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Presentation Transcript

  1. Politetrafluoroetileno (PTFE)

  2. Índice • Introducción • Síntesis • Estructura • Propiedades • Aplicaciones

  3. Introducción

  4. Cronología Hasta 1945 2ª Guerra Mundial Roy J. Plunkett (1910-1994) *Resistente al calor *Inerte a ácidos y bases fuertes ¿ ? Polvo blanco 1938 Comercialización del PTFE Desde 1947 (TEFLON®) POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE) Algoflon®, Fluon®, Tetran®…

  5. ¿Qué es el PTFE? Polímero Carbono y flúor Propiedades espectaculares Gran cantidad de aplicaciones

  6. Estructura del PTFE Estructura helicoidal Enlaces covalentes r C-C = 0.441 A r C-F = 1.632 A

  7. Técnicas de determinación • Difracción de rayos X • Microscopía electrónica • Cromatografía de permeación de gel (GPC) • Análisis térmico • Ángulos de contacto

  8. 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

  9. 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

  10. Cromatografía de permeación de gel (GPC)

  11. Análisis térmico • Análisis térmico diferencial (DTA) y Calorimetría diferencial de barrido (DSC) • Termogravimetría (TG) y termogravimetría derivada (DTG)

  12. 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.

  13. DTA

  14. DSC Tg Temperatura de transición vitrea Tm  Temperatura de fusión Tc  Temperatura de cristalización

  15. 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.

  16. TG

  17. 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

  18. 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

  19. Síntesis • Obtención del monómero (TFE) • Polimerización

  20. 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 UV 450ºC SbF3 D 800ºC CF2=CF2 Tetrafluoroetileno

  21. Polimerización • Etapas • Condiciones de polimerización

  22. Etapas • Iniciación • Propagación • Terminación

  23. Iniciación Formación de un radical libre • Iniciadores • Proceso

  24. Iniciadores Peróxido de Benzoilo  BPO 2,2'-azo-bis-isobutirilnitrilo  AIBN

  25. Proceso

  26. Propagación Crecimiento de la molécula

  27. Terminación • Favorable • Desfavorable

  28. Favorable El acoplamiento genera moléculas de PTFE sin problemas

  29. Desfavorable Desproporción • Algo problemática • Muy problemática

  30. Algo problemática Dobles enlaces finales

  31. Muy problemática Ramificación

  32. 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

  33. Propiedades Las propiedades de cualquier material dependen de: • Composición química y enlace • Estructura molecular • Procesado Propiedades del PTFE

  34. Composición química y enlace • Los enlaces “C-C” y “C-F” son enlaces covalentes muy estables

  35. Estructura molecular • Dibujo 3D

  36. Propiedades del PTFE • Propiedades físicas • Inercia química • Propiedades térmicas • Propiedades eléctricas

  37. Diagrama de OO.MM. LUMO DE HOMO

  38. Propiedades físicas • Baja energía superficial  gran antiadherencia • Su superficie no se moja ni en agua ni en aceite • Resistencia a disolventes • Impermeabilidad al agua

  39. 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.

  40. 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

  41. 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

  42. Inercia química • Resistencia a agentes químicos • Resistencia al fuego • Resistencia a las radiaciones • Resistencia a agentes atmosféricos

  43. 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.

  44. 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.

  45. 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.

  46. Diagrama de OO.MM. LUMO DE HOMO

  47. Diagrama de OO.MM. LUMO DE HOMO