¿Qué es PTFE (politetrafluoroetileno)

¿Qué es PTFE (politetrafluoroetileno)?

El politetrafluoroetileno de PTFE es un fluoropolímero multifuncional de alto rendimiento compuesto de átomos de carbono y átomos de flúor. Los fluoropolímeros son un grupo de plásticos con una amplia gama de propiedades y beneficios. PTFE es uno de esos fluoropolímeros cuyo descubrimiento revolucionó para siempre el grupo de fluoropolímeros y allanó el camino para una variedad de aplicaciones.

Una de las aplicaciones comunes de los materiales PTFE incluye recubrimientos antiadherentes para utensilios de cocina de cocina. Debido a su no reactividad, en parte debido a la resistencia del enlace de carbono-fluorino, a menudo se usa para hacer tuberías y contenedores para productos químicos reactivos y corrosivos.

¿Cómo se hace PTFE?

PTFE se fabrica muy como cualquier otro polímero. Es fabricado por la tecnología de polimerización de radicales libres utilizando la polimerización de adición de TFE en un proceso por lotes en medios acuosos.

La estructura química de PTFE es la misma que el polietileno; La única diferencia principal es que los átomos de hidrógeno están completamente reemplazados por flúor. Sin embargo, PE y PTFE se preparan de maneras muy diferentes.

El gran tamaño de los átomos de flúor forma una vaina continua uniforme alrededor de los enlaces de carbono-carbono, proporcionando la molécula con buena resistencia química, inercia eléctrica y estabilidad.

Características y rendimiento de PTFE

PTFE viene en tres gránulos principales, dispersiones a base de agua y polvos finos.

Los materiales de PTFE granulares se producen por polimerización por suspensión en un medio acuoso con poco o ningún dispersión. Los materiales de PTFE granulares se utilizan principalmente en compresión, presionado isostático y métodos de extrusión de émbolo.

Las dispersiones de PTFE a base de agua utilizan la misma polimerización a base de agua con más dispersantes y agitación. Las dispersiones a base de agua se utilizan principalmente en recubrimientos y métodos de lanzamiento de películas.

PTFE finamente en polvo es una pequeña partícula blanca producida por polimerización de emulsión controlada. El polvo PTFE fino se puede procesar en copos a través de la extrusión de pasta o aditivos para mejorar la resistencia al desgaste.

Otras propiedades notables de PTFE incluyen una excelente resistencia a la temperatura alta y baja, propiedades aislantes eléctricas, inercia química, bajo coeficiente de fricción (estática 0.08 y dinámica 0.01) y propiedades antiadherentes en un amplio rango de temperatura (-260 a 260 ° C) .

PTFE es uno de los materiales más confiables cuando se trata de resistencia química. Solo es atacado por metales alcalinos fundidos, haluros orgánicos como el trifluoruro de cloro (CLF3) y el difluoruro de oxígeno (OF2) y el flúor gaseoso a altas temperaturas.

Las propiedades mecánicas de PTFE también son impresionantes, pero no tan buenas como otros plásticos de ingeniería a temperatura ambiente. Agregar rellenos ha demostrado ser un método exitoso para superar este obstáculo. Dentro de su rango de temperatura normal, PTFE exhibe algunas propiedades mecánicas útiles. Estas propiedades también se ven obstaculizadas por variables de procesamiento como la temperatura de sinterización, la presión de preforma, la velocidad de enfriamiento, etc. Las propiedades de los polímeros, como el tamaño de partícula de masa molar y la distribución del tamaño de partícula, pueden afectar negativamente las propiedades mecánicas.

PTFE tiene propiedades sobresalientes de aislamiento eléctrico, baja constante dieléctrica y voltaje de resistencia de aislamiento. La constante dieléctrica muy baja (2.0) es el resultado de la estructura simétrica compleja de las macromoléculas.

El material PTFE también muestra buenas propiedades térmicas, sin una degradación significativa por debajo de 440 ° C.

También es atacado por la degradación y radiación en el aire, comenzando a una dosis de 0.02 MRAD.

Desventajas del material PTFE

Los materiales PTFE tradicionales no están exentos de inconvenientes. ellos son:

Arrastrarse y desgastar

No puede ser procesado por métodos de procesamiento de estado fundido, y los métodos adecuados a menudo pueden ser poco convencionales y escalables.

Dificultad para unirse

Altos cambios dimensionales cerca de la temperatura de transición del vidrio.

Baja resistencia a la radiación

Es corrosivo y puede producir fácilmente vapores tóxicos.

Importancia de los rellenos y aditivos para PTFE

La adición de rellenos y aditivos puede mejorar significativamente las propiedades mecánicas de PTFE, especialmente las tasas de fluencia y desgaste. Los rellenos de uso común incluyen acero, carbono, fibra de vidrio, fibra de carbono, grafito, bronce, acero, etc.

