Hubungan Properti Struktur PTFE

Salah satu cara untuk memahami dampak fluor adalah dengan mengeksplorasi perbedaan antara polietilen linier (PE) dan PTFE yang merupakan fluoropolimer utama dalam hal sifat dan karakteristik.

Ada perbedaan penting antara sifat PE dan PTFE:

• * PTFE adalah salah satu polimer dengan energi permukaan terendah
• *PTFE adalah polimer yang paling tahan terhadap bahan kimia
• *PTFE adalah salah satu polimer yang paling stabil secara termal
• *Titik lebur dan berat jenis PTFE lebih dari dua kali lipat dari polietilen

Perbedaan PTFE dan PE disebabkan oleh perbedaan obligasi CeF dan CeH.Perbedaan sifat elektronik dan ukuran F dan H menghasilkan pengamatan sebagai berikut:

• *F adalah unsur yang paling elektronegatif dari semua unsur (4 Pauling)
• *F memiliki pasangan elektron yang tidak terbagi
• *F lebih mudah diubah menjadi Fe
• *Kekuatan ikatan CeF lebih tinggi dibandingkan CeH
• *F lebih besar dari H

Keelektronegatifan karbon pada 2,5 Pauling agak lebih tinggi dibandingkan hidrogen dan lebih rendah dibandingkan keelektronegatifan fluor.Akibatnya, polaritas ikatan CeF berlawanan dengan ikatan CeH, dan ikatan CeF lebih terpolarisasi.Pada ikatan CeF, ujung ikatan fluor bermuatan negatif dibandingkan dengan ikatan CeH yang karbonnya bermuatan negatif.

Perbedaan polaritas ikatan CeH dan CeF mempengaruhi stabilitas relatif konformasi kedua rantai polimer.Kristalisasi polietilen terjadi dalam konformasi planar dan trans.PTFE dapat dipaksa membentuk konformasi seperti itu pada tekanan yang sangat tinggi.PTFE, di bawah 19 C, mengkristal sebagai heliks dengan 0,169 nm per jarak pengulangan: dibutuhkan 13 atom C untuk menyelesaikan putaran 180.Di atas 19 C, jarak pengulangan meningkat menjadi 0,195 nm yang berarti diperlukan 15 atom karbon untuk putaran 180.Pada suhu di atas 19 C, rantai mampu melakukan perpindahan sudut, yang meningkat di atas 30 C hingga mencapai titik leleh (327 C).

Substitusi F untuk H pada ikatan CeH secara substansial meningkatkan kekuatan ikatan dari 99,5 kkal/mol untuk ikatan CeH menjadi 116 kkal/mole untuk ikatan CeF.Akibatnya, stabilitas termal dan ketahanan kimia PTFE lebih tinggi dibandingkan PE karena lebih banyak energi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan CeF.Polaritas dan kekuatan ikatan CeF membuat mekanisme abstraksi atom F untuk percabangan menjadi sulit.Sebaliknya, polietilen bercabang tinggi (>8 cabang per 100 atom karbon) dapat disintesis.Mekanisme percabangan sebagai alat untuk mengatur kristalinitas tidak praktis untuk PTFE.Sebaliknya komonomer dengan gugus independen harus dipolimerisasi dengan TFE.

Kristalinitas PTFE yang tidak pernah meleleh berada pada kisaran 92e98%, konsisten dengan struktur rantai tidak bercabang.FEP, kopolimer TFE dan HFP, memiliki kristalinitas terpolimerisasi sebesar 40e50%.Dalam FEP, gugus CF3 independen terikat pada karbon tersier yang kurang stabil secara termal dibandingkan atom karbon primer dan sekunder.Kurva degradasi menunjukkan suhu awal degradasi 300 C untuk FEP (penurunan berat 0,02%) dan 425 C untuk PTFE (penurunan berat 0,03%).