Politetrafluoretilenă | |
Structura PTFE. |
|
Identificare | |
---|---|
Numele IUPAC | Poli (difluormetilenă) |
Sinonime |
Politetrafluoretenă, PTFE, teflon-PTFE, teflon, teflon (în limbajul comun) |
N o CAS | |
N o ECHA | 100.120.367 |
ZÂMBETE |
C (C (*) (F) F) (*) (F) F , |
Aspect | solid alb inodor |
Proprietăți chimice | |
Formulă | (C 2 F 4 ) n |
Proprietăți fizice | |
T ° tranziția sticlei | 120 ° C , ~ -100 ° C conform unor autori |
T ° fuziune | 327 ° C |
Solubilitate | insolubil |
Parametrul de solubilitate δ | 12,7 MPa 1/2 |
Masa volumică | 2,16 g cm −3 |
Conductivitate termică | 0,25 W m −1 K −1 |
Proprietăți electronice | |
Constantă dielectrică | 2,1 ( 60 Hz ) 2,1 ( 1 kHz , 25 ° C ) 2,1 ( 1 MHz , 25 ° C ) 2,1 ( 1 GHz , 25 ° C ) |
Cristalografie | |
Structura tipică | semicristalin |
Proprietati optice | |
Indicele de refracție | 1,35 |
Transparenţă | opace, cu excepția filmelor amorfe foarte subțiri |
Precauții | |
WHMIS | |
Produs necontrolatAcest produs nu este controlat conform criteriilor de clasificare WHMIS. |
|
Clasificarea IARC | |
Grupa 3 : Inclasificabil în ceea ce privește carcinogenitatea sa la om | |
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |
Politetrafluoretilenă (acronim PTFE ) este un fluoropolimer derivat din tetrafluoretilenă .
Acest polimer tehnic a fost descoperit întâmplător în 1938 de chimistul Roy J. Plunkett (1910-1994) care lucra pentru compania americană EI du Pont de Nemours and Company numită adesea „du Pont de Nemours” și prescurtată oficial ca „DuPont”. A fost introdus comercial în 1949. Este comercializat sub mărcile înregistrate Teflon , Hostalen, Hostaflon sau Fluon. Cel mai faimos brand este Teflon by du Pont de Nemours.
Are proprietăți remarcabile care îl disting de alți polimeri termoplastici , inclusiv o rezistență termică și chimică excelentă, precum și un coeficient de frecare extrem de scăzut.
În viața de zi cu zi, teflonul este utilizat pe scară largă ca strat antiaderent în ustensilele de bucătărie .
PTFE este un material moale, ușor deformabil, semicristalin , opac, alb și de calitate alimentară. Alungirea sa este ridicată (proprietăți mecanice de tip elastomer) și rezistența sa la stres și radiații este scăzută. Prezintă o rezistență remarcabilă la majoritatea substanțelor chimice, un coeficient de frecare extrem de scăzut și rămâne stabil la temperaturi ridicate (până la 327 ° C ). Aceste proprietăți neobișnuite îl fac neprețuit pentru un număr mare de aplicații.
Politetrafluoretilena este, de asemenea, singurul material la care nu aderă picioarele majorității gecocilor de copaci.
PTFE reprezintă aproximativ 90% din consumul de fluoropolimeri, sau aproximativ 20.000 t / an .
În industrie , este utilizat în lagăre, etanșări, izolații electrice la temperaturi ridicate, căptușeli neadezive și garnituri pentru căzi etc. În viața de zi cu zi, formează acoperirea anumitor ustensile de bucătărie și este folosit ca bandă pentru a asigura etanșarea ansamblurilor filetate.
Comportamentul mecanic al elastomer și același tip între -80 ° C și 250 ° C .
Duritatea Shore D: 50-65 Duritatea Rockwell: 25 Modulul lui Young : 300 până la 800 MPa Rezistența la tracțiune: 10 până la 40 MPa Alungirea la pauză : 100 până la 400 % Coeficient de frecare : 0,05 până la 0,2 Rezistență la impact Izod: fără rupere Raportul lui Poisson : 0,46Proprietățile electrice ale PTFE sunt excepționale.
Permitivitatea relativă la 1 MHz : 2,0 la 2,1 Factor de disipare la 1 MHz : 0,0003 până la 0,0007 Rezistența dielectrică : 15-17 kV mm −1 Rezistivitate : 10 18 - 10 19 Ω cmCeilalți fluoropolimeri au fost dezvoltați pentru a atenua aceste dezavantaje. De exemplu, polytrifluorochlorethylene (PCTFE, derivat din monomer CFCl = CF 2) (punctul de topire ~ 213 ° C ) se transformă puțin mai ușor decât PTFE. Acesta arată un interval de locuri de muncă (în utilizare permanentă) de -250 acompaniat de 150 de ° C . Oferă rezistență la frig și proprietăți mecanice mai bune decât PTFE, pe de altă parte, rezistența sa termică și chimică este mai mică.
