Índice
• Introducción
• Síntesis
• Estructura
• Propiedades
• Aplicaciones
Introducción
Cronología
*Resistente al calor
*Inerte a ácidos y bases fuertes
¿ ?
Polvo blanco1938
POLITETRAFLUOROETILENO
Roy J. Plunkett (1910-1994)
(PTFE)
Hasta 1945
Desde 1947 Comercialización del PTFE
2ª Guerra Mundial
(TEFLON®)
Algoflon®, Fluon®, Tetran®…
¿Qué es el PTFE? Polímero
Carbono y flúor
Propiedades espectaculares
Gran cantidad de aplicaciones
Estructura helicoidal
Enlaces covalentes
r C-C = 0.441 A
r C-F = 1.632 A
Estructura del PTFE
Técnicas de determinación
• Difracción de rayos X
• Microscopía electrónica
• Cromatografía de permeación de gel (GPC)
• Análisis térmico
• Ángulos de contacto
Difracción de rayos X• Fundamento: atenuación
de la radiación incidente debido a la absorción o la difracción de la misma por el material irradiado.
• Fenómenos de interferencia Difracción
• ley de Bragg
senθd=nλ hkl2
Microscopía electrónica
• Dos tipos diferentes de información:
a) Imágenes directas de la estructura de secciones muy delgadas de material (100 – 200 A)
b) Diagramas de difracción de electrones orientados.
• ¿Cómo se produce un haz de electrones?
Emisión termoiónica
dθ=λ 2
Cromatografía de permeación de gel (GPC)
Análisis térmico
• Análisis térmico diferencial (DTA) y Calorimetría diferencial de barrido (DSC)
• Termogravimetría (TG) y termogravimetría derivada (DTG)
Análisis térmico diferencial y Calorimetría diferencial de barrido
• El DTA es una técnica en la cual se mide la diferencia de temperatura entre la muestra y un material de referencia inerte, en función de la temperatura.
• La DSC es una técnica de análisis térmico usada para medir cambios en los flujos de calor asociadas a transformaciones de fase.
DTA
DSC
Tg Temperatura de transición vitrea
Tm Temperatura de fusión
Tc Temperatura de cristalización
Termogravimetría y termogravimetría derivada
• La TG es una técnica en la cual el peso de una muestra se mide continuamente en función de la temperatura
• La DTG es una forma de expresar los resultados de TG por medio de la primera derivada de la curva en función de la temperatura o el tiempo.
TG
Ángulos de contacto
• Energía libre de superficie fenómenos de adsorción, mojabilidad y adhesión
• En un sólido no es posible la determinación directa de su energía de superficie (falta de movilidad de sus moléculas) medidas de ángulo de contacto
• Técnicas
Método de la gota o burbuja(sessile drop)
• Se basa en la medida del ángulo formado entre una gota de líquido depositada en una superficie sólida perfectamente lisa
• Cuanto mayor es el ángulo menor es la interacción entre el líquido y el sólido
Síntesis
• Obtención del monómero (TFE)
• Polimerización
Obtención del monómero (TFE)
CaF2 + H2SO4
CH4 + 3 Cl2
CHCl3 + 2HF
2 CHClF2
CaSO4 + 2 HF
CHCl3 + 3 HCl
CHClF2 + 2 HCl
CF2=CF2 + 2 HCl
SbF3
UV
450ºC
800ºCCF2=CF2
Tetrafluoroetileno
Polimerización
• Etapas
• Condiciones de polimerización
Etapas
• Iniciación
• Propagación
• Terminación
Iniciación
Formación de un radical libre
• Iniciadores
• Proceso
Iniciadores
Peróxido de Benzoilo BPO
2,2'-azo-bis-isobutirilnitrilo AIBN
Proceso
Propagación
Crecimiento de la molécula
Terminación
• Favorable
• Desfavorable
Favorable
El acoplamiento genera moléculas de PTFE sin problemas
Desfavorable
Desproporción
• Algo problemática
• Muy problemática
Algo problemática
Dobles enlaces finales
Muy problemática
Ramificación
Condiciones de polimerización
Suspensión coloidal en medio acuoso
Dependiendo de:
-Agente dispersante (surfactante) distintas cantidades
-Ágitación distinta intensidad y tiempo
PTFE en distintas formas:
-Polvo fino
-Forma granular
-Dispersión
Propiedades
Las propiedades de cualquier material dependen de:
• Composición química y enlace• Estructura molecular• Procesado
Propiedades del PTFE
Composición química y enlace
• Los enlaces “C-C” y “C-F” son enlaces covalentes muy estables
Propiedades del PTFE
• Propiedades físicas
• Inercia química
• Propiedades térmicas
• Propiedades eléctricas
Diagrama de OO.MM.
