પર આધારિત છે.પોલિમર કણોના કદ અને/અથવા મોલેક્યુલર વજનમાં અલગ હોઈ શકે છે.કણોનું કદ ફિનિશ્ડ પ્રોડક્ટમાં પ્રોસેસિંગના કેસ અને વોઈડ્સના જથ્થાને પ્રભાવિત કરશે જ્યારે પરમાણુ વજન સ્ફટિકીયતાને પ્રભાવિત કરશે અને તેથી ઘણા ભૌતિક ગુણધર્મોને અસર કરશે.પ્રક્રિયા તકનીકો સ્ફટિકીયતા અને રદબાતલ સામગ્રી બંનેને પણ અસર કરશે.

કોમર્શિયલ પોલિમરનું વજન સરેરાશ પરમાણુ વજન ઘણું ઊંચું હોય છે અને તે 400000 થી 9000000 ની રેન્જમાં હોય છે. ICI અહેવાલ આપે છે કે તેમની સામગ્રીનું પરમાણુ વજન 500000 થી 5000000 ની રેન્જમાં છે અને ઉત્પાદિત તરીકે ટકાવારીની સ્ફટિકીયતા 94~ થી વધુ છે.ફેબ્રિકેટેડ ભાગો ઓછા સ્ફટિકીય હોય છે.ફિનિશ્ડ પ્રોડક્ટની સ્ફટિકીયતાની ડિગ્રી પ્રોસેસિંગ તાપમાનમાંથી ઠંડકના દર પર આધારિત છે.ધીમી ઠંડક વિપરીત અસર આપશે ઝડપી ઠંડક સાથે ઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા તરફ દોરી જશે.ઓછા પરમાણુ વજનની સામગ્રી પણ વધુ સ્ફટિકીય હશે.

એવું અવલોકન કરવામાં આવે છે કે વિક્ષેપ પોલિમર, જે સૂક્ષ્મ કણોનું કદ અને નીચું મોલેક્યુલર વજન ધરાવે છે, તે ઉત્પાદનોને ફ્લેક્સિંગ માટે મોટા પ્રમાણમાં સુધારેલ પ્રતિકાર અને સ્પષ્ટપણે ઉચ્ચ તાણ શક્તિ આપે છે.પ્રક્રિયા દરમિયાન પોલિમરના જથ્થામાં ફાઇબર જેવી રચનાની રચના દ્વારા આ સુધારાઓ ઉદ્ભવતા જણાય છે.