PTFE مقابل PFOA: المقارنة الكاملة

ستصف هذه الدراسة الشاملة والمعلوماتية PTFE وPFOA بالكامل، بما في ذلك عناصرها التي تؤدي إلى تميزها وخصائصها الكيميائية وخصائصها الفيزيائية وخصائصها الميكانيكية وتطبيقاتها وفوائدها وقيودها.

تعريف

PTFE هو بوليمر حراري بلاستيكي مصنوعة من بلمرة رباعي فلورو الإيثيلين وهو في صورة صلبة. في الوقت نفسه، يُعد حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) مادة كيميائية اصطناعية تُنتَج كجزء من البوليمرات الفلورية ويكون في صورة سائلة.

العناصر التي تصنع PTFE وPFOA

يتكون كل من PTFE وPFOA من عناصر مختلفة تجعلهما متميزين.

يتكون PTFE من العناصر التالية:

• الكربون

ترتبط كل ذرة كربون بذرتي كربون أخريين في ترتيب يشبه سلسلة طويلة من ذرات الكربون.

• الفلور

يحتوي PTFE على الكثير من ذرات الفلور.

يتم تغليف سلسلة الكربون بغلاف واقٍ من ذرات الفلور، مما يؤدي إلى إنشاء جزيء كثيف نسبيًا وخامل كيميائيًا مع تفاعلات قوية للغاية بين الكربون والفلور.

يتكون PFOA من العناصر التالية:

• الأكسجين

يحتوي حمض PFOA على ذرتين من الأكسجين مرتبطتين بذرات الكربون.

• الفلور

يحتوي PFOA على عشر ذرات فلور مرتبطة بذرات الكربون.

• الكربون

يحتوي PFOA على ثماني ذرات كربون.

الخصائص الفيزيائية

وفيما يلي الخصائص الفيزيائية لـ PTFE:

 

• ناعمة وغير لاصقة

يحمل PTFE علامة تيفلون التجارية؛ والفلور المحيط بجزيئات التيفلون هو سر سطحه الأملس. وبفضل ذرات الفلور هذه، يتميز التيفلون بمقاومته للالتصاق بجميع المواد الأخرى تقريبًا.

• مظهر

إنه أبيض اللون وفي شكل صلب.

• كثافة

تبلغ كثافة مادة PTFE حوالي 2200 كجم/م2³.

• احتكاك منخفض

يساهم طلاء الفلور على مادة PTFE في انخفاض معامل الاحتكاك.

• نقطة الانصهار

تتمتع بدرجة انصهار عالية تصل إلى 327 درجة مئوية

• العزل الكهربائي

لا يتسرب PTFE بسهولة إلى الطاقة الكهربائية ويمكنه تحمل الفولتات العالية دون أن يتدهور.

• كارهة للماء

PTFE هو بوليمر مقاوم للماء.

وفيما يلي الخصائص الفيزيائية لـ PFOA:

• نقطة غليان عالية

تتمتع بدرجة غليان عالية تصل إلى 189 درجة مئوية وبالتالي يمكنها مقاومة درجات الحرارة العالية.

• مظهر

لا يوجد لون مميز لمادة PFOA وهي موجودة في صورة سائلة ولكن قد تكون في صورة غازية أو صلبة في ظل ظروف معينة.

• مسعور

تعتبر مادة PFOA شديدة الكراهية للماء بسبب سلسلة الفلوروكربون وبالتالي فهي تطرد الماء.

• نقطة الانصهار

تبلغ نقطة انصهار PFOA 67 درجة مئوية

الخصائص الكيميائية

تشمل الخصائص الكيميائية لـ PTFE ما يلي:

 

• مقاومة للتدهور

بسبب وجود ذرات الكربون والفلور، يتمتع PTFE بمقاومة ممتازة للتدهور.

• همود

يتميز PTFE بمرونة استثنائية عند تعرضه كيميائيًا للقواعد والأحماض والمواد الكيميائية المسببة للتآكل. لا تتأثر به معظم المذيبات، وحتى الأحماض والقواعد القوية لا تتفاعل معه بسهولة.

• التفاعلية

عادةً ما يكون PTFE عبارة عن بوليمر غير تفاعلي وبالتالي فهو يتفاعل مع المركبات الأخرى.

