Información sobre fluorocarbonos PFA

Resina de fluorocarbono PFA

*Los valores típicos no son adecuados para las especificaciones. Las propiedades se midieron a 23 °C (73 °F), a menos que se indique lo contrario.

**Las declaraciones relativas al comportamiento en caso de incendio no pretenden reflejar los peligros que presenta este u otro material en condiciones reales de incendio. Las siguientes características contribuyen a las propiedades únicas de las resinas de fluorocarbono PFA:

• No polaridad: La cadena principal de carbono del polímero lineal está completamente recubierta por la nube de electrones de los átomos de flúor, de forma muy similar a como el núcleo de un cable está protegido por un revestimiento aislante. Este recubrimiento, y los ángulos en los que se disponen los enlaces carbono-flúor, hacen que los centros de electronegatividad y electropositividad estén perfectamente equilibrados en toda la sección transversal de la cadena polimérica. Como resultado, no prevalece ninguna diferencia de carga neta. Esta no polaridad del polímero es en parte responsable de su falta de reactividad química.



• Bajas fuerzas entre cadenas: Las fuerzas de enlace entre dos cadenas de polímeros adyacentes son significativamente menores que las fuerzas dentro de una cadena. Las cadenas de polímeros lineales PFA PTFE están restringidas de otro modo. Sin embargo, en el PFA FEP y el PFA, el entrelazamiento de las cadenas de polímeros de la estructura colgante impide el desplazamiento de las cadenas de polímeros para aliviar la carga implícita. La «deformación» que suele asociarse al PFA PTFE se evita en gran medida con el PFA FEP y aún más con el PFA.
  
  Las altas resistencias de los enlaces C-F y C-C se encuentran entre las más fuertes de la química orgánica de enlaces simples. El polímero debe absorber una energía considerable para romper estos enlaces. Las reacciones químicas representan una resolución cinética y termodinámica de la formación y ruptura de enlaces a favor del sistema más estable. Estas resistencias de enlace son difíciles de superar.



• Cristalinidad: El alto grado de cristalinidad de estos polímeros semicristalinos da como resultado altos puntos de fusión, propiedades mecánicas y una barrera integral a la migración de moléculas pequeñas y no polares. En determinadas condiciones, estas moléculas penetran en los plásticos.



• Alto grado de polimerización: La naturaleza no ramificada de los polímeros y su baja atracción entre cadenas de interpolímeros requiere cadenas muy largas en el PFA PTFE y entrelazamiento en el PFA FEP y el PFA para proporcionar propiedades mecánicas de soporte de carga. La longitud de la cadena también tiene un impacto en el flujo y la cristalinidad de los polímeros. Estas propiedades únicas dan lugar a las siguientes ventajas:
  
  Altos puntos de fusión (327 °C [621 °F] para el PFA PTFE; 260 °C [500 °F] para el PFA FEP y 305 °C [582 °F] para el PFA PFA). El punto de fusión del PFA PTFE es uno de los más altos en la química de los polímeros orgánicos. Otros materiales pueden alcanzar temperaturas más altas, pero se degradan en lugar de fundirse. En comparación con el PFA PTFE, la temperatura de fusión más baja del PFA FEP se debe a un menor grado de polimerización y cristalinidad. En el PFA PFA, un mayor grado de polimerización, un mayor entrelazamiento de la estructura colgante y un contenido de comonómeros bajo se combinan para proporcionar un punto de fusión más cercano al del PFA PTFE.



• Alta estabilidad térmica: Debido a la resistencia de los enlaces simples carbono-flúor y carbono-carbono, los polímeros deben absorber una energía térmica apreciable antes de degradarse térmicamente. La tasa de descomposición de una pieza de PFA depende de la resina concreta, la temperatura y el tiempo de exposición al calor y, en menor medida, de la presión y la naturaleza del medio ambiente. A temperaturas máximas de servicio continuo, la degradación térmica de las resinas es mínima. Por ejemplo, a 400 °C, el PFA FEP se mide en 4/100 000 del 1 %, y el PFA PTFE en 1/100 000 del 1 %. A altas temperaturas de procesamiento, se recomienda una ventilación adecuada.
  
  High upper service temperature (260°C [500°F] for PFA PTFE, 204°C [400°F] for PFA FEP and 260°C [500°F] for PFA). The polymers' high melting points and morphological features allow components made from the resin to be used continuously at the stated temperatures. Above this temperature, the component's physical properties may begin to decrease. The polymer itself, however, will be unaffected if the temperature is insufficient for thermal degradation.


Temperatura máxima de servicio alta (260 °C [500 °F] para el PFA PTFE, 204 °C [400 °F] para el PFA FEP y 260 °C [500 °F] para el PFA). Los altos puntos de fusión y las características morfológicas de los polímeros permiten que los componentes fabricados con la resina se utilicen de forma continua a las temperaturas indicadas. Por encima de esta temperatura, las propiedades físicas del componente pueden comenzar a disminuir. Sin embargo, el polímero en sí no se verá afectado si la temperatura es insuficiente para la degradación térmica.
• Insolubilidad: No se conoce ningún disolvente para las resinas de fluorocarbono PFA en condiciones normales.



