O politetrafluoroetileno (PTFE) é provavelmente o fluoropolímero mais utilizado, pois possui diversas características que o tornam um material ideal para uma ampla gama de aplicações. É mais flexível do que outros materiais similares e pode resistir a quase todos os produtos químicos industriais.
A faixa de temperatura é de aproximadamente -330°F a 500°F, proporcionando a maior faixa de temperatura entre os fluoropolímeros. Além disso, possui excelentes propriedades elétricas e baixa permeabilidade magnética. Os tubos de PTFE são os mais utilizados em laboratório e em aplicações onde a resistência química e a pureza são essenciais.PTFEPossui um coeficiente de atrito muito baixo e é uma das substâncias mais "deslizantes" conhecidas.
Características:
Resina de PTFE 100% pura
Em comparação com FEP, PFA, HP PFA, UHP PFA, ETFE e ECTFE, a maioria dos tubos de fluoropolímero flexíveis
Quimicamente inerte, resistente a quase todos os produtos químicos e solventes industriais.
Ampla faixa de temperatura
Baixa penetração
Acabamento de superfície antiaderente e suave
Menor coeficiente de atrito
Excelente desempenho elétrico
Não inflamável
Não tóxico
Aplicações:
laboratório
Processo químico
Equipamentos de análise e processo
Monitoramento de emissões
Baixa temperatura
alta temperatura
Eletricidade
ozônio
A estrutura das moléculas de PTFE
O politetrafluoroetileno (PTFE) é produzido pela polimerização de muitas moléculas de tetrafluoroetileno.
Este diagrama simplificado do PTFE não mostra a estrutura tridimensional da molécula. No poli(etileno), uma molécula mais simples, a cadeia principal de carbono é conectada apenas por átomos de hidrogênio, e essa cadeia é muito flexível – definitivamente não é uma molécula linear.
No entanto, no politetrafluoroetileno, o átomo de flúor em um grupo CF₂ é grande o suficiente para interferir com o átomo de flúor no grupo adjacente. É preciso lembrar que cada átomo de flúor possui 3 pares de elétrons não compartilhados.
O efeito disso é suprimir a rotação da ligação simples carbono-carbono. Os átomos de flúor tendem a se organizar de forma a ficarem o mais longe possível dos átomos de flúor adjacentes. A rotação tende a envolver colisões de pares de elétrons não compartilhados entre átomos de flúor em átomos de carbono adjacentes, o que torna a rotação energeticamente desfavorável.
A força repulsiva fixa a molécula em forma de bastão, e os átomos de flúor se organizam em uma espiral muito suave ao redor da cadeia principal de carbono. Essas tiras de chumbo serão comprimidas como lápis longos e finos em uma caixa.
Essa proximidade entre as moléculas exerce uma influência importante nas forças intermoleculares, como você verá.
Forças intermoleculares e o ponto de fusão do PTFE
O ponto de fusão do politetrafluoroetileno é de 327 °C. Este valor é bastante elevado para este polímero, o que indica a presença de forças consideráveis de van der Waals entre as moléculas.
Por que algumas pessoas afirmam que as forças de van der Waals no PTFE são fracas?
A força de dispersão de van der Waals é causada pelos dipolos flutuantes temporários gerados quando os elétrons na molécula se movem. Como a molécula de PTFE é grande, espera-se uma grande força de dispersão, pois há muitos elétrons que podem se mover.
Em geral, quanto maior a molécula, maior o poder de dispersão.
No entanto, o PTFE tem um problema. O flúor é muito eletronegativo. Ele tende a manter os elétrons da ligação carbono-flúor fortemente unidos, tão fortemente que os elétrons não conseguem se mover como se imagina. Descrevemos a ligação carbono-flúor como não tendo forte polarização.
As forças de van der Waals também incluem interações dipolo-dipolo. Mas no politetrafluoroetileno (PTFE), cada molécula é circundada por uma camada de átomos de flúor ligeiramente carregados negativamente. Nesse caso, a única interação possível entre as moléculas é a repulsão mútua!
Portanto, a força de dispersão é mais fraca do que você pensa, e a interação dipolo-dipolo causará repulsão. Não é à toa que as pessoas dizem que a força de van der Waals no PTFE é muito fraca. Você não sentirá de fato uma força repulsiva, porque a influência da força de dispersão é maior do que a da interação dipolo-dipolo, mas o efeito líquido é que a força de van der Waals tenderá a enfraquecer.
Mas o PTFE tem um ponto de fusão muito alto, então a força que mantém as moléculas unidas deve ser muito forte.
Como o PTFE pode ter um ponto de fusão elevado?
