Una forma de comprender el impacto del flúor es explorar las diferencias entre el polietileno lineal (PE) y el PTFE, que es el fluoropolímero definitivo en términos de propiedades y características.
Existen diferencias importantes entre las propiedades del PE y las del PTFE:
- * El PTFE es uno de los polímeros de menor energía superficial.
- *El PTFE es el polímero químicamente más resistente.
- *El PTFE es uno de los polímeros térmicamente más estables.
- *El punto de fusión y la gravedad específica del PTFE son más del doble que los del polietileno.
Las diferencias de PTFE y PE son atribuibles a las diferencias de los bonos CeF y CeH.Las diferencias en las propiedades electrónicas y los tamaños de F y H conducen a las siguientes observaciones:
- *F es el más electronegativo de todos los elementos (4 Paulings)
- *F tiene pares de electrones no compartidos
- *F se convierte más fácilmente en Fe
- *La fuerza de unión de CeF es mayor que la de CeH
- *F es mayor que H
La electronegatividad del carbono a 2,5 Paulings es algo mayor que la del hidrógeno y menor que la electronegatividad del flúor.En consecuencia, la polaridad del enlace CeF es opuesta a la del enlace CeH y el enlace CeF está más polarizado.En el enlace CeF, el extremo flúor del enlace está cargado negativamente en comparación con el enlace CeH en el que el carbono está cargado negativamente.
La diferencia en la polaridad del enlace de CeH y CeF afecta la estabilidad relativa de las conformaciones de las dos cadenas poliméricas.La cristalización del polietileno tiene lugar en una conformación plana y trans.El PTFE puede forzarse a adoptar tal conformación a una presión extremadamente alta.El PTFE, por debajo de 19 C, cristaliza como una hélice con una distancia de 0,169 nm por repetición: se necesitan 13 átomos de C para completar una vuelta de 180.Por encima de 19 C, la distancia de repetición aumenta a 0,195 nm, lo que significa que se necesitan 15 átomos de carbono para un giro de 180.Por encima de los 19 C las cadenas son capaces de realizar un desplazamiento angular, que aumenta por encima de los 30 C hasta alcanzar el punto de fusión (327 C).
La sustitución de F por H en el enlace CeH aumenta sustancialmente la fuerza del enlace de 99,5 kcal/mol para el enlace CeH a 116 kcal/mol para el enlace CeF.En consecuencia, la estabilidad térmica y la resistencia química del PTFE son mayores que las del PE porque se requiere más energía para romper el enlace CeF.La polaridad y la fuerza del enlace CeF dificultan el mecanismo de abstracción del átomo de F para la ramificación.Por el contrario, se puede sintetizar polietileno altamente ramificado (>8 ramificaciones por 100 átomos de carbono).El mecanismo de ramificación como herramienta para ajustar la cristalinidad no es práctico para el PTFE.En lugar de ello, los comonómeros con grupos colgantes deben polimerizarse con TFE.
La cristalinidad del PTFE nunca fundido está en el rango del 92 al 98 %, lo que corresponde a una estructura de cadena no ramificada.FEP, un copolímero de TFE y HFP, tiene una cristalinidad polimerizada del 40 al 50%.En FEP, el grupo CF3 pendiente está unido a un carbono terciario que es menos estable térmicamente que los átomos de carbono primarios y secundarios.Las curvas de degradación indican temperaturas de inicio de degradación de 300 C para FEP (0,02 % de pérdida de peso) y 425 C para PTFE (0,03 % de pérdida de peso).
Hora de publicación: 25-sep-2020