Politetrafluoroetileno (PTFE): una guía definitiva

En el dinámico panorama de la ciencia de los materiales, el politetrafluoroetileno (PTFE) se destaca entre la multitud debido a su maravillosa aplicación que ha transformado varias industrias. Comúnmente conocido por su marca Teflon, este material sintético tiene una estructura de cadena de polímero rígida. También se le conoce como polímero de alto rendimiento debido a sus excepcionales propiedades materiales.

Índice del contenido

Hoy planeo ofrecerles un descubrimiento profundo del mundo del PTFE, donde comprenderán qué es el PTFE, cómo se produce, sus propiedades físicas únicas, qué beneficios puede obtener de ellos y, definitivamente, una idea de su alucinante aplicación. ¿Estás listo para desbloquear una guía definitiva sobre politetrafluoroetileno? Empecemos.

¿Qué es PTFE?

PTFE

PTFE significa Politetrafluoroetileno, es un polímero sintético que comprende sólo dos elementos: uno es carbono y el segundo es flúor. Estos dos elementos simples son materiales versátiles, derivados de tetrafluoroetileno (TFE). Por cierto, El PTFE se descubrió por primera vez el 6 de abril de 1938..

Analicemos qué es y por qué se considera tan importante en diversas industrias:

Material sintético

Es un fluoropolímero sintético derivado del TFE. La composición de carbono y flúor forma este polímero de alto peso molecular. 

  • hidrofóbico: Significa que el PTFE puede repetir agua y sustancias que contienen agua. Esta propiedad se debe a la baja polarizabilidad eléctrica de los átomos de F en el polímero. 
  • Baja Fricción: Debes estar bastante familiarizado con la función extremadamente resbaladiza de una sartén antiadherente. Es porque el PTFE tiene uno de los coeficientes de fricción más bajos de cualquier sólido.
  • Preocupaciones ambientales: El PTFE es parte de PFAS/sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, que es un grupo de sustancias químicas a menudo conocidas como sustancias químicas eternas, ya que permanecen persistentes en el medio ambiente. Estos químicos permanentes son tóxicos y existen muchas preocupaciones sobre sus procesos de producción. 

En el pasado, los productos de PTFE incluían ácido perfluorooctanoico (PFOA), que planteaba graves problemas de salud. Los fabricantes modernos han adoptado prácticas de fabricación avanzadas y comenzaron a depender de productos químicos alternativos para mitigar este problema de salud relacionado con el PFOA.

Proceso de producción de PTFE

La producción de polímero PTFE. se realiza en dos etapas. En la primera etapa, se produce el monómero de PTFE y la segunda etapa implica la polimerización de TFE.

Etapa 1: preparación del nomero de tetrafluoroetileno (TFE)

  • La síntesis de TFE comienza con la reacción de Fluospar (CaF2) y ácido sulfúrico (H2SO4), esta reacción produce ácido fluorhídrico (2HF).
  • La siguiente reacción del ácido fluorhídrico (2HF) con cloroformo (CHCI3) produce CHCIF2 (Monoclorodifluorometano).
  • Para la preparación del monómero, se utiliza como refrigerante CHCIF2 pilórico con un punto de ebullición de -40.8 °C.
  • El compuesto producido durante la pirólisis tiene algunas impurezas, como estructuras de anillos altamente tóxicas. Entonces, una vez que se produce el monómero TFE, se purifica. El gas se lava para eliminar cualquier resto de ácido clorhídrico HCL. Luego se destila para separar el gas de las impurezas. 
Proceso de producción de PTFE

Etapa 2- Polimerización de TFE

La primera etapa trae monómero TFE puro que se polimeriza en un reactor plateado. Se mezcla una solución compuesta por 1.5 partes de bórax, 100 partes de agua y 0.2 partes de persulfato de amonio con un pH de 9.2. El reactor se llena hasta un cuarto con esta solución y luego se cierra y se evacua después de llenar 30 partes de monómeros en su interior. Durante casi una hora, este reactor se agitará a 80°C. El último paso es enfriar el reactor y obtener un rendimiento del 86% de polímero.

Aquí está la estructura química del PTFE:

PTFE

Cuando verifica la estructura de la cadena de PTFE, descubre que los elementos de flúor crean un enlace de carbono envolvente uniforme y continuo. Como resultado de esta envoltura de flúor, el PTFE proporciona inercia eléctrica, resistencia química y estabilidad a la molécula.

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Formas y grados de PTFE

Comprender estas diferentes formas y grados es crucial para seleccionar el tipo correcto de PTFE para un uso particular. Estas son algunas de las formas y grados comunes de PTFE:

Formas de PTFE

El PTFE está disponible en tres formas distintas, cada una con propiedades y aplicaciones únicas. Ahora, profundicemos y descubramos las características detalladas de estos formularios, explorando cómo cada uno satisface necesidades y aplicaciones específicas en diversas industrias.

1. PTFE granular

PTFE granular

Esta forma de PTFE se produce en agua con muy poca o ninguna sustancia adicional que le ayude a extenderse durante polimerización en suspensión. Ocurre la polimerización en suspensión en un medio acuoso. Esta forma parece granos pequeños, que se usan ampliamente en métodos en los que se comprime o empuja a través del molde para crear algunas formas, como extrusión de ariete, isostática y compresión métodos. 

2. Dispersiones de PTFE a base de agua

Esta forma también se produce en un medio acuoso, pero se añaden más sustancias para distribuir el monómero en el agua. Esta forma líquida de PTFE se utiliza para producir algunos recubrimientos o películas porque se esparcen fácilmente sobre las superficies. 

3. PTFE en polvo fino

La forma de polvo fino de PTFE se produce mediante polimerización en emulsión controlada. Estas partículas blancas se suelen utilizar para crear piezas finas mediante un método conocido como extrusión de pasta. Estos finos polvos de Ptfe se pueden procesar y utilizar como aditivos para otros materiales para hacerlos más resistentes al desgaste.

Grados de PTFE

PTFE

Continuando, profundicemos en los diferentes grados de PTFE y exploremos sus características únicas.

  • PTFE virgen: Es un PTFE sin ningún tipo de relleno. Se trata de un material químicamente inerte con diversas aplicaciones.
  • PTFE relleno de vidrio: Como su nombre lo describe un poco, este PTFE tiene un 25 por ciento de relleno de vidrio. Este grado de PTFE tiene una alta resistencia a la compresión y no se deforma bajo carga. Además, el PTFE de fibra de vidrio se desempeñó bien en ambientes oxidantes.
  • PTFE relleno de bronce: Cuando el PTFE recibe relleno de bronce, se puede esperar flujo en frío y una alta estabilidad dimensional de este grado de material. Los compuestos de PTFE rellenos de bronce suelen tener una baja fluencia.
  • PTFE relleno de carbono: El PTFE relleno de carbón se usa comúnmente debido a su alta conductividad térmica con baja permeabilidad y expansión térmica. La fibra de carbono PTFE aumenta en gran medida la resistencia al desgaste y la resistencia a la compresión del material. 
  • PTFE de acero inoxidable: Siempre que una aplicación requiere un material extremadamente estable, fuerte y resistente bajo cargas elevadas y temperaturas elevadas, se utilizan fibras de acero inoxidable como relleno para resinas de PTFE. Lo mejor de este material es que el PTFE tiene un coeficiente de fricción extremadamente bajo respecto al PTFE convencional. 

Hemos explicado sólo algunos rellenos, hay muchos otros, como el PTFE relleno de grafito.

¿Cuál es el impacto de los rellenos en las características del PTFE? 

Cuando se agregan rellenos y aditivos al PTFE, se realizan algunos cambios positivos en este material, por ejemplo:

  • Mejoran las propiedades mecánicas del PTFE, especialmente su tasa de desgaste y fluencia.
  • Realizan cambios en sus propiedades eléctricas.
  • Pueden aumentar la porosidad de los compuestos de PTFE.
  • Pueden cambiar las propiedades excepcionales del politetrafluoroetileno a bajas y altas temperaturas.
  • En cuanto a las propiedades químicas, dependen completamente del tipo de masilla. 
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Aplicaciones del PTFE

El PTFE (politetrafluoroetileno) es conocido por su combinación única de propiedades, lo que lo hace muy versátil y útil en una amplia gama de aplicaciones. Estas son algunas aplicaciones clave del PTFE:

  • En la industria automotriz, este material se utiliza para crear revestimientos para depósitos de combustible, direcciones asistidas, Juntas tóricas, sellos de vástago de válvula, sellos de eje y juntas.
  • En la industria química, el recubrimiento de PTFE se emplea para bombas, impulsores, tanques, recipientes de reacción, contenedores, autoclaves e intercambiadores de calor. El revestimiento de PTFE en tubos es un uso común.
  • En la industria eléctrica y electrónica, el PTFE desempeña un papel importante porque este material se utiliza para la producción de piezas semiconductoras, placas de circuitos impresos flexibles y aislamiento eléctrico. Cuando analiza la conductividad térmica y eléctrica, descubre que la conductividad térmica del PTFE es baja mientras que tiene una conductividad eléctrica nula. La película y el revestimiento de PTFE están altamente aislados.
  • En la industria farmacéutica, el PTFE tiene diversas aplicaciones, como por ejemplo se emplea para producir reemplazo de ligamentos, parches cardíacos e injertos cardiovasculares.
  • Las aplicaciones de ingeniería de PTFE incluyen superficies antiadherentes y revestimientos para tuberías, cojinetes, asientos, etc. Los tapones fabricados con PTFE siempre tienen una gran demanda.
  • En la industria de la cocina, sus propiedades antiadherentes lo convierten en un material ideal para la producción de utensilios de cocina antiadherentes de gran valor.

Las aplicaciones del PTFE son amplias y variadas debido a sus notables propiedades, como resistencia a altas temperaturas, no reactividad, bajo coeficiente de fricción y capacidades de aislamiento eléctrico.

PTFE vs. Teflón: Aclarando la diferencia

El Teflón

Los términos PTFE y teflón suelen usarse indistintamente, pero es esencial comprender sus distinciones y similitudes. Aquí hay un desglose para aclarar la diferencia:

PTFE como material

PTFE o politetrafluoroetileno es un fluoropolímero sintético de tetrafluoroetileno. El fluoropolímero es una clase de plástico con una variedad de aplicaciones.

El teflón como marca

La marca de PTFE es Teflon, fabricada por Chemours (anteriormente parte de DuPont). El material fue descubierto por accidente en 1938 por Dr. Plunkett en DuPont. En ese momento, fue desarrollado por DuPont Co. y luego fue administrado por una escisión de DuPont Co-Chemrous.

Chemrous registró una marca comercial con el nombre Teflon en 1945 y comenzó a vender productos tratados con este material en 1946. Es un polímero sintético compuesto de carbono y flúor. El nombre de este polímero sintético es politetrafluoroetileno o PTFE.

PTFE frente a teflón

  • Material versus marca: PTFE es el compuesto químico, mientras que Teflón es una marca de productos fabricados con PTFE.
  • No todo el PTFE es teflón: Existen otras marcas y productos fabricados con PTFE que no están bajo la marca Teflon.
  • Percepción de calidad: Algunos podrían percibir el teflón como de mayor calidad debido al reconocimiento de la marca, pero esencialmente, las propiedades del material base del PTFE siguen siendo consistentes en todas las marcas.
  • Decisión basada en la aplicación: La elección de un producto de marca Teflon u otro producto basado en PTFE puede depender de los requisitos de aplicación específicos y de consideraciones presupuestarias.
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Ventajas y beneficios de usar teflón

El teflón, una conocida marca de PTFE (politetrafluoroetileno), ofrece una variedad de ventajas y beneficios, lo que lo convierte en una opción popular en diversas industrias. Estas son algunas de las ventajas y beneficios clave del uso de teflón:

1. Naturaleza antiadherente

¿Te imaginas tu desayuno con huevo sin sartén antiadherente? Por supuesto, no lo harás porque sin estos huevos no se deslizarán de la sartén. El teflón es un material común que se utiliza para crear sartenes antiadherentes, pero no es la única aplicación. Dondequiera que los materiales pegajosos sean prohibidos, es un material imprescindible para esa aplicación específica.

2. Alta resistencia al calor

PTFE

El PTFE se muestra fuerte resistencia al calor, pueden soportar fácilmente temperaturas de hasta aproximadamente 260 °C (500 °F). En la industria de los utensilios de cocina, este material dejó huella debido a esta propiedad. Pero estas propiedades suelen verse afectadas por la presión de la preforma y la velocidad de enfriamiento.

3. Resistencia química

Una de las mejores propiedades mecánicas del PTFE es su alta resistencia química, no se lleva bien con otros productos químicos. Esta propiedad lo convierte en un material ideal para tuberías y contenedores de productos químicos reactivos y corrosivos.

4. Baja fricción

La aplicación, donde desea que las cosas se muevan sin problemas, requiere PTFE, es súper resbaladizo. Dado que tiene baja fricción, es bueno para aplicaciones como engranajes, correderas y cojinetes.  

Las diversas propiedades del PTFE lo califican sin duda como un material excelente para numerosas aplicaciones industriales. ¿Qué opinas?

Por qué se prefieren el PTFE y el teflón en la mayoría de las aplicaciones

PTFE

Como te dije antes este material tiene diversas aplicaciones, pero es hora de saber exactamente por qué se prefiere este material sobre otros. Descubramos algunas buenas razones detrás de esta preferencia:

  • Propiedades antiadherentes excepcionales: Tanto las superficies recubiertas de PTFE como de teflón evitan que los materiales se adhieran, lo que las hace ideales para utensilios de cocina, utensilios para hornear y moldes industriales.
  • Resistencia a altas temperaturas: Pueden soportar temperaturas extremas sin degradarse, lo cual es crucial en aplicaciones como maquinaria aeroespacial, automotriz y industrial.
  • Inercia química: El PTFE y el teflón son resistentes a la mayoría de los productos químicos, lo que los hace adecuados para su uso en equipos de procesamiento de productos químicos, contenedores de laboratorio y revestimientos protectores.
  • Bajo coeficiente de fricción: Su superficie resbaladiza reduce la fricción, lo que resulta beneficioso en aplicaciones como rodamientos, engranajes y placas deslizantes.
  • Excelente aislamiento eléctrico: Con su alta rigidez dieléctrica, se utilizan en el aislamiento de cableado y componentes eléctricos, especialmente en situaciones de alta temperatura.
  • Resistencia a la humedad: Repelen el agua y no son propensos a la corrosión, lo que los hace ideales para aplicaciones marinas y en exteriores.
  • Durabilidad y longevidad: El PTFE y el teflón son conocidos por su durabilidad, lo que a menudo extiende la vida útil de los productos en los que se utilizan.
  • Biocompatibilidad: La naturaleza no reactiva del PTFE lo hace seguro para aplicaciones médicas y de contacto con alimentos.
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Conclusión  

Finalmente, ha disfrutado de una vista de 360 ​​grados del politetrafluoroetileno (PTFE). Esta guía completa brindó información sobre este polímero de alto rendimiento que tiene un proceso de producción único y propiedades excepcionales. El PTFE ha cambiado muchos sectores, desde los de cocina hasta el aeroespacial.

Además, ahora puede diferenciar fácilmente el PTFE y el teflón, ya que sabe que ambos tienen la misma química. Esta guía no es sólo un descubrimiento del PTFE sino que es un viaje rápido a través del panorama de la innovación humana y estoy seguro de que lo ha disfrutado. ¿No es así?

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David

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Soy el fundador de Hongju Silicone. Llevo más de dos décadas en este campo. Si está buscando productos de caucho de silicona hechos a medida, no dude en hacerme cualquier pregunta.

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