Exemplul PCTFE nu este neapărat cel mai potrivit aici; acesta din urmă a fost de fapt descoperit cu câțiva ani înainte de PTFE (Farben, 1934). Se vor menționa FEP , MFA sau PFA , copolimeri de PTFE care au apărut pentru a permite în special modelarea în stare topită, principalul punct negru al PTFE pentru aplicații industriale.
PTFE este chimic inert și netoxic la temperaturi scăzute, dar începe să emită produse toxice la 230 ° C (temperatura atinsă în mod normal de o tigaie după 2 până la 5 minute de utilizare normală). Descompunerea PTFE generează emisii peste 350 ° C, uneori fatale pentru păsări, care pot provoca simptome asemănătoare gripei la om.
Prin comparație, grăsimile de gătit (uleiuri și unturi) începe să ardă în jur de 200 ° C . Un studiu din 1959 a concluzionat că toxicitatea fumurilor de acoperire (prin încălzire uscată) a fost mai mică decât cea a fumurilor generate de uleiurile de gătit supraîncălzite.
În 1973, un studiu a confirmat aceste rezultate anterioare. De asemenea, a arătat că expunerea la produsele din untul de gătit la 260 ° C , timp de patru ore, într-o tigaie neacoperită, a fost 100% toxică (letală) pentru peruci, în timp ce aceleași condiții cu un strat de tigaie nu au dus la moarte la animale până la 280 ° C . Pe de altă parte, în ultimii patruzeci de ani, tigăile antiaderente au fost utilizate pe scară largă și doar un caz minor a fost raportat cu un efect limitat asupra sănătății și legat de supraîncălzirea unei cratițe.
În 2005, Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite (EPA) a descoperit că acidul perfluorooctanoic (PFOA sau PFOA în limba engleză, cunoscut și sub numele de C8), un produs chimic cheie folosit pentru fabricarea teflonului , era cancerigen . Această descoperire face parte dintr-un raport care este corectat înainte de acceptarea finală .
Laboratoarele DuPont care îl comercializează au primit ordinul de a plăti mai mult de șaisprezece milioane de dolari către autoritățile sanitare din Statele Unite pentru că au ascuns anumite riscuri potențiale. Studiile au arătat că PFOA cauzează cancer la animale .
Procesul, condus de 60.000 de rezidenți care locuiau în apropierea fabricilor americane ale grupului, a ordonat DuPont să cheltuiască 345 de milioane de dolari pentru a-i compensa și forța pe acesta să oprească emisia de PFOA în apă și sol. În acest moment, această substanță chimică nu este acceptată de EPA . În 2007, printre alți compuși perfluorinați, acidul perfluorooctanoic, cunoscut ca fiind persistent în mediu , și acumulabil prin legarea de proteinele din sânge (albumina), ficat și rinichi în organismele vii. Toxic pentru oameni și alte animale, PFOA a fost găsit în sângele din cordonul ombilical al 100% din 299 de nou-născuți testați în Baltimore , prezentând o contaminare intrauterină răspândită în această zonă. S-au găsit alți compuși perfluorurați, dar la doze mai mici și / sau la mai puțini subiecți.
În ianuarie 2006, DuPont, singura companie care utilizează PFOA la fabrica din Statele Unite, și-a anunțat intenția de a elimina treptat emisiile din acest produs pentru 2015. În prezent, este în căutarea unui înlocuitor și, prin urmare, nu intenționează să înceteze utilizarea acestuia. produsul fiind esențial în producția de teflon. Acest anunț acoperă toate produsele companiei care utilizează teflon. Într-adevăr, PFOA este utilizat în procesul de fabricație a teflonului, care este utilizat și pentru vasele antiaderente (pentru care nu ar trebui să existe urme măsurabile de PFOA în produsul finit ) decât pentru ambalare, îmbrăcăminte și pardoseli.
În 2010, un studiu științific a arătat o corelație între prezența PFOA și acidul perfluorooctanesulfonic (PFOS) în sânge și creșterea nivelului de colesterol .
Un efect indirect al PTFE este că poate produce gaze cu efect de seră în atmosferă atunci când este încălzit. Într-adevăr, la 600 ° C există polifluorobutene și 650 ° C de tetrafluorură de carbon (CF 4). Aceste ultime molecule au legături covalente care sunt polarizate, absorbind lumina soarelui reflectată (de 30% din lumina reflectată, 15% este absorbită de aceste gaze cu efect de seră de vibrațiile de forfecare ale moleculei).