Fibra de vidrio : su adición mejorará las propiedades de fluencia y desgaste de PTFE al afectar sus temperaturas bajas y altas. Además, los compuestos llenos de vidrio funcionan excepcionalmente bien en entornos oxidantes.

Fibra de carbono: la fibra de carbono es esencial para reducir la fluencia, mejorar la rigidez, aumentar la flexibilidad y el módulo de compresión. PTFE mezclado con compuestos de fibra de carbono tiene una alta conductividad térmica y un bajo coeficiente de expansión térmica. La fibra de carbono es inerte a álcalis fuertes y ácido hidrofluorico (la fibra de vidrio es resistente a ambos ácidos). Estas piezas son ideales para fabricar piezas automotrices, como amortiguadores.

El carbono: el carbono como aditivo ayudará a reducir la fluencia, aumentar la dureza y mejorar la conductividad térmica de PTFE. Los mismos resultados se pueden lograr mezclando PTFE y grafito y aumentando la resistencia al desgaste del compuesto lleno de carbono. Estas mezclas son ideales para aplicaciones no lubricadas como anillos de pistón en cilindros de compresión.

PTFE lleno de bronce: este compuesto tiene una excelente conductividad térmica y eléctrica, por lo que es ideal para aplicaciones que están sujetas a cargas y temperaturas extremas.

Ventajas de agregar rellenos

Los rellenos/aditivos son esenciales para aumentar la porosidad del compuesto PTFE y, por lo tanto, afectan las propiedades eléctricas: reduce la resistencia dieléctrica al tiempo que aumenta la constante dieléctrica y el factor de disipación.

Los rellenos pueden mejorar significativamente el rendimiento de PTFE a temperaturas altas y bajas.

Sin embargo, los cambios en las propiedades químicas dependen en gran medida del tipo de aditivo utilizado. En general, también deja resultados positivos.

Aplicaciones PTFE

Típicamente, los termoplásticos fluorados se utilizan en aplicaciones de alto rendimiento con alta resistencia a la temperatura, alta pureza, baja temperatura, inercia química, propiedades antiadherentes y autoculicadoras. Estos son algunos de los usos más comunes para PTFE:

Ingeniería : rodamientos, superficies antiadherentes, asientos de válvulas, enchufes, accesorios, válvulas y piezas de bomba.

Médico : parches cardíacos, injertos cardiovasculares, reemplazos de ligamentos.

Industria química : recubrimiento de bombas, diafragmas, impulsores, intercambiadores de calor, autoclaves, recipientes de reacción, tanques de almacenamiento, recipientes, etc.

Automotriz : sellos de tallo, sellos de eje, juntas, juntas tóricas, revestimientos de manguera de combustible, dirección asistida, transmisiones y más.

Electrical and Electronics : placas de circuito impreso flexible, aislamiento eléctrico, etc.

Las mejores tecnologías para procesar PTFE

La estructura de la cadena de polímeros rígidos de PTFE hace que sea extremadamente difícil procesar utilizando métodos tradicionales como moldeo por inyección y extrusión. Aún así, su viscosidad de fusión extremadamente alta y su alta temperatura de fusión no ayudan. La tecnología de procesamiento ideal para manejar la metalurgia en polvo es muy adecuada para PTFE.

Sinterización, moldura de compresión, prensado, estampado o extrusión de pasta, estampado en caliente, mecanizado, extrusión de polvo preinterpretado en máquinas especiales.

Pegar extrusión mezcla PTFE con hidrocarburos, que se usan para convertirlo en aislamiento de cinta, tubería y cable. Los hidrocarburos se evaporan antes de que la pieza se sinteriza.

Rango operativo -200 ° C a 260 ° C.

Preguntas más frecuentes

1. ¿El politetrafluoroetileno causa cáncer?

respuesta. Se ha demostrado que PTFE es tóxico para la salud humana porque contiene un carcinógeno llamado PFOA. Sin embargo, no hay necesidad de preocuparse ya que los recubrimientos antiadherentes de PTFE ya no contienen esta sustancia.

2. ¿Para qué se usa la tubería PTFE?

respuesta. El tubo de PTFE se usa más comúnmente como tubo de laboratorio, donde la resistencia química y la pureza son los más importantes. PTFE tiene un coeficiente de fricción extremadamente bajo y se conoce como una de las sustancias "más resbaladizas" conocidas.

3. ¿Qué tipo de plástico es PTFE?

respuesta. PTFE es un polímero termoplástico que es un fluoropolímero compuesto de átomos de carbono y átomos de flúor.

4. ¿De qué sirve el tablero PTFE?

respuesta. Las hojas de PTFE se utilizan en una variedad de aplicaciones, como juntas encapsuladas de PTFE y embalaje de PTFE. Tiene una excelente resistencia a los gases, agua, productos químicos, combustibles y aceites.