El politetrafluoroetileno (politetrafluoroetileno) es probablemente el fluoropolímero más utilizado debido a que posee varias características que lo convierten en un material ideal para una amplia gama de aplicaciones. Es más flexible que otros materiales similares y puede resistir casi todos los productos químicos industriales.
El rango de temperatura es de aproximadamente -330 °F a 500 °F, lo que proporciona el rango de temperatura más amplio entre los fluoropolímeros. Además, posee excelentes propiedades eléctricas y baja permeabilidad magnética. Los tubos de PTFE son los más utilizados en laboratorios y aplicaciones donde la resistencia química y la pureza son esenciales.PTFEtiene un coeficiente de fricción muy bajo y es una de las sustancias más "deslizantes" conocidas.
Características:
Resina de PTFE 100% pura
En comparación con FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE, ECTFE, la mayoría de las tuberías de fluoropolímero flexibles
Químicamente inerte, resistente a casi todos los productos químicos y disolventes industriales.
Amplio rango de temperatura
Baja penetración
Acabado de superficie liso antiadherente
Coeficiente de fricción más bajo
Excelente rendimiento eléctrico
Ininflamable
No tóxico
Aplicaciones:
laboratorio
Proceso químico
Equipos de análisis y procesamiento
Monitoreo de emisiones
Baja temperatura
temperatura alta
Electricidad
ozono
La estructura de las moléculas de PTFE
El politetrafluoroetileno (PTFE) se fabrica mediante la polimerización de muchas moléculas de tetrafluoroetileno.
Este sencillo diagrama de PTFE no muestra la estructura tridimensional de la molécula. En el poli(etileno) molecular más simple, la cadena principal de carbono de la molécula está conectada únicamente por átomos de hidrógeno, y esta cadena es muy flexible; definitivamente no es una molécula lineal.
Sin embargo, en el politetrafluoroetileno, el átomo de flúor en un grupo CF2 es lo suficientemente grande como para interferir con el átomo de flúor en el grupo adyacente. Hay que recordar que cada átomo de flúor tiene 3 pares de electrones solitarios que sobresalen.
El efecto de esto es suprimir la rotación del enlace simple carbono-carbono. Los átomos de flúor tienden a disponerse de manera que estén lo más alejados posible de los átomos de flúor adyacentes. La rotación tiende a implicar colisiones de pares de electrones no enlazantes entre átomos de flúor y átomos de carbono adyacentes, lo que hace que la rotación sea energéticamente desfavorable.
La fuerza repulsiva fija la molécula en forma de varilla, y los átomos de flúor se disponen en una espiral muy suave; los átomos de flúor se disponen en espiral alrededor de la cadena principal de carbono. Estas tiras de mina se comprimirán juntas como lápices largos y delgados en una caja.
Esta disposición de contacto cercano tiene una influencia importante en las fuerzas intermoleculares, como verá.
Fuerzas intermoleculares y punto de fusión del PTFE
El punto de fusión del politetrafluoroetileno se cita como 327 °C. Esto es bastante alto para este polímero, por lo que deben existir fuerzas de van der Waals considerables entre las moléculas.
¿Por qué se afirma que las fuerzas de van der Waals en el PTFE son débiles?
La fuerza de dispersión de van der Waals es causada por los dipolos fluctuantes temporales generados cuando los electrones en la molécula se mueven. Debido a que la molécula de PTFE es grande, se esperaría una gran fuerza de dispersión porque hay muchos electrones que pueden moverse.
En general, cuanto mayor sea la molécula, mayor será su poder de dispersión.
Sin embargo, el PTFE tiene un problema. El flúor es muy electronegativo. Tiende a unir fuertemente los electrones en el enlace carbono-flúor, tan fuertemente que los electrones no pueden moverse como se podría pensar. Describimos el enlace carbono-flúor como de baja polarización.
Las fuerzas de Van der Waals también incluyen interacciones dipolo-dipolo. Pero en el politetrafluoroetileno (PTFE), cada molécula está rodeada por una capa de átomos de flúor con carga ligeramente negativa. En este caso, ¡la única interacción posible entre las moléculas es la repulsión mutua!
Por lo tanto, la fuerza de dispersión es más débil de lo que piensas, y la interacción dipolo-dipolo causará repulsión. No es de extrañar que la gente diga que la fuerza de van der Waals en el PTFE es muy débil. En realidad no obtendrás la fuerza repulsiva, porque la influencia de la fuerza de dispersión es mayor que la de la interacción dipolo-dipolo, pero el efecto neto es que la fuerza de van der Waals tenderá a debilitarse.
Pero el PTFE tiene un punto de fusión muy alto, por lo que la fuerza que mantiene unidas las moléculas debe ser muy fuerte.