Problema CF 4iar PFB este că aceste molecule au o durată de viață foarte lungă (de exemplu, 50.000 de ani pentru CF 4) și o putere relativă de încălzire globală pe kilogram integrată pentru 100 de ani de 6500. Dacă comparăm ce contribuie CO 2, ar avea o durată de viață de o mie de ori mai lungă. Rata anuală de creștere crește cu 2% pentru CF 4comparativ cu CO 2 care este de ordinul 0,4%.
Problemă: utilizarea clorofluorocarburilor (CFC) fiind interzisă din 1989 de Protocolul de la Montreal , acestea au fost înlocuite de alți contribuabili (de exemplu CF 4) nu mai puțin puternic în potențialul de încălzire și de data aceasta având un timp de ședere de cinci sute de ori mai lung. Nu numai că degradarea temperaturii ridicate a PTFE este resimțită în încălzirea globală, dar este resimțită și în apele subterane, lacuri, mare și animale. De fapt, cea mai mare concentrație care se simte printre PFC (compuși perfluorurați) este cea a PFOA.
PFOA este unul dintre poluanții organici persistenți (POP), adică nu se descompune sau are doar o ușoară natură. PFOA a fost găsit la pol la urșii polari, pești, oameni și în toate oceanele lumii. PFOA este bioacumulativ și biomagnificabil.
În 2008, studii care permit degradarea PFOA sunt în vigoare în lume. De fapt, studiile arată degradarea PFOA în prezența Fe ( III ) și sub lumină UV la 254 nm . Astfel, analizele chimice legate de producția de PTFE sunt din ce în ce mai solicitate în întreaga lume. Deci, domeniul chimiei analitice a mediului este în plină expansiune.
PFOA din descompunerea politetrafluoretilenă la 360 ° C . Acest compus este cunoscut pentru toxicitatea crescută și efectul său cancerigen la oameni și animale. Este îngrijorător, deoarece persistă în mediu și se acumulează în corpul uman. Cu toate acestea, au fost dezvoltate diferite metode de analiză pentru a determina și cuantifica acești compuși în diferite medii (apă, sânge, ser, ficat, plasmă, sol, aer, ustensile de bucătărie etc. ).
Analize ale PFOA și ale altor compuși PFC Au fost efectuate în bazinul râului Po din Italia în cursul anului 2006 pentru a determina concentrațiile de PFOA deversate în Marea Adriatică . Metoda de analiză utilizată în acest caz este extracția în fază solidă (SPE) și cromatografia lichidă cuplată cu spectrometria de masă tandem (en) (LC-MS / MS).
SPE este o tehnică de preparare a probelor bazată pe adsorbția selectivă a analizelor pe o suprafață solidă.
LC / MS / MS permite separarea și cuantificarea compușilor. Avantajul acestei metode este că permite determinarea simultană a substanțelor de diferite structuri. Are sensibilitate ridicată, specificitate crescută și selectivitate foarte mare, viteză, S / N (raport semnal / zgomot) îmbunătățit, precizie și precizie de neegalat, limită de detecție redusă , dar costisitoare.
Analizele au fost făcute prin colectarea probelor de apă din diferite râuri pe o perioadă din februarie până în Martie 2007. Aceste analize au relevat concentrații ridicate de PFOA pentru râul Tánara în cursul anului 2007, adică 1.270 ng / l și concentrații variind de la 60 la 337 ng / l pentru râul Po în cursul anului 2006 pentru diferite date de prelevare. Limita de detecție pentru analizele PFOA este de 100 pg / l . Din aceste concentrații și debitul râului, cantitatea de PFOA a fost determinată pentru anul 2006, adică o masă de ~ 0,3 kg / h de PFOA sau ~ 2,6 tone / an care a fost depusă în mare. Marea Adriatică (parte a Mării Mediterane) .
Au fost făcute analize pentru determinarea acizilor perfluorocarboxilici (PFCA, PFCA în engleză) utilizând cromatografie gaz-lichid (GLC engleză) cu un detector de captură electron (en) (ECD). Această analiză a făcut posibilă extragerea eficientă a acidului perfluorooctanoic (PFOA), acidului perfluorononanoic (PFNA) și acidului perfluorodecanoic (PFDA) din ficatul șobolanilor metilați cu diazometan CH 2 N 2.apoi separate prin GLC. Concentrațiile obținute de PFDA în ficatul de șobolan la 24 de ore după administrarea unei doze de 20 mg kg -1 pe greutate corporală au fost 113,9 ± 11,4 µg / g ficat.
Cu toate acestea, sunt evaluate noi studii privind persistența PFOA și posibilele sale efecte asupra sănătății mediului, precum și asupra sănătății umane .