• Inertia frente a ataques químicos: La fuerza de los enlaces entre las cadenas del polímero impide la reacción con la mayoría de los productos químicos. En circunstancias relativamente inusuales, el polímero puede reaccionar. Entre los reactivos inusuales se incluyen: ° El sodio, en un medio adecuado, corroe el polímero de fluorocarbono. ° Los metales finamente divididos suelen interactuar con el polímero. ° Los compuestos interhalógenos suelen inducir el intercambio de halógenos con el flúor. ° El oxígeno ionizado en plasma de oxígeno suele tener suficiente energía para reaccionar con la cadena de polímeros. ° El bombardeo de electrones a nivel de megaradios puede romper la cadena de polímeros.



• Bajo coeficiente de fricción: El bajo coeficiente de fricción del PFA se debe a las bajas fuerzas interfaciales entre su superficie y otro material y a la fuerza relativamente baja necesaria para deformarlo.



• Baja constante dieléctrica y factor de disipación: El PFA proporciona valores bajos, si no los más bajos, para estos parámetros. Estos valores bajos se deben a la no polaridad del polímero, así como a la fuerte retención de electrones en los enlaces del ultrapolímero.
  
  
• Baja absorción de agua: Para que el PFA absorba agua, la superficie debe permanecer húmeda durante un tiempo suficiente para que el agua se asocie fisicoquímicamente con las cadenas de polímeros y, a continuación, debe quedar incluida en la estructura del polímero. El agua es un material de muy alta energía y el PFA tiene una energía superficial muy baja. Por lo tanto, estos eventos son energéticamente incompatibles y solo ocurren en circunstancias especiales y en pequeña medida.



• Excelente resistencia a la intemperie: La intemperie incluye luz de varias longitudes de onda (IR, visible, UV), agua (líquida o gaseosa), otros gases y temperaturas y presiones normales. La composición física y química del PFA lo hace inerte a estas influencias.



• Resistente al fuego: El PFA arde cuando se expone al fuego, pero no sigue ardiendo cuando se retira la llama.



• Excelente resistencia: Algunos parámetros mecánicos de las resinas de PFA se muestran en la Tabla 1. Las características de resistencia son altas y difieren ligeramente entre los distintos tipos de resina.

Resina fluoropolimérica Tefzel

La sustitución del flúor en los polímeros de fluorocarbono solo tiene éxito comercial cuando el flúor se sustituye por hidrógeno o hidrógeno y cloro. Sin embargo, los polímeros resultantes tienen propiedades significativamente diferentes de las de las resinas totalmente fluoradas. Cuando esta sustitución se produce por alternancia regular, se maximizan la polaridad y los parámetros mecánicos. La polaridad del polímero aumenta porque los elementos sustitutivos, el hidrógeno y el cloro, tienen electronegatividades diferentes en relación con el flúor. Además, la longitud de sus enlaces con el carbono de la cadena principal del polímero difiere. Por lo tanto, los centros de electronegatividad y electropositividad no están equilibrados entre las cadenas. El aumento de la atracción entre las cadenas de polímeros da como resultado unos parámetros mecánicos superiores. Además, el aumento de la polaridad/atracción entre polímeros influye en la permeabilidad de los penetrantes del componente amorfo de la resina.

Sin embargo, la presencia de hidrógeno o de hidrógeno y cloro sacrifica la estabilidad química y térmica. Por ejemplo, en moléculas simples, el enlace C-H es aproximadamente un 5 % más débil que el enlace C-F, y el enlace C-Cl es un 25 % más débil.

Además de los enlaces químicos débiles, la disposición de los elementos sustituyentes a lo largo de la cadena polimérica tiene un efecto notable en la estabilidad química de la resina. En este sentido, la solubilidad puede ser una indicación importante. El Tefzel, con una estructura que alterna regularmente los monómeros tetrafluoroetileno y etileno, no tiene ningún disolvente conocido en condiciones normales. Por el contrario, el fluoruro de polivinilideno, el isómero químico del Tefzel, es soluble en cetonas industriales comunes (por ejemplo, metiletilcetona). El etileno/trifluoroetileno es soluble en algunos disolventes fluorados. Los polímeros sustituidos también se ven afectados negativamente por los ácidos fuertes y los álcalis. De los tres mencionados, el Tefzel es compatible con la gama más amplia de productos químicos en un amplio rango de condiciones.

Las proporciones iguales de los comonómeros reaccionan para producir un polímero en el que los monómeros individuales se alternan regularmente a lo largo de su cadena.

Las propiedades típicas de Tefzel aparecen en la Tabla 2. Los datos de la Tabla 2 y la Tabla 1 muestran que la polaridad y la atracción entre cadenas de copolímeros que la acompaña mejoran las propiedades físicas del polímero sustituido con respecto a las del polímero totalmente fluorado no sustituido. Obsérvese, por ejemplo, que Tefzel tiene una resistencia aproximadamente 1,5 veces mayor que el PFA y una rigidez 2 veces mayor.

Resina de fluoropolímero Tefzel

Resumen y conclusión

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