• المقاومة الكيميائية

فهو مقاوم جدًا للقواعد والأحماض والمواد الكيميائية الكاوية التي تهاجمه كيميائيًا.

وفيما يلي الخصائص الكيميائية لـ PFOA:

• التراكم الحيوي

يمكن أن يتراكم حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) ومركبه ويكونان ثابتين في الماء والتربة والطيور والأسماك وبالتالي

• الاستقرار الكيميائي

إن الاستقرار الكيميائي لـ PFOA مرتفع نسبيًا وبالتالي لا يتفاعل بكفاءة مع المواد الكيميائية الأخرى الموجودة في البيئة.

الخصائص الميكانيكية

بخلاف PTFE، يُعدّ PFOA مادة كيميائية صناعية. قد تختلف خصائصه الميكانيكية في المواد والمركبات الأخرى تبعًا لطريقة التصنيع والمادة نفسها.

تشمل الخصائص الميكانيكية التالية لـ PTFE ما يلي:

• قوة الشد

تتمتع بقوة شد عالية تصل إلى حوالي 10-43 ميجا باسكال.

• استطالة

تتمتع مادة PTFE بقدرة امتداد عالية تصل إلى 500%.

• الانضغاطية

يتمتع هذا البوليمر بقدرة ضغط منخفضة نتيجة لبنيته الجزيئية.

في درجات الحرارة المرتفعة جدًا، لا يمكن لـ PTFE تغيير حجمها وشكلها.

• التنوع

بسبب تركيبته الجزيئية، فهو قابل للتكيف ويمكنه الانحناء أو الثني دون تشويه.

• صلابة

يتمتع هذا البوليمر بصلابة منخفضة جدًا لأنه ناعم.

المزايا

تختلف مزايا PTFE وPFOA باختلاف خصائصهما. وفيما يلي مزايا PTFE كما هو موضح:

• ناعمة وغير لاصقة

يعتبر PTFE ناعمًا جدًا وغير لزج وبالتالي فهو مفضل للتطبيقات غير اللاصقة مثل أدوات الطهي.

• مقاومة للمواد الكيميائية

تتمتع مادة PTFE بمقاومة عالية للماء والمواد الكيميائية والقواعد والأحماض والمذيبات والمواد المسببة للتآكل الأخرى.

• العزل الكهربائي

يعتبر PFOA عازلًا كهربائيًا ممتازًا لأنه يمكنه تحمل الجهد العالي دون حدوث أي ضرر ولا يسمح بسهولة بنقل الطاقة الكهربائية.

• سطح ذو احتكاك منخفض

تتمتع مادة PTFE بمعامل احتكاك منخفض للغاية وتُعد مفضلة للتطبيقات الهندسية.

• مقاومة لدرجات الحرارة العالية

تعتبر مادة PTFE مناسبة للاستخدام حتى في درجات الحرارة العالية حيث يمكنها تحمل ما يصل إلى 260 درجة مئوية دون حدوث أي ضرر.

• مقاوم للبيئة القاسية وظروف الطقس

يمكن لـ PTFE أن تتحمل الظروف الجوية القاسية ويتم استخدامها في المقام الأول للتطبيقات الخارجية.

وفيما يلي فوائد حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA):

• مقاومة لدرجات الحرارة العالية

تمامًا مثل PTFE، يمكن لـ PFOA أن يتحمل درجات الحرارة العالية دون حدوث أي ضرر.

• فوائد عدم الالتصاق

يتمتع هذا البوليمر بخصائص جيدة غير لاصقة ويتم استخدامه في معدات تجهيز الأغذية وأواني الطهي.

• مقاومة للمواد الكيميائية

تتمتع مادة PFOA بمقاومة عالية للقواعد والأحماض والمركبات المسببة للتآكل الأخرى.

• يمكن أن تتحمل الظروف القاسية

تتميز مادة PFOA بقدرتها على طرد العوامل البيئية مثل الأشعة فوق البنفسجية.

العيوب

على الرغم من أن مادة PTFE تتمتع بفوائد ممتازة تجعلها مناسبة لتطبيقاتها، إلا أنها أيضًا لها حدودها والتي تشمل ما يلي:

• حدود خيارات الألوان

يعتبر PTFE أبيض اللون وبالتالي قد لا يكون مناسبًا إذا كانت هناك حاجة إليه في خيارات ألوان أخرى.

