PTFE ma nowe możliwości wraz z 5G!

PTFE nazywany jest „królem tworzyw sztucznych”.Roy Planck, ojciec fluorożywicy, rozpoczął badania nad substytutami freonu w firmie DuPont w Stanach Zjednoczonych w 1936 roku. Zebrali część tetrafluoroetylenu i przechowywali go w stalowych butelkach, przygotowując się do następnego eksperymentu następnego dnia. butli otwarto następnego dnia, nie doszło do przelewania się gazu.Myśleli, że przecieka, ale po zważeniu cylindra odkryli, że cylinder nie stracił na wadze.Rozcięli stalową butelkę i znaleźli dużą ilość białego proszku, którym był politetrafluoroetylen (teflon).

PTFE nazywany jest „królem tworzyw sztucznych”.Roy Planck, ojciec fluorożywicy, rozpoczął badania nad substytutami freonu w firmie DuPont w Stanach Zjednoczonych w 1936 roku. Zebrali część tetrafluoroetylenu i przechowywali go w stalowych butelkach, przygotowując się do następnego eksperymentu następnego dnia. butli otwarto następnego dnia, nie doszło do przelewania się gazu.Myśleli, że przecieka, ale po zważeniu cylindra odkryli, że cylinder nie stracił na wadze.Rozcięli stalową butelkę i znaleźli dużą ilość białego proszku, którym był politetrafluoroetylen (teflon).

Charakterystyka i właściwości:

Właściwości mechaniczne PTFE są stosunkowo miękkie.PTFE ma szereg doskonałych właściwości użytkowych:

1. Odporność na wysoką temperaturę:temperatura długotrwałego użytkowania 200 ~ 260 stopni;
2. Odporność na niskie temperatury:nadal miękki w temperaturze -100 stopni;
3. Odporność na korozję:odporność na wodę królewską i wszystkie rozpuszczalniki organiczne;
4. Odporność na czynniki atmosferyczne:optymalna trwałość starzenia w tworzywie sztucznym;
5. Wysokie smarowanie:minimalny współczynnik tarcia (0,04) w tworzywach sztucznych;
6. Nielepki:minimalne napięcie powierzchniowe w materiałach stałych bez przylegania jakiejkolwiek substancji;
7. Nietoksyczny:dzięki bezwładności fizjologicznej i doskonałym właściwościom elektrycznym jest idealnym materiałem izolacyjnym klasy C, gruba warstwa gazety może blokować wysokie napięcie 1500 V.Jest gładszy niż lód.

Współczynnik tarcia PTFE jest bardzo mały, tylko 1/5 współczynnika tarcia polietylenu, co jest ważną cechą powierzchni perfluorowęglowej.A ponieważ siła międzycząsteczkowa łańcucha fluorowo-węglowego jest wyjątkowo niska, PTFE nie jest lepki.PTFE zachowuje doskonałe właściwości mechaniczne w szerokim zakresie temperatur od -196 do 260°C. Jedną z cech charakterystycznych polimerów perfluorowęglowych jest to, że nie są one kruche w niskich temperaturach.PTFE ma wysoką gęstość 2,14-2,20 g/cm2³, prawie bez absorpcji wody, a równowagowy współczynnik absorpcji wody jest mniejszy niż 0,01%.PTFE jest typowym miękkim i słabym polimerem.Wzajemna siła grawitacyjna między makrocząsteczkami jest niewielka, a sztywność, twardość i wytrzymałość są małe.Pod wpływem długotrwałego stresu odkształci się.

Przegląd technologii

Polimeryzacja suspensyjna:w kotle polimeryzacyjnym, stosując wodę jako medium, nadsiarczan amonu jako inicjator i rozcieńczony kwas solny jako aktywator, tetrafluoroetylen poddaje się polimeryzacji pod ciśnieniem 0,5-2 MPa i 40-45℃ w celu uzyskania białych cząstek i otrzymać sproszkowany politetrafluoroetylen o różnej wielkości cząstek po zacieraniu, mieleniu i suszeniu.

Polimeryzacja dyspersyjna:Dodaje się niewielką ilość środka dyspergującego (perfluorooktanian amonu) i stabilizatora (związek fluorowęglowy) w celu zainicjowania polimeryzacji z katalizatorem redoks.Polimeryzację dzieli się na wysokie ciśnienie i niskie ciśnienie.Wysokie ciśnienie wynosi 2 MPa i 25 ℃, a niskie ciśnienie wynosi 0,6-0,7 MPa i 0-38 ℃.Roztwór do polimeryzacji politetrafluoroetylenu wytwarza się przez polimeryzację dyspersyjną, a żywicę dyspersyjną otrzymuje się przez koagulację, suszenie i przesiewanie. W wyniku polimeryzacji dyspersyjnej, pod działaniem wody wolnej od jonów i różnych środków pomocniczych, tworzy się biała emulsja.Emulsję odparowuje się i zatęża w kotle zagęszczającym z wytworzeniem stężonej cieczy, to znaczy zdyspergowanej emulsji.

