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

Estructura molecular

• Dibujo 3D

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

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F F

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FF

C

C

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C

F F

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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