Unha forma de entender o impacto do flúor é explorar as diferenzas entre o polietileno lineal (PE) e o PTFE, que é o fluoropolímero definitivo en termos de propiedades e características.
Hai diferenzas importantes entre as propiedades do PE e a do PTFE:
- * O PTFE é un dos polímeros de menor enerxía superficial
- *PTFE é o polímero máis resistente químicamente
- *O PTFE é un dos polímeros máis estables térmicamente
- *O punto de fusión e a gravidade específica do PTFE son máis do dobre dos do polietileno
As diferenzas de PTFE e PE son atribuíbles ás diferenzas de enlaces CeF e CeH.As diferenzas nas propiedades electrónicas e tamaños de F e H conducen ás seguintes observacións:
- *F é o máis electronegativo de todos os elementos (4 Paulings)
- *F ten pares de electróns non compartidos
- *F convértese máis facilmente en Fe
- *A forza de unión de CeF é maior que CeH
- *F é maior que H
A electronegatividade do carbono a 2,5 Paulings é algo maior que a do hidróxeno e menor que a electronegatividade do flúor.En consecuencia, a polaridade do enlace CeF é oposta á do enlace CeH, e o enlace CeF está máis polarizado.No enlace CeF, o extremo do flúor do enlace está cargado negativamente en comparación co enlace CeH no que o carbono está cargado negativamente.
A diferenza na polaridade do enlace de CeH e CeF afecta á estabilidade relativa das conformacións das dúas cadeas poliméricas.A cristalización do polietileno ten lugar nunha conformación plana e trans.O PTFE pódese forzar a tal conformación a unha presión extremadamente alta.O PTFE, por debaixo de 19 C, cristaliza como unha hélice con 0,169 nm por distancia de repetición: necesitan 13 átomos de C para completar unha volta de 180.Por riba dos 19 °C, a distancia de repetición aumenta ata 0,195 nm, o que significa que son necesarios 15 átomos de carbono para unha volta de 180.A temperaturas superiores a 19 C as cadeas son capaces de desprazarse angularmente, que aumenta por riba dos 30 C ata alcanzar o punto de fusión (327 C).
A substitución de F por H no enlace CeH aumenta substancialmente a forza do enlace de 99,5 kcal/mol para o enlace CeH a 116 kcal/mol para o enlace CeF.En consecuencia, a estabilidade térmica e a resistencia química do PTFE é maior que o PE porque se necesita máis enerxía para romper o enlace CeF.A polaridade e a forza do enlace CeF dificultan o mecanismo de abstracción do átomo F para a ramificación.Pola contra, pódese sintetizar polietileno altamente ramificado (>8 ramificacións por 100 átomos de carbono).O mecanismo de ramificación como ferramenta para axustar a cristalinidade non é práctico para o PTFE.En cambio, os comonómeros con grupos pendentes teñen que polimerizarse con TFE.
A cristalinidade do PTFE nunca fundido está no rango do 92% ao 98%, consistente cunha estrutura de cadea non ramificada.FEP, un copolímero de TFE e HFP, ten unha cristalinidade como polimerizado do 40-50%.No FEP, o grupo CF3 pendente está unido a un carbono terciario que é menos estable térmicamente que os átomos de carbono primario e secundario.As curvas de degradación indican temperaturas de inicio da degradación de 300 C para FEP (perda de peso 0,02%) e 425 C para PTFE (perda de peso 0,03%).
Hora de publicación: 25-09-2020