Politetrafluoroetilene | |
Struttura del PTFE. |
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Identificazione | |
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nome IUPAC | Poli (difluorometilene) |
Sinonimi |
Politetrafluoroetilene, PTFE, Teflon-PTFE, Teflon, Teflon (nel linguaggio comune) |
N o CAS | |
N o ECHA | 100.120.367 |
SORRISI |
C (C (*) (F) F) (*) (F) F , |
Aspetto | solido bianco inodore |
Proprietà chimiche | |
Formula | (Do 2 Fa 4 ) n |
Proprietà fisiche | |
T° transizione vetrosa | 120 ° C , ~ -100 ° C secondo alcuni autori |
T° fusione | 327 °C |
solubilità | insolubile |
Parametro di solubilità δ | 12,7 MPa 1/2 |
Massa volumica | 2,16 gcm -3 |
Conduttività termica | 0,25 W m −1 K −1 |
Proprietà elettroniche | |
Costante dielettrica | 2.1 ( 60 Hz ) 2.1 ( 1 kHz , 25 ° C ) 2.1 ( 1 MHz , 25 ° C ) 2.1 ( 1 GHz , 25 ° C ) |
Cristallografia | |
Struttura tipica | semicristallino |
Proprietà ottiche | |
Indice di rifrazione | 1.35 |
Trasparenza | opaco eccetto pellicole amorfe molto sottili |
Precauzioni | |
WHMIS | |
Prodotto non controllatoQuesto prodotto non è controllato secondo i criteri di classificazione WHMIS. |
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Classificazione IARC | |
Gruppo 3 : Non classificabile per la sua cancerogenicità per l'uomo | |
Unità di SI e STP se non diversamente indicato. | |
Il politetrafluoroetilene (acronimo PTFE ) è un fluoropolimero derivato dal tetrafluoroetilene .
Questo polimero tecnico fu scoperto per caso nel 1938 dal chimico Roy J. Plunkett (1910-1994) che lavorava per la società americana EI du Pont de Nemours and Company spesso chiamata “du Pont de Nemours” e ufficialmente abbreviata come “DuPont”. È stato introdotto commercialmente nel 1949. È commercializzato con i marchi registrati Teflon , Hostalen, Hostaflon o Fluon. Il marchio più famoso è Teflon di du Pont de Nemours.
Ha notevoli proprietà che lo distinguono dagli altri polimeri termoplastici , tra cui un'ottima resistenza termica e chimica