PTFE polímeros fluorados - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

El PTFE es un polímero de flúor bien conocido y usado. Los pesos moleculares promedio en peso de los materiales comerciales varían de 400,000 a 9,000,000. El PTFE es un polímero cristalino lineal con un punto de fusión de 327°C. Sus características lo convierten en un material único, ya que tiene un bajo coeficiente de fricción, excelente resistencia a agentes externos, un alto grado de antiadhesión, un alto grado de resistencia a bajas y altas temperaturas (de –200°C a +260°C). El politetrafluoroetileno (PTFE) siempre se ha considerado uno de los materiales plásticos térmicamente estables, de hecho, hasta 260°C no se detectan descomposiciones estructurales particulares.

Los fluoropolímeros son, de hecho, materiales de "alta tecnología" con muy altas prestaciones (y altos costos). Los fluorplastómeros nacieron para transformarse con todas las tecnologías en uso, moldeo y extrusión, no absorben la humedad, por lo que no se requieren precauciones particulares. En comparación con los termoplásticos estándar, deben inyectarse o extruirse a una velocidad más baja para evitar problemas de "fractura por fusión". Sin embargo, los moldes, generalmente a base de níquel, para evitar la corrosión, pueden ser del tipo de impresión múltiple, con inyección de tipo capilar, y es importante mantenerlos bien bajos durante el moldeo (120-180°C) para facilitar el llenado. PVDF, E-TFE y E-CTFE son los tipos más utilizados porque son más fáciles de procesar.

• inercia química extrema

• excelente resistencia al calor

• excelentes características dieléctricas

• sin higroscopicidad y máxima resistencia a los solventes

• excelente resistencia al envejecimiento

• características autolubricantes y coeficiente de fricción mínimo

Tiene excepcionales propiedades de resistencia mecánica, térmica, dieléctrica y química. Antiadherente y autolubricante, es el material con el coeficiente de fricción más bajo. Dependiendo de los diferentes tipos, puede usarse a temperaturas que oscilan entre -240 y +260°C. El PTFE es completamente ignífugo, gracias a la presencia de halógeno en la cadena molecular (F). También existe la versión amorfa de PTFE caracterizada por un alta transparencia, hay dos grados disponibles, con una temperatura de transición vítrea de 160 y 240°C. Los fluorospastómeros son los polímeros más resistentes a la agresión química. El PTFE tiene malas propiedades mecánicas, como la tracción y la compresión, incluso bajo pesos muy limitados, esta característica lo hace útil para obtener juntas, la resistencia a la compresión con una deformación predeterminada es una de las mejores características mecánicas del PTFE, en un amplio rango de temperaturas de funcionamiento. También es conocido por su bajo coeficiente de fricción, con valores en el rango de 0.02 a 0.10

PTFE posee excelentes cualidades dieléctricas en una amplia gama de temperaturas y frecuencias. Como la absorción de agua es prácticamente nula, las características permanecen sin cambios incluso después de una exposición prolongada a los agentes atmosféricos. La resistencia dieléctrica prácticamente no está influenciada por la temperatura de funcionamiento. La resistencia del arco es considerable y la acción del arco no causa depósitos de carbono sino solo vapores no conductores. También las otras propiedades eléctricas (constante dieléctrica, resistencia superficie, resistencia de volumen, factor de potencia, etc.) son particularmente interesante.

El PTFE tiene un bajo coeficiente de transmisión térmica y, por lo tanto, debe considerarse un aislante térmico. Tiene un punto de fusion de 317 - 337°C. No es inflamable y es estable por tiempos indefinidamente largos hasta 260°C.

El PTFE es inerte contra prácticamente todos los reactivos químicos conocidos. Solo es atacado por metales alcalinos en estado elemental, por clorotrifluoruro y por flúor elemental a alta temperatura y presión. El PTFE es insoluble en cualquier disolvente a temperaturas de hasta 300 ° C. Solo a temperaturas cercanas al punto de fusión cristalino algunos aceites altamente fluorados pueden hincharse y disolverse.

El PTFE se puede producir mediante dos procesos de polimerización; en emulsión y en suspensión. La polimerización en suspensión acuosa permite la producción de polímeros con altos pesos moleculares, que a través de diversos tratamientos de acabado se transforman en polvos. Estos, incluso a altas temperaturas (por ejemplo, 370°C, muy por encima de la Tm) todavía tienen una viscosidad demasiado alta para ser procesados ​​como plastómeros. Los PTFE de segunda generación, se modifican con la adición de pequeñas cantidades de un comonómero (generalmente perfluoroviniléter). Esta modificación mejora en gran medida las propiedades del polímero base, entre las cuales se reduce el peso molecular y la estructura molecular es más compacta, por lo tanto, la deformación bajo carga y la permeabilidad se reducen, la transparencia aumenta.

Para mejorar las características ya excepcionales de este producto, se agrega PTFE con la adición de varios cargos, tales como:

Fibra de vidrio. La resistencia química (con la excepción de los álcalis y el ácido fluorhídrico) aumenta la resistencia al desgaste. Se usa donde se requiere resistencia a la fluencia y al ataque químico.

Carbone. Buena conductividad térmica. Buena resistencia a la deformación. Se usa donde se requiere la disipación de cargas electrostáticas.