O PTFE é muito cristalino, ou seja, possui uma grande área superficial e as moléculas estão dispostas de forma bastante regular. Lembre-se, as moléculas de PTFE podem ser consideradas como bastonetes alongados. Esses bastonetes ficam agrupados bem próximos uns dos outros.
Isso significa que, embora a molécula de PTFE não possa produzir dipolos temporários realmente grandes, os dipolos podem ser usados de forma muito eficiente.
Então, as forças de van der Waals no PTFE são fracas ou fortes?
Acho que vocês dois podem estar certos! Se as cadeias de politetrafluoroetileno (PTFE) estiverem dispostas de forma que não haja contato muito próximo entre elas, a força entre elas será muito fraca e o ponto de fusão será muito baixo.
Mas, no mundo real, as moléculas estão em contato próximo. As forças de van der Waals podem não ser tão poderosas quanto se poderia pensar, mas a estrutura do PTFE faz com que elas sofram o maior efeito, produzindo ligações intermoleculares fortes e altos pontos de fusão.
Isso contrasta com outras forças, como a força de interação dipolo-dipolo, que é reduzida apenas 23 vezes, ou seja, o dobro da distância é reduzido 8 vezes.
Portanto, o empacotamento compacto de moléculas em forma de bastonete no PTFE maximiza a eficácia da dispersão.
As propriedades antiaderentes
É por isso que a água e o óleo não aderem à superfície do PTFE e por isso que você pode fritar ovos em uma panela revestida com PTFE sem que eles grudem.
É preciso considerar quais forças podem fixar outras moléculas na superfície dePTFEPode incluir algum tipo de ligação química, força de van der Waals ou ligação de hidrogênio.
ligação química
A ligação carbono-flúor é muito forte, sendo impossível que qualquer outra molécula alcance a cadeia carbônica para provocar uma reação de substituição. É impossível que ocorra uma ligação química.
forças de van der Waals
Observamos que a força de van der Waals no PTFE não é muito forte, e isso só faz com que o PTFE tenha um ponto de fusão elevado, porque as moléculas estão tão próximas que têm um contato muito eficaz.
Mas o comportamento é diferente para outras moléculas próximas à superfície do PTFE. Moléculas relativamente pequenas (como moléculas de água ou de óleo) terão apenas uma pequena área de contato com a superfície, gerando, assim, apenas uma pequena quantidade de atração de van der Waals.
Uma molécula grande (como uma proteína) não terá formato de bastão, portanto não há contato efetivo suficiente entre ela e a superfície para superar a baixa tendência de polarização do PTFE.
De qualquer forma, a força de van der Waals entre a superfície do PTFE e os objetos ao redor é pequena e ineficaz.
Ligações de hidrogênio
As moléculas de PTFE na superfície são completamente envolvidas por átomos de flúor. Esses átomos de flúor são muito eletronegativos, portanto, todos carregam um certo grau de carga negativa. Cada átomo de flúor também possui 3 pares de elétrons não compartilhados.
Estas são as condições necessárias para a formação de ligações de hidrogênio, como o par de elétrons não ligantes do flúor e o átomo de hidrogênio da água. Mas isso obviamente não acontecerá, caso contrário haveria uma forte atração entre as moléculas de PTFE e as moléculas de água, e a água se ligaria ao PTFE.
Resumo
Não existe uma forma eficaz para outras moléculas se ligarem com sucesso à superfície do PTFE, por isso ele possui uma superfície antiaderente.
O baixo atrito
O coeficiente de atrito do PTFE é muito baixo. Isso significa que, se você tiver uma superfície revestida com PTFE, outros objetos deslizarão facilmente sobre ela.
Segue abaixo um breve resumo do que está acontecendo. Isso vem de um artigo de 1992 intitulado "Friction and Wear of Polytetrafluoroethylene" (Atrito e Desgaste do Politetrafluoroetileno).
No início do deslizamento, a superfície de PTFE se rompe e a massa é transferida para o local onde ocorre o deslizamento. Isso significa que a superfície de PTFE sofrerá desgaste.
À medida que o deslizamento continuava, os blocos se desdobravam em películas finas.
Ao mesmo tempo, a superfície do PTFE é puxada para fora, formando uma camada organizada.
Ambas as superfícies em contato agora possuem moléculas de PTFE bem organizadas que podem deslizar umas sobre as outras.
O texto acima é uma introdução ao politetrafluoroetileno. O politetrafluoroetileno pode ser transformado em uma variedade de produtos, e somos especializados na fabricação de tubos de PTFE.fabricantes de mangueiras de PTFESinta-se à vontade para entrar em contato conosco.
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Data da publicação: 05 de maio de 2021