¿Cómo es posible que el PTFE tenga un punto de fusión tan alto?
El PTFE es muy cristalino; en este sentido, hay una gran superficie y las moléculas están dispuestas de forma muy regular. Recuerde que las moléculas de PTFE pueden imaginarse como varillas alargadas. Estos polos estarán muy agrupados.
Esto significa que, aunque la molécula de PTFE no puede producir dipolos temporales realmente grandes, estos dipolos pueden utilizarse de forma muy eficiente.
Entonces, ¿las fuerzas de van der Waals en el PTFE son débiles o fuertes?
¡Creo que ambos pueden tener razón! Si las cadenas de politetrafluoroetileno (PTFE) están dispuestas de tal manera que no haya un contacto demasiado estrecho entre ellas, la fuerza entre ellas será muy débil y el punto de fusión será muy bajo.
Pero en el mundo real, las moléculas están en contacto cercano. Las fuerzas de Van der Waals pueden no ser tan poderosas como podrían ser, pero la estructura del PTFE hace que experimenten el mayor efecto, produciendo enlaces intermoleculares fuertes en general y puntos de fusión altos.
Esto contrasta con otras fuerzas, como la fuerza de interacción dipolo-dipolo, que solo se reduce 23 veces, o el doble de la distancia se reduce 8 veces.
Por lo tanto, el empaquetamiento compacto de moléculas en forma de varilla en el PTFE maximiza la eficacia de la dispersión.
Las propiedades antiadherentes
Por eso el agua y el aceite no se adhieren a la superficie del PTFE, y por eso se pueden freír huevos en una sartén recubierta de PTFE sin que se peguen.
Debes considerar qué fuerzas podrían fijar otras moléculas en la superficie dePTFEPuede incluir algún tipo de enlace químico, fuerza de van der Waals o enlace de hidrógeno.
Enlace químico
El enlace carbono-flúor es muy fuerte, y es imposible que otras moléculas alcancen la cadena de carbono para provocar alguna reacción de sustitución. Es imposible que se produzca un enlace químico.
Fuerzas de van der Waals
Hemos visto que la fuerza de van der Waals en el PTFE no es muy fuerte, y solo hará que el PTFE tenga un punto de fusión alto, porque las moléculas están tan cerca que tienen un contacto muy efectivo.
Pero la situación es diferente para otras moléculas cercanas a la superficie del PTFE. Las moléculas relativamente pequeñas (como las de agua o aceite) solo tendrán un contacto mínimo con la superficie, y se generará una escasa atracción de van der Waals.
Una molécula grande (como una proteína) no tendrá forma de varilla, por lo que no existe suficiente contacto efectivo entre ella y la superficie para superar la baja tendencia a la polarización del PTFE.
De cualquier manera, la fuerza de van der Waals entre la superficie del PTFE y los objetos circundantes es pequeña e ineficaz.
Enlaces de hidrógeno
Las moléculas de PTFE en la superficie están completamente recubiertas por átomos de flúor. Estos átomos de flúor son muy electronegativos, por lo que todos poseen cierta carga negativa. Cada átomo de flúor también tiene 3 pares de electrones no enlazantes que sobresalen.
Estas son las condiciones necesarias para la formación de enlaces de hidrógeno, como el par solitario del flúor y el átomo de hidrógeno del agua. Pero obviamente esto no sucederá, de lo contrario habrá una fuerte atracción entre las moléculas de PTFE y las moléculas de agua, y el agua se adherirá al PTFE.
Resumen
No existe una forma eficaz para que otras moléculas se adhieran con éxito a la superficie del PTFE, por lo que posee una superficie antiadherente.
La baja fricción
El coeficiente de fricción del PTFE es muy bajo. Esto significa que si una superficie está recubierta de PTFE, otros objetos se deslizarán fácilmente sobre ella.
A continuación se presenta un breve resumen de lo que está sucediendo. Esta información proviene de un artículo de 1992 titulado "Fricción y desgaste del politetrafluoroetileno".
Al inicio del deslizamiento, la superficie de PTFE se rompe y la masa se transfiere a la zona donde se desliza. Esto significa que la superficie de PTFE se desgastará.
A medida que continuaba el deslizamiento, los bloques se fueron desplegando formando finas láminas.
Al mismo tiempo, la superficie del PTFE se estira para formar una capa organizada.
Ambas superficies en contacto ahora tienen moléculas de PTFE bien organizadas que pueden deslizarse una sobre la otra.
Lo anterior es una introducción al politetrafluoroetileno, el politetrafluoroetileno se puede convertir en una variedad de productos, estamos especializados en la fabricación de tubos de PTFE,fabricantes de mangueras de PTFEBienvenido a comunicarse con nosotros
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Fecha de publicación: 5 de mayo de 2021