Grafito. Muy bajo coeficiente de fricción, resistencia a la compresión media. Buena resistencia al desgaste. Utilizado para aplicaciones de alta velocidad.

Bronce. Alta resistencia a la compresión. Buena resistencia al desgaste, alta conductividad térmica pero resistencia limitada a los agentes químicos. Utilizado en condiciones de alta velocidad y sin lubricación.

MoS2. Alta antiadherencia. Bajo coeficiente de fricción estática. Buena resistencia a la deformación. Utilizado para piezas con buenas características de resistividad.

La transformación tiene lugar principalmente mediante moldeo por compresión a temperatura ambiente, seguido de un tratamiento de sinterización a alta temperatura; Las piezas terminadas o semiacabadas se obtienen en varias formas. Como se trata de una tecnología muy lenta, en el caso de piezas grandes, puede requerir ciclos de sinterización de varios días, ya que las rampas de subida y bajada de temperatura deben ser lentas para no generar tensión en la pieza, con el riesgo de rotura. Una desventaja del PTFE es que es extremadamente difícil de procesar por moldeo o extrusión. El PFTE se procesa en forma de polvo mediante sinterización o moldeo por compresión. También está disponible como dispersión para recubrir o impregnar materiales porosos. El PTFE tiene una viscosidad muy alta, lo que prohíbe el uso de muchas técnicas de procesamiento convencionales. Por esta razón, a menudo se utilizan técnicas desarrolladas para el procesamiento de cerámica. Estas técnicas implican preformar el polvo, seguido de sinterización por encima del punto de fusión del polímero. Para polímeros granulares, la preformación se lleva a cabo con el polvo comprimido en un molde. Las presiones deben controlarse, ya que una presión demasiado baja puede causar huecos, mientras que una presión demasiado alta puede provocar planos de escisión. Después de sinterizar, espeso las piezas deben enfriarse en un horno a una velocidad de enfriamiento controlada, a menudo bajo presión. Las partes delgadas pueden enfriarse a temperatura ambiente. Con esta técnica se pueden hacer formas simples, pero se deben mecanizar piezas más detalladas. Los métodos de extrusión pueden usarse en el polímero granular a velocidades muy bajas. En este caso, el polímero se alimenta a una matriz de sinterización que se calienta. Un troquel de sinterización típico tiene una longitud de aproximadamente 90 veces el diámetro interno. Los polímeros de dispersión son más difíciles de procesar por las técnicas mencionadas anteriormente. La adición de un lubricante (15 a 25 por ciento) permite la fabricación de preformas por extrusión. Luego se retira el lubricante y se sinteriza la pieza. Las piezas gruesas no se fabrican mediante este proceso, ya que el lubricante debe eliminarse. Las cintas de PTFE se hacen mediante este proceso; sin embargo, el polímero no se sinteriza y se usa un aceite no volátil. Las dispersiones de PTFE se usan para impregnar telas de vidrio y recubrir superficies metálicas. Los laminados de la tela de vidrio impregnada se pueden preparar apilando las capas de tela, seguido de prensado a altas temperaturas. El procesamiento de PTFE requiere una ventilación adecuada para los gases tóxicos que se pueden producir. Además, el PTFE debe procesarse bajo altos estándares de limpieza, ya que la presencia de cualquier materia orgánica durante el proceso de sinterización dará como resultado propiedades pobres como resultado de la descomposición térmica de la materia orgánica. Esto incluye malas cualidades visuales y malas propiedades eléctricas. Las propiedades finales del PTFE dependen de los métodos de procesamiento y del tipo de polímero. Se deben considerar tanto el tamaño de partícula como el peso molecular. El tamaño de partícula afectará la cantidad de vacíos y la facilidad de procesamiento, mientras que la cristalinidad estará influenciada por el peso molecular. Se agrega fibra de vidrio para mejorar algunas propiedades mecánicas. Se puede agregar grafito o disulfuro de molibdeno para retener el bajo coeficiente de fricción mientras se mejora la estabilidad dimensional. Solo hay unos pocos pigmentos disponibles que pueden soportar las condiciones de procesamiento. Estos son principalmente pigmentos inorgánicos, tales como óxidos de hierro y compuestos de cadmio. Los polímeros de bajo peso molecular pueden usarse en aerosoles para lubricación en seco.

Sellado de juntas, elementos de válvulas y bombas, en la extracción de aceite, recubrimientos antiadherentes para utensilios de cocina, piezas mecánicas, recubrimientos para tejidos técnicos, componentes eléctricos, tuberías. Utilizado en polímeros, para mejorar la capacidad de extrusión, o reducir su coeficiente de fricción, la adición de fluoropolímeros también aumenta la productividad de las plantas. Debido a las excelentes propiedades eléctricas, el PTFE se utiliza en una variedad de aplicaciones eléctricas, como el aislamiento de cables y alambres y el aislamiento de motores, condensadores, bobinas y transformadores. El PTFE también se utiliza para equipos químicos, como piezas de válvulas y juntas. Las características de baja fricción hacen que el PTFE sea adecuado para su uso en rodamientos, dispositivos de liberación de moldes y utensilios de cocina antiadherentes.