Propietats del PTFE (politetrafluoroetilè).

(vegeu també Polymer® PTFE i Polymer® FEP & PFA Specifications ) Les propietats mecàniques del PTFE són baixes en comparació amb altres plàstics, però les seves propietats es mantenen a un nivell útil en un ampli rang de temperatures de -100 ° F a +400 ° F (- 73 °C a 204 °C).

Propietats típiques de les resines de fluoropolímer polymer® PTFE

Resistència a la temperatura

Les temperatures superiors als 77 °C no són favorables per als components de la majoria d'elastòmers i plàstics, mentre que el PTFE suporta temperatures de fins a 260 °C.Fins i tot per sota dels 77 °C, si es combinen àcids corrosius per als metalls i dissolvents orgànics, sovint es prefereixen els revestiments i components de PTFE perquè els elastòmers i altres plàstics sovint no tenen resistència a l'inflament i al suavització del dissolvent.

Inercia química

Per inercia química, entenem que les resines de fluorocarboni de PTFE poden estar en contacte continu amb una altra substància sense que tingui lloc cap reacció química detectable.En general, les resines de fluorocarboni PTFE són químicament inerts.No obstant això, aquesta afirmació, com totes les generalitzacions, s'ha de qualificar si es vol que sigui perfectament exacta.La qualificació no comportarà confusió, però, si es té en compte els fets bàsics sobre el comportament de les resines de PTFE.

El resum de descripció habitual de diverses dades de proves pot ser enganyós, ja que pot agrupar fonamentalment diferents tipus de comportament "químic".Si la descripció ha de ser clara, ha de distingir entre reaccions estrictament químiques i accions físiques com l'absorció.La descripció ha de permetre a l'usuari tenir en compte les interrelacions de les propietats físiques i químiques que poden afectar una aplicació concreta.

Per exemple, les resines de PTFE no es veuran afectades per la immersió a l'aigua regia.Tanmateix, si la temperatura i la pressió resultant d'aquest reactiu s'eleven, també augmentarà l'absorció dels components del reactiu a la resina.Les fluctuacions posteriors, com ara la pèrdua sobtada de pressió, poden ser físicament perjudicials a causa de l'expansió dels vapors absorbits a la resina.Òbviament, doncs, quan parlem de les propietats químiques del PTFE hem de distingir entre reaccions estrictament químiques, com hem expressat en termes de “compatibilitat química” i accions físiques, com ara “absorció” combinada amb estrès mecànic i tèrmic.

A les temperatures d'ús normals, les resines de PTFE són atacades per tan pocs productes químics en lloc de tabular els productes químics amb els quals són compatibles.Aquests reactius es troben entre els oxidants i agents reductors més violents coneguts.El sodi elemental en contacte íntim amb els fluorocarburs elimina el fluor de la molècula del polímer.Aquesta reacció s'utilitza àmpliament en solucions anhidres per gravar les superfícies de PTFE de manera que les resines es puguin unir amb adhesiu.Els altres metalls alcalins (potassi, liti, etc.) reaccionen de la mateixa manera.

En alguns casos, a la temperatura límit de servei suggerida o prop de 260 °C per a TFE i PFA, i 204 °C per a FEP, s'han informat que alguns productes químics a concentracions altes són reactius cap al PTFE.S'ha produït un atac similar al gravat amb sodi a temperatures tan elevades amb un 80% de NaOH o KOH, hidrurs metàl·lics com els borans (per exemple, B2H6), clorur d'alumini, amoníac (NH3) i certes amines (R-NH2) i imines. R = NH).A més, s'ha observat un atac oxidatiu lent per part d'àcid nítric al 70% a pressió a 250 °C.Es requereixen proves especials quan s'acosten aquestes condicions extremes de reducció o oxidació.

Absorció

A diferència dels metalls, els plàstics i els elastòmers absorbeixen quantitats variables dels materials amb què entren en contacte, especialment els líquids orgànics.Les absorcions en PTFE són inusualment baixes, i una reacció química entre el plàstic i les altres substàncies és una raresa (amb les poques excepcions assenyalades anteriorment).Tanmateix, quan l'absorció es combina amb altres efectes, aquesta propietat pot influir en la capacitat de servei d'aquestes resines en un entorn químic particular.Per exemple, si es produeixen fluctuacions ràpides de temperatura o pressió, es poden crear circumstàncies que siguin físicament perjudicials.El rang de temperatures de servei més ampli de les resines de PTFE les exposa a aquest tipus de danys físics amb més freqüència que altres plàstics.

A manera d'explicació, considerem la prova de "cicle de vapor" descrita a les normes ATSM* per a canonades revestides.Les mostres de canonades revestides estan sotmeses a vapor de 0,8 MPa (125 psi), alternant amb aigua freda a baixa pressió, provocant de fet fluctuacions tèrmiques i de pressió molt severes.Això es repeteix durant 100 cicles.El vapor va crear un gradient de pressió i temperatura a través del revestiment provocant l'absorció d'una petita quantitat de vapor que es condensa a l'aigua dins de la paret del revestiment.En alliberar pressió, o en reintroduir el vapor, l'aigua atrapada es pot expandir a vapor provocant un micro porus original.La pressió repetida i el cicle tèrmic amplien els micro porus, provocant, finalment, butllofes plenes d'aigua visibles dins del revestiment.Les normes ASTM assenyalen que les butllofes no afecten negativament el rendiment del revestiment de la canonada: el gruix de la barrera química encara està intacte.

Hi ha mesures corrosives que redueixen la gravetat de les butllofes.L'aïllament tèrmic d'una canonada o recipient revestit redueix el gradient de temperatura al revestiment, evitant així sovint la condensació i la posterior expansió dels fluids absorbits.També va reduir la velocitat i la magnitud dels canvis de temperatura, minimitzant així les butllofes.Així, en reduir la resina, l'aïllament pot proporcionar una mesura de protecció en molts casos.Es pot proporcionar protecció addicional mitjançant l'ús de procediments operatius o dispositius que limiten la taxa de reduccions de pressió del procés o augments de temperatura.

Permeació

La permeació és un factor estretament relacionat amb l'absorció, però també és una funció d'altres efectes físics, com la difusió i la temperatura.En més de 20 anys d'experiència amb canonades revestides de PTFE, el nombre de fallades atribuïdes a la permeació d'un vapor corrosiu seguida de la corrosió de l'element de suport ha estat notablement poc.Els gruixos del revestiment d'1,27 a 6,35 mm necessaris per a la resistència física a altes temperatures redueixen la permeació fins al punt que normalment és una consideració menor.Com que tantes variables afecten la permeabilitat, és enganyós utilitzar dades de permeabilitat de laboratori obtingudes amb pel·lícules primes de polímer com a base per a la selecció de revestiments de polímer fluoroplàstic específics.Amb poques excepcions, les diferències de permeabilitat entre els fluoroplàstics tenen poca incidència en el rendiment de les canonades i equips fabricats.El rendiment es controla principalment pel disseny, la fabricació i el control de qualitat.Per tant, la preocupació principal sol ser l'absorció, ja que aquesta és la propietat més indicativa de la capacitat de servei de les resines de fluorocarboni en un entorn químic determinat.

En els revestiments il·limitats, és important que l'espai entre el revestiment i l'element de suport sigui ventilat a l'atmosfera, no només per permetre l'escapament d'una petita quantitat de vapors permeants, sinó també per evitar que l'expansió de l'aire atrapat col·lapsi el revestiment.A més, aquestes reixetes s'utilitzen per a proves de control de qualitat de canonades revestides i com a dispositiu de seguretat per indicar fuites en cas de danys en el revestiment.El col·lapse del revestiment sovint s'atribueix a la permeació quan, de fet, la causa principal és l'aparició de buit en el flux del procés.Els fabricants de canonades revestides publiquen la resistència al buit a la temperatura nominal de les seves diferents mides i gruixos de revestiment, però de vegades és necessari evitar un buit excessiu mitjançant característiques de disseny i procediments operatius.