Żywica dyspersyjna ma lepszą wydajność przetwarzania i wydajność produktu.Politetrafluoroetylen jest ogniotrwały i ma słabą płynność.Rozmiar i kształt cząstek mają istotny wpływ na płynność stopu, właściwości przetwórcze i właściwości produktu.Różnica w jakości żywic zawieszonych i rozproszonych wynika z ich wielkości cząstek, rozkładu wielkości cząstek i morfologii cząstek.Pierwsza ma wielkość cząstek milimetrową, druga submikronową (250-350 nm). Żywice zawieszone można formować i przetwarzać, ale nie można ich wytłaczać w postaci pasty, natomiast żywice rozproszone można stosować do wytłaczania pasty.Masa cząsteczkowa i krystaliczność żywic dyspergujących PTFE są na ogół wyższe niż żywic zawieszonych, z krystalicznością do 96-98%, a trwałość zmęczenia przy zginaniu jest 2300 razy dłuższa niż żywic zawieszonych.

Rozmiar cząstek rozproszonej żywicy wytwarzanej w procesie polimeryzacji emulsyjnej jest mały, rozkład wielkości cząstek jest rozsądny, a morfologia cząstek jest kontrolowana, a zatem zapewnia dobrą wydajność przetwarzania i wydajność produktu.

Obecnie około dwie trzecie żywic PTFE produkowane jest metodą suspensyjną, a jedną trzecią metodą dyspersyjną.

W 2019 roku działa łącznie 12 krajowych przedsiębiorstw zajmujących się produkcją PTFE o łącznych mocach produkcyjnych około 140 000 ton/rok, co stanowi ponad 40% światowych mocy produkcyjnych.Należy jednak zauważyć, że moce produkcyjne PTFE w Chinach obejmują głównie produkty średniej i niższej klasy do formowania wtryskowego.

Zdolność produkcyjna PTFE w Chinach jest stosunkowo skoncentrowana.Sześć największych firm w branży posiada około 83% całkowitych mocy produkcyjnych.Lider branży, Dongyue Group, zajmuje prawie jedną trzecią udziału w rynku.

Szacuje się, że w 2019 r. krajowa produkcja PTFE wyniesie około 90 000 ton, głównie w przypadku produktów średniej i niższej klasy do formowania wtryskowego, a wskaźnik lokalizacji wysokiej klasy żywicy PTFE jest bardzo niski, co jest w dużym stopniu uzależnione od importu. Chiny eksporterem netto PTFE.W 2004 r. wielkość eksportu PTFE z Chin przekroczyła wielkość importu, a w latach 2010–2012 jego moce produkcyjne znacznie wzrosły, a wielkość eksportu rosła z roku na rok.W 2010 roku wolumen eksportu PTFE z Chin po raz pierwszy przekroczył 20 000 ton i do chwili obecnej utrzymuje się na poziomie około 20 000 ton rocznie. Wolumen importu utrzymuje się na stabilnym poziomie 5000-6000 ton, z czego 70-80% importowanego PTFE to wysokie - produkty o zmodyfikowanych parametrach, spełniające potrzeby dalszych gałęzi przemysłu w zakresie wysokiej klasy produktów PTFE.Obecnie wysokiej klasy PTFE w Chinach dostarczają głównie firmy zagraniczne, takie jakDaikinaw Japonii ,DuPontaw Stanach Zjednoczonych.

Główne zastosowania 5G

Wraz z ciągłym rozwojem technologii komunikacji 5G rośnie również zapotrzebowanie na odpowiednie materiały o wysokiej częstotliwości i niskiej dielektrycznej. Materiały fluorowe mają doskonałą izolację i nie są łatwo zakłócane przez fale radiowe o wysokiej częstotliwości.Fluoropolimery mają dobre niskie właściwości dielektryczne i niskie współczynniki strat w warunkach wysokiej częstotliwości.Mogą zapewnić ultrawysokie częstotliwości i wysoką wydajność dla centrów danych, wież transmisji sygnału i osobistego sprzętu elektronicznego.Dlatego wraz z przyspieszeniem 5G rośnie również zapotrzebowanie rynku na wysokowydajne fluoropolimery.

Główne zastosowania to szybkie kable komunikacyjne 5G, półprzewodniki, płytki PCB i elementy anten.

Kabel wysokiej częstotliwości i dużej prędkości

Żywica teflonowa poprawia parametry elektryczne elementów izolacji i płaszczy kabli oraz zapewnia im niezrównane bezpieczeństwo przeciwpożarowe.Cechy te mają ogromne znaczenie w systemach okablowania (takich jak szybkie kable) w sieciach lokalnych (LAN), centrach danych i innych zastosowaniach telekomunikacyjnych o wysokiej wydajności.Dlatego fluoropolimery będą stosowane w liniach przesyłowych wysokiej częstotliwości o wielu funkcjach, dużych wolumenach transmisji danych i wysokiej rozdzielczości.

Produkcja półprzewodników

5G wpływa na rozwój przemysłu półprzewodników i zmienia potrzeby branży.Polimery PTFE odgrywają również ważną rolę w procesach produkcji półprzewodników.

Elementy PCB i anteny

W erze 5G płytki drukowane (PCB) będą w dużym stopniu zależne od wysokowydajnych materiałów fluoropolimerowych, które mogą poprawić jakość transmisji 5G.PTFE stosuje się do prepregowanych elementów płytek PCB i systemów antenowych w celu uzyskania połączeń o wysokiej częstotliwości.