LUMO
HOMO
E
Propiedades físicas
• Baja energía superficial gran antiadherencia
• Su superficie no se moja ni en agua ni en aceite
• Resistencia a disolventes
• Impermeabilidad al agua
Resistencia a disolventes
• Es insoluble en casi todos los disolventes hasta una temperatura de 300ºC
• Los hidrocarburos fluorados le causan cierto hinchazón, aunque el proceso es reversible.
• Algunos aceites fluorados a partir de los 300ºC presentan cierto efecto de disolución.
C
F
C
C
C
C
C
F
F F
F F
F F F F
FF
C
C
F F
FF
C
C
C
C
C
F F
F F
F F F F
FF
C
C
F F
FF
C
F F
C
F
C
C
C
C
C
F
F F
F F
F F F F
FF
C
C
F F
FF
O
H H
Inercia química
• Resistencia a agentes químicos
• Resistencia al fuego
• Resistencia a las radiaciones
• Resistencia a agentes atmosféricos
Resistencia a agentes químicos
• Es prácticamente inerte para casi todos los elementos y compuestos conocidos.
• Solamente es atacado por metales alcalinos en estado elemental, por el trifluoruro de cloro y por el flúor en estado elemental a altas temperaturas y presiones.
Resistencia al fuego
• Es incombustible y no inflamable.
• Ante un incremento de la temperatura y la presión y en presencia de oxígeno se descompone en contaminantes peligrosos.
Resistencia a las radiaciones
• Presenta una buena resistencia frente a los rayos UV motivada por los enlaces fuertes “C-F” Diagrama OO.MM.
• Las radiaciones de alta energía rompen la molécula de PTFE, especialmente en presencia de oxígeno.
Diagrama OO.MM.
Diagrama de OO.MM.
LUMO
HOMO
E
Diagrama de OO.MM.
LUMO
HOMO
E
Propiedades térmicas
• Estabilidad térmica
• Puntos de transición
• Dilatación
• Capacidad calorífica y conductividad térmica
• Calor específico, punto de fusión y rango de temperaturas de utilización
Estabilidad térmica
• Uno de los materiales plásticos con mayor estabilidad térmica.
• A partir de los 400ºC muestra una apreciable descomposición física.
Puntos de transición
Dilatación
• El coeficiente de dilatación varía con la temperatura.
• También varía en relación con la dirección de compresión.
Capacidad calorífica yconductividad térmica
• Su capacidad calorífica es relativamente elevada (1050 J/Kg-K).
• Su coeficiente de conductividad térmica no varía con la variación de la temperatura. Es relativamente bajo (0,25W/m-K).
• Por ello se considera un buen aislante.• La mezcla y agregado con otros materiales
aumenta su conductividad térmica.
Calor específico, punto de fusión y rango de temperatura
• El calor específico aumenta con la temperatura.
• Su punto de fusión es 327ºC.
• El rango de temperaturas de utilización oscila entre los –200ºC y +260ºC.
Propiedades eléctricas
• Es un aislante excelente debido a la baja polarizabilidad del flúor y un buen dieléctrico.
Aplicaciones del PTFE
• Para fontanería• Para barras, tubos, placas y láminas• Automoción• Bandas industriales• Ollas y sartenes antiadherentes• Telas y mallas de teflón• Mangueras recubiertas de PTFE• Otras aplicaciones
Para fontanería
• Evitar las fugas en las uniones entre roscas
• Formato de cinta para cubrir la rosca
Para barras, tubos, placas y láminas
• Material de alta tecnología para ser utilizado en condiciones extremas.
• Aplicaciones en todo tipo de industria
Automoción
• Material autolubricante
• Alta duración sin mantenimiento
Bandas industriales
Bandas industriales
• Empaque y embalaje
• En la elaboración de tortillas y pastas como la pizza (alimentos precocidos).
• Cocción y refrigeración de masa para elaborar pan• Cocción y tratamiento de carne, pescado, frutas y verduras• Estampado en prendas de vestir• Fabricación de tapetes y alfombras• Fabricación de productos especiales de madera• Selladores y barreras anticontaminantes• Secado en papel, cartón, serigrafía, impresos, metal, cristal, madera, plástico y textil
Ollas y sartenes antiadherentes
• Evitar que la comida se pegue
• Proporciona una textura fina al alimento.
Telas y mallas de teflón
• Mallas y telas con características de resistencia tanto mecánica como química.
Mangueras recubiertas de PTFE
• Diseñada para aplicaciones totales de flujo donde se requiere una máxima flexibilidad y peso mínimo.
• Fácil de manipular y resiste la abrasión y el ataque químico
Otras aplicaciones
• Placas selladoras
• Agitadores
• Dosificadores
• Rodillos Textiles
• Matrices de Inyección
• Rodillos antiadherentes