PTFE Emilio Emma Javi David by HC120519194041

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									                   Índice
•   Introducción
•   Síntesis
•   Estructura
•   Propiedades
•   Aplicaciones
Introducción
                                Cronología
                              Hasta 1945        2ª Guerra Mundial
Roy J. Plunkett (1910-1994)
                               1938         Polvo blanco
                              Desde 1947         Comercialización
                                  *Resistente al del PTFE
                                                 calor
                                  *Inerte a ácidos y bases fuertes
                                 (TEFLON®)
             ¿?
   POLITETRAFLUOROETILENO
                  (PTFE)
                     Algoflon®, Fluon®, Tetran®…
¿Qué es el PTFE?
         Polímero

         Carbono y flúor

         Propiedades
         espectaculares

         Gran cantidad de
         aplicaciones
Estructura del PTFE
           Estructura helicoidal

           Enlaces covalentes

            r C-C = 0.441 A

           r C-F = 1.632 A
      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
                     nλ = 2d hkl senθ
          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.
                    λ = 2dθ
•     ¿Cómo se produce un haz de electrones?
        Emisión termoiónica
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               CaSO4 + 2 HF
                    UV
   CH4 + 3 Cl2              CHCl3 + 3 HCl
                   450ºC
                    SbF3
  CHCl3 + 2HF               CHClF2 + 2 HCl

                     D
     2 CHClF2               CF2=CF2 + 2 HCl
                   800ºC

                 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
                               Propiedades del PTFE
• Estructura molecular
• Procesado
   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


             DE


HOMO
             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.
        F           F       F               F           F           F           F       F
                C                   C                       C                       C
    C                   C                       C                       C
F           F       F       F           F               F       F               F



F       F           F           F           F           F           F           F
    C                   C                       C                       C
                C                   C                       C                       C
        F           F       F               F       F               F       F           F
                    H           H
                        O



        F       F       F           F       F           F       F       F
            C               C                   C                   C
    C               C                   C                   C
F       F       F       F       F           F       F           F
              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


             DE


HOMO
Diagrama de OO.MM.

LUMO


             DE


HOMO
        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 y
         conductividad 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

								
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