El tetrafluoroetileno se preparó por primera vez en 1933. Las síntesis comerciales actuales se basan en espato flúor, ácido sulfúrico y cloroformo.
Proceso básico de producción de polímero PTFE:
La Fabricación de Polímero/Resina PTFE se realiza básicamente en dos etapas.En primer lugar, el monómero de TFE generalmente se fabrica mediante síntesis de fluoruro de calcio (fluoroespato), ácido sulfúrico y cloroformo y, posteriormente, la polimerización de TFE se lleva a cabo en condiciones cuidadosamente controladas para formar PTFE.Debido a la presencia de enlaces CF fuertes y estables, la molécula de PTFE posee una excelente inercia química, alta resistencia al calor y características notables de aislamiento eléctrico;además de excelentes propiedades de fricción.
Purificación de TFE:
Se requiere monómero puro para la polimerización.Si hay impurezas presentes, afectará el producto final.Primero se lava el gas para eliminar el ácido clorhídrico y luego se destila para separar otras impurezas.
Polimerización de TFE:
El tetrafluoroetileno puro y sin inhibiciones puede polimerizar con violencia, incluso a temperaturas inicialmente inferiores a la temperatura ambiente.Un reactor plateado, lleno en un cuarto con una solución compuesta por 0,2 partes de persulfato de amonio, 1,5 partes de bórax y 100 partes de agua, y con un pH de 9,2.El reactor estaba cerrado;Se evacuó y se dejaron entrar 30 partes de monómero. El reactor se agitó durante una hora a 80°C y después de enfriar se obtuvo un rendimiento de polímero del 86%. El PTFE se fabrica comercialmente mediante dos procesos principales, uno de los cuales conduce al llamado "granular". polímero y el segundo conduce a una dispersión de polímero de tamaño de partícula mucho más fino y peso molecular más bajo.Un método para producir este último implicaba el uso de una solución acuosa de peróxido de ácido disuccínico al 0,1%.Las reacciones se llevaron a cabo a temperaturas de hasta 90°C.
Otros métodos:
Descomposición del TFE bajo la influencia de un arco eléctrico. Polimerización realizada mediante el método de emulsión utilizando iniciadores de peróxido, por ejemplo, H2O2 (peróxido de hidrógeno) y sulfato ferroso.En algunos casos se utiliza oxígeno como iniciador.
Estructura y propiedades del PTFE:
La estructura química del PTFE es un polímero lineal de C – F2 – C – F2 sin ninguna ramificación y las excelentes propiedades del PTFE están asociadas con un enlace carbono-flúor fuerte y estable.
El politetrafluoroetileno es un polímero lineal libre de una cantidad significativa de ramificación.Mientras que la molécula de polietileno tiene la forma de un zigzag plano en la zona cristalina, esto es estéricamente imposible con la de PTFE debido a que los átomos de flúor son más grandes que los de hidrógeno.Como consecuencia, la molécula forma un zigzag retorcido con los átomos de flúor apretados en una espiral alrededor del esqueleto carbono-carbono.Una vuelta completa de la espiral implicará más de 26 átomos de carbono por debajo de 19°C y 30°C por encima, existiendo un punto de transición que implica un cambio de volumen del 1% a esta temperatura.El entrelazamiento compacto de los átomos de flúor conduce a una molécula de gran rigidez y es esta característica la que conduce al alto punto de fusión cristalino y a la estabilidad térmica de la forma del polímero.
La atracción intermolecular entre las moléculas de PTFE es muy pequeña, siendo el parámetro de solubilidad calculado 12,6 (MJ/m3)1/2. Por lo tanto, el polímero en masa no tiene la alta rigidez y resistencia a la tracción que a menudo se asocia con los polímeros con un alto punto de reblandecimiento.El enlace carbono-flúor es muy estable.Además, cuando dos átomos de flúor están unidos a un solo átomo de carbono, hay una reducción en la distancia del enlace C-F de 1,42 A a 1,35 A. Como resultado, las fuerzas de enlace pueden ser tan altas como 504 kJ/mol.Dado que el único otro enlace presente es el enlace estable C-C, el PTFE tiene una estabilidad térmica muy alta, incluso cuando se calienta por encima de su punto de fusión cristalino de 327 °C.Debido a su alta cristalinidad y su incapacidad de interacción específica, no existen disolventes a temperatura ambiente.A temperaturas cercanas al punto de fusión, ciertos líquidos fluorados, como el queroseno perfluorado, disolverán el polímero.
Las propiedades del PTFE dependen del tipo de polímero y del método de procesamiento.El polímero puede diferir en tamaño de partícula y/o peso molecular.El tamaño de las partículas influirá en el caso de procesamiento y la cantidad de huecos en el producto terminado, mientras que el peso molecular influirá en la cristalinidad y, por tanto, en muchas propiedades físicas.Las técnicas de procesamiento también afectarán tanto a la cristalinidad como al contenido de huecos.
Los pesos moleculares promedio en peso de los polímeros comerciales parecen ser muy altos y están en el intervalo de 400.000 a 9.000.000. ICI informa que sus materiales tienen un peso molecular en el intervalo de 500.000 a 5.000.000 y un porcentaje de cristalinidad superior al 94% tal como se fabrican.Las piezas fabricadas son menos cristalinas.El grado de cristalinidad del producto terminado dependerá de la velocidad de enfriamiento de las temperaturas de procesamiento.El enfriamiento lento conducirá a una alta cristalinidad y el enfriamiento rápido producirá el efecto contrario.Los materiales de bajo peso molecular también serán más cristalinos.
Se observa que el polímero en dispersión, que tiene un tamaño de partícula más fino y un peso molecular más bajo, proporciona productos con una resistencia a la flexión muy mejorada y también resistencias a la tracción claramente mayores.Estas mejoras parecen surgir a través de la formación de estructuras similares a fibras en la masa de polímero durante el procesamiento.
Hora de publicación: 04-ene-2019