• يكلف

تعتبر مادة PTFE باهظة الثمن إلى حد كبير بسبب المعالجة والتصنيع.

• تطبيقات محدودة للضغط العالي

إن مادة PTFE غير مناسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي لأن قوتها الانضغاطية منخفضة نسبيًا.

• صعوبة الترابط

تتمتع مادة PTFE بطاقة سطحية منخفضة ولا تترابط بسرعة مع المواد الأخرى.

• غير متحلل

يمكن أن يبقى PTFE لفترة طويلة جدًا في البيئة دون أن يتلف أو يتحلل لأنه غير قابل للتحلل البيولوجي.

وفيما يلي القيود المفروضة على مادة PFOA كما هو موضح:

• يكلف

مثل PTFE، فإن صعوبة المعالجة والتصنيع تجعله أكثر تكلفة وتكلفة من المواد الأخرى.

• تطبيقات محدودة

بسبب خصائصها ومخاطرها البيئية، قد تكون استخدامات مادة PFOA محدودة مقارنة بالمواد الأخرى ذات الفائدة نفسها.

• المخاطر الصحية

يمكن أن يؤدي حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) إلى مشاكل صحية مثل السرطان واضطرابات الجهاز التناسلي والجهاز المناعي.

• المخاطر البيئية

تشكل مادة PFOA ومركباتها خطراً على البيئة لأنها تعتبر ثابتة في التربة والمياه ويمكن أن تلوث البيئة.

التطبيقات

الخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية لـ PTFE تجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة في الصناعة.

فيما يلي تطبيقات PTFE:

• التطبيقات الطبية

تستخدم مادة PTFE في تصنيع الغرسات الطبية مثل لاصقات القلب، والأربطة البديلة، والملابس الوعائية.

• الكهرباء والإلكترونيات

يتم استخدام مادة PTFE في تصنيع المكونات الكهربائية والإلكترونية مثل لوحات الدوائر، والعزل الكهربائي، وعزل الأسلاك، وأجزاء أشباه الموصلات.

• صناعة السيارات

يتم استخدام مادة PTFE في نظام التوجيه المعزز وناقل الحركة، وبطانات أختام صمام الوقود، والحشيات، والحلقات الدائرية، وأختام العمود.

• هندسة

تصنع مادة PTFE مكونات البناء مثل طلاءات الأنابيب، والتجهيزات، والمحامل، والمقاعد والمقابس، وأجزاء الصمامات والمضخات.

• الطلاءات غير اللاصقة

تستخدم مادة PTFE في تصنيع أسطح الطلاء لمعدات تجهيز الأغذية وأواني الخبز وأواني الطهي.

فيما يلي تطبيقات PFOA:

• رغوة مكافحة الحرائق

PFOA هو منتج ثانوي لتصنيع رغاوي مكافحة الحرائق المستخدمة في إطفاء الحرائق المتأثرة بالسوائل القابلة للاشتعال.

• السجاد والمنسوجات

يتم استخدام حمض PFOA في تصنيع معالجات السجاد والمنسوجات المقاومة للأوساخ والماء.

• طلاء غير لاصق

يتم استخدام حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) في صناعة الطلاءات غير اللاصقة لأواني الخبز ومعدات تجهيز الأغذية وأواني الطهي.

خاتمة

PTFE وPFOA عبارة عن مركبين كيميائيين مختلفين مع عناصر أخرى واستخدامات أخرى.

PTFE هو عبارة عن بوليمر صناعي، في حين أن PFOA هو مركب كيميائي صناعي ينتج مواد أخرى.

إنها تمتلك تركيبة كيميائية مميزة وخصائص ميكانيكية وفيزيائية وكيميائية، مما يجعلها فريدة من نوعها لتطبيقات مختلفة.

يعتبر PTFE مركبًا آمنًا وخاملًا إلى حد كبير مقارنةً بـ PFOA في القضايا البيئية والصحية.

يُعتبر PTFE مادةً مفيدةً وقابلةً للتكيف مع تطبيقاتٍ متعددة. في الوقت نفسه، يُشكل PFOA مخاطرَ صحيةً وبيئيةً.

المزيد من الموارد:

خصائص PTFE  -المصدر: هانزا

حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA)  -المصدر: ويكيبيديا

عملية تصنيع PTFE – المصدر: هانزا