Informazioni sul fluorocarburo PFA

Resina fluorocarbonica PFA

*I valori tipici non sono adatti alle specifiche. Le proprietà sono state misurate a 23 °C (73 °F), salvo diversa indicazione.

**Le dichiarazioni relative al comportamento in caso di incendio non intendono riflettere i pericoli presentati da questo o da qualsiasi altro materiale in condizioni di incendio reali. Le seguenti caratteristiche contribuiscono alle proprietà uniche delle resine fluorocarboniche PFA:

• Non polarità: la struttura carboniosa del polimero lineare è completamente rivestita dalla nuvola di elettroni degli atomi di fluoro, proprio come un'anima metallica è protetta da un rivestimento isolante. Questo rivestimento e gli angoli con cui sono disposti i legami carbonio-fluoro fanno sì che i centri di elettronegatività ed elettroposività siano perfettamente bilanciati lungo la sezione trasversale della catena polimerica. Di conseguenza, non prevale alcuna differenza di carica netta. Questa non polarità del polimero è in parte responsabile della sua mancanza di reattività chimica.



• Basse forze intercatena: le forze di legame tra due catene polimeriche adiacenti sono significativamente inferiori alle forze all'interno di una catena. Le catene polimeriche lineari PFA PTFE sono altrimenti vincolate. Tuttavia, in PFA FEP e PFA, l'intreccio delle catene polimeriche della struttura pendente impedisce lo spostamento delle catene polimeriche per alleviare il carico implicito. Lo "scorrimento" normalmente associato al PFA PTFE è in gran parte evitato con il PFA FEP e ancora di più con il PFA.
  
  Le elevate forze di legame C-F e C-C sono tra le più forti nella chimica organica dei legami singoli. Il polimero deve assorbire una notevole quantità di energia per rompere questi legami. Le reazioni chimiche rappresentano una risoluzione cinetica e termodinamica della formazione e della rottura dei legami a favore del sistema più stabile. Queste resistenze di legame sono difficili da superare.



• Cristallinità: l'elevato grado di cristallinità di questi polimeri semicristallini determina punti di fusione elevati, proprietà meccaniche e una barriera integrale alla migrazione di piccole molecole non polari. In determinate condizioni, queste molecole penetrano nella plastica.



• Alto grado di polimerizzazione: la natura non ramificata dei polimeri e la loro bassa attrazione tra le catene interpolimeriche richiedono catene molto lunghe nel PFA PTFE e l'intreccio nel PFA FEP e nel PFA per fornire proprietà meccaniche di resistenza al carico. La lunghezza della catena ha anche un impatto sul flusso e sulla cristallinità dei polimeri. Queste proprietà uniche portano ai seguenti vantaggi:
  
  Elevati punti di fusione (327 °C [621 °F] per il PFA PTFE; 260 °C [500 °F] per il PFA FEP e 305 °C [582 °F] per il PFA PFA). Il punto di fusione del PFA PTFE è uno dei più alti nella chimica dei polimeri organici. Altri materiali possono raggiungere temperature più elevate, ma si degradano invece di fondere. Rispetto al PFA PTFE, La temperatura di fusione più bassa del PFA FEP deriva da un grado inferiore di polimerizzazione e cristallinità. Nel PFA PFA, un grado più elevato di polimerizzazione, un maggiore intreccio della struttura pendente e un contenuto inferiore di comonomero si combinano per fornire un punto di fusione più vicino a quello del PFA PTFE.



• Elevata stabilità termica: a causa della resistenza dei legami singoli carbonio-fluoro e carbonio-carbonio, i polimeri devono assorbire una notevole quantità di energia termica prima di degradarsi termicamente. La frequenza di decomposizione di una parte del PFA dipende dalla resina specifica, temperatura e tempo di esposizione al calore e, in misura minore, alla pressione e alla natura dell'ambiente. Alle massime temperature di esercizio continuo, il degrado termico delle resine è minimo. Ad esempio, a 400 °C, il PFA FEP è misurato a 4/100.000 dell'1% e il PFA PTFE a 1/100.000 dell'1%. A temperature di lavorazione elevate, si raccomanda un'adeguata ventilazione.
  
  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 di esercizio elevata (260 °C [500 °F] per il PFA PTFE, 204 °C [400 °F] per il PFA FEP e 260 °C [500 °F] per il PFA). Gli elevati punti di fusione e le caratteristiche morfologiche dei polimeri consentono di utilizzare i componenti realizzati con questa resina in modo continuativo alle temperature indicate. Al di sopra di questa temperatura, le proprietà fisiche del componente potrebbero iniziare a diminuire. Il polimero stesso, tuttavia, non subirà alcuna alterazione se la temperatura non è sufficiente a causarne la degradazione termica.
• Insolubilità: non esistono solventi noti per le resine fluorocarboniche PFA in condizioni normali.



• Inerzia agli attacchi chimici: la forza dei legami all'interno della catena polimerica impedisce la reazione con la maggior parte delle sostanze chimiche. In circostanze relativamente insolite, il polimero può essere indotto a reagire. Esempi di reagenti insoliti includono: ° Il sodio, in un mezzo adeguato, corrode il polimero fluorocarbonico. ° I metalli finemente suddivisi spesso interagiscono con il polimero. ° I composti interalogeni spesso inducono lo scambio di alogeni con il fluoro. ° L'ossigeno ionizzato nel plasma di ossigeno è spesso sufficientemente energetico da reagire con la catena polimerica. ° Il bombardamento di elettroni a livello di megarad può recidere la catena polimerica.



• Basso coefficiente di attrito: Il basso coefficiente di attrito del PFA deriva dalle basse forze interfacciali tra la sua superficie e un altro materiale e dalla forza relativamente bassa necessaria per deformarlo.



• Bassa costante dielettrica e basso fattore di dissipazione: il PFA offre valori bassi, se non i più bassi in assoluto, per questi parametri. Questi valori bassi derivano dalla non polarità del polimero e dalla forte ritenzione degli elettroni nei legami ultrapolimerici.
  
  
• Basso assorbimento d'acqua: affinché il PFA assorba acqua, la superficie deve rimanere bagnata per un tempo sufficientemente lungo affinché l'acqua si associ fisicamente e chimicamente alle catene polimeriche, per poi essere inclusa nella struttura polimerica. L'acqua è un materiale ad altissima energia e il PFA ha un'energia superficiale molto bassa. Pertanto, questi eventi sono energeticamente incompatibili e si verificano solo in circostanze particolari e in misura limitata.



• Eccellente resistenza agli agenti atmosferici: Gli agenti atmosferici includono luce di varie lunghezze d'onda (IR, visibile, UV), acqua (liquida o gassosa), altri gas e temperature e pressioni normali. La composizione fisica e chimica del PFA lo rende inerte a queste influenze.



• Resistente alla fiamma: il PFA brucia se esposto alla fiamma, ma non continua a bruciare quando la fiamma viene rimossa.



• Eccellente tenacità: alcuni dati meccanici delle resine PFA sono riportati nella Tabella 1. Le caratteristiche di tenacità sono alte e differiscono leggermente tra i diversi tipi di resina.

Resina fluoropolimerica Tefzel

La sostituzione del fluoro nei polimeri fluorocarbonici ha successo commerciale solo in caso di sostituzione del fluoro con idrogeno o idrogeno e cloro. Tuttavia, i polimeri risultanti hanno proprietà significativamente diverse da quelle delle resine completamente fluorurate. In questo caso, la sostituzione avviene per alternanza regolare e massimizza la polarità e le proprietà meccaniche. La polarità del polimero aumenta perché gli elementi sostitutivi, idrogeno e cloro, hanno elettronegatività diverse rispetto al fluoro. Inoltre, la lunghezza dei loro legami con il carbonio della catena principale del polimero è diversa. Pertanto, i centri di elettronegatività ed elettropositività non sono bilanciati tra le catene. L'aumento dell'attrazione tra le catene dei polimeri determina dati meccanici elevati. Inoltre, l'aumento della polarità/attrazione tra i polimeri influenza la permeazione dei penetranti nella componente amorfa della resina.

Tuttavia, la presenza di idrogeno o di idrogeno e cloro sacrifica la stabilità chimica e termica. Ad esempio, nelle molecole semplici, il legame C-H è circa il 5% più debole del legame C-F, mentre il legame C-C1 è il 25% più debole.

Oltre ai legami chimici deboli, la disposizione degli elementi sostitutivi lungo la catena polimerica ha un effetto marcato sulla stabilità chimica della resina. A questo proposito, la solubilità può essere un indicatore importante. Il Tefzel, con una struttura che alterna regolarmente i monomeri tetrafluoroetilene ed etilene, non ha solventi noti in condizioni normali. Al contrario, il polivinilidenfluoruro, l'isomero chimico del Tefzel, è solubile nei comuni chetoni industriali (ad esempio, metiletilchetone). L'etilene/trifluoroetilene è solubile in alcuni solventi fluorurati. I polimeri sostituiti sono anche influenzati negativamente da acidi forti e alcali. Dei tre menzionati, il Tefzel è compatibile con la più ampia gamma di sostanze chimiche in un'ampia gamma di condizioni.

Proporzioni uguali dei comonomeri reagiscono per produrre un polimero in cui i singoli monomeri si alternano regolarmente lungo la sua catena.

Le proprietà tipiche del Tefzel sono riportate nella Tabella 2. I dati della Tabella 2 e della Tabella 1 mostrano che la polarità e la conseguente attrazione tra le catene dei polimeri migliorano le proprietà fisiche del polimero sostituito rispetto a quelle del polimero non sostituito e completamente fluorurato. Si noti, ad esempio, che il Tefzel ha una resistenza circa 1,5 volte superiore a quella del PFA e una rigidità 2 volte superiore.

Resina fluoropolimerica Tefzel

Sintesi e conclusioni

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