O modalitate de a înțelege impactul fluorului este de a explora diferențele dintre polietilena liniară (PE) și PTFE, care este fluoropolimerul suprem în ceea ce privește proprietățile și caracteristicile.
Există diferențe importante între proprietățile PE și cele ale PTFE:
- * PTFE este unul dintre polimerii cu cea mai scăzută energie de suprafață
- *PTFE este cel mai rezistent polimer chimic
- *PTFE este unul dintre cei mai stabili polimeri termic
- *Punctul de topire și greutatea specifică a PTFE sunt mai mult decât duble față de polietilena
Diferențele PTFE și PE sunt atribuite diferențelor legăturilor CeF și CeH.Diferențele în proprietățile electronice și dimensiunile lui F și H conduc la următoarele observații:
- *F este cel mai electronegativ dintre toate elementele (4 Paulings)
- *F are perechi de electroni neîmpărțiți
- *F este mai ușor convertit în Fe
- *Forța de legătură a CeF este mai mare decât CeH
- *F este mai mare decât H
Electronegativitatea carbonului la 2,5 Paulings este ceva mai mare decât cea a hidrogenului și mai mică decât electronegativitatea fluorului.În consecință, polaritatea legăturii CeF este opusă celei a legăturii CeH, iar legătura CeF este mai puternic polarizată.În legătura CeF, capătul cu fluor al legăturii este încărcat negativ în comparație cu legătura CeH în care carbonul este încărcat negativ.
Diferența de polaritate a legăturii CeH și CeF afectează stabilitatea relativă a conformațiilor celor două lanțuri polimerice.Cristalizarea polietilenei are loc într-o conformație plană și trans.PTFE poate fi forțat într-o astfel de conformație la presiune extrem de ridicată.PTFE, sub 19 C, cristalizează ca o spirală cu 0,169 nm pe distanță de repetare: este nevoie de 13 atomi de C pentru o tură de 180 pentru a fi finalizată.Peste 19 C, distanța de repetare crește la 0,195 nm, ceea ce înseamnă că sunt necesari 15 atomi de carbon pentru o tură de 180.La peste 19 C, lanțurile sunt capabile de deplasare unghiulară, care crește peste 30 C până la atingerea punctului de topire (327 C).
Înlocuirea lui F cu H în legătura CeH crește substanțial rezistența legăturii de la 99,5 kcal/mol pentru legătura CeH la 116 kcal/mol pentru legătura CeF.În consecință, stabilitatea termică și rezistența chimică a PTFE este mai mare decât PE, deoarece este necesară mai multă energie pentru a rupe legătura CeF.Polaritatea și puterea legăturii CeF fac dificilă mecanismul de abstractizare a atomului F pentru ramificare.În schimb, polietilena foarte ramificată (>8 ramuri la 100 de atomi de carbon) poate fi sintetizată.Mecanismul de ramificare ca instrument de ajustare a cristalinității nu este practic pentru PTFE.În schimb, comonomerii cu grupări suspendate trebuie să fie polimerizați cu TFE.
Cristalinitatea PTFE netopit este în intervalul 92-98%, în concordanță cu o structură a lanțului neramificat.FEP, un copolimer de TFE și HFP, are o cristalinitate ca polimerizată de 40e50%.În FEP, gruparea CF3 pendentă este legată de un carbon terțiar care este mai puțin stabil termic decât atomii de carbon primari și secundari.Curbele de degradare indică temperaturi de debut de degradare de 300 C pentru FEP (0,02% pierdere în greutate) și 425 C pentru PTFE (0,03% pierdere în greutate).
Ora postării: 25-sept-2020