Una manera d'entendre l'impacte del fluor és explorar les diferències entre el polietilè lineal (PE) i el PTFE, que és el fluoropolímer definitiu pel que fa a propietats i característiques.
Hi ha diferències importants entre les propietats del PE i les del PTFE:
- * El PTFE és un dels polímers d'energia superficial més baixa
- *El PTFE és el polímer més resistent químicament
- *El PTFE és un dels polímers més estables tèrmicament
- *El punt de fusió i la gravetat específica del PTFE són més del doble dels del polietilè
Les diferències de PTFE i PE són atribuïbles a les diferències dels enllaços CeF i CeH.Les diferències en les propietats electròniques i les mides de F i H condueixen a les observacions següents:
- *F és el més electronegatiu de tots els elements (4 Paulings)
- *F té parells d'electrons no compartits
- *F es converteix més fàcilment en Fe
- *La força d'enllaç de CeF és superior a la de CeH
- *F és més gran que H
L'electronegativitat del carboni a 2,5 Paulings és una mica superior a la de l'hidrogen i inferior a l'electronegativitat del fluor.En conseqüència, la polaritat de l'enllaç CeF és oposada a la de l'enllaç CeH, i l'enllaç CeF està més polaritzat.En l'enllaç CeF, l'extrem de fluor de l'enllaç està carregat negativament en comparació amb l'enllaç CeH en què el carboni està carregat negativament.
La diferència de polaritat d'enllaç de CeH i CeF afecta l'estabilitat relativa de les conformacions de les dues cadenes de polímer.La cristal·lització del polietilè té lloc en una conformació plana i trans.El PTFE es pot forçar a tal conformació a una pressió extremadament alta.El PTFE, per sota de 19 C, cristal·litza com una hèlix amb 0,169 nm per distància de repetició: es necessiten 13 àtoms de C per completar una volta de 180.Per sobre de 19 C, la distància de repetició augmenta fins a 0,195 nm, el que significa que es necessiten 15 àtoms de carboni per a una volta de 180.A més de 19 C, les cadenes són capaces de desplaçar-se angularment, que augmenta per sobre dels 30 C fins arribar al punt de fusió (327 C).
La substitució de F per H a l'enllaç CeH augmenta substancialment la força de l'enllaç de 99,5 kcal/mol per a l'enllaç CeH a 116 kcal/mol per a l'enllaç CeF.En conseqüència, l'estabilitat tèrmica i la resistència química del PTFE és superior al del PE perquè es necessita més energia per trencar l'enllaç CeF.La polaritat i la força de l'enllaç CeF dificulten el mecanisme d'abstracció de l'àtom F per a la ramificació.En canvi, es pot sintetitzar polietilè altament ramificat (>8 ramificacions per cada 100 àtoms de carboni).El mecanisme de ramificació com a eina per ajustar la cristalinitat no és pràctic per al PTFE.En canvi, els comonòmers amb grups pendents s'han de polimeritzar amb TFE.
La cristal·linitat del PTFE mai fos es troba en el rang del 92-98%, coherent amb una estructura de cadena no ramificada.El FEP, un copolímer de TFE i HFP, té una cristalinitat com a polimeritzada del 40-50%.En FEP, el grup CF3 pendent s'uneix a un carboni terciari que és menys estable tèrmicament que els àtoms de carboni primaris i secundaris.Les corbes de degradació indiquen temperatures d'inici de degradació de 300 C per FEP (0,02% de pèrdua de pes) i 425 C per PTFE (0,03% de pèrdua de pes).
Hora de publicació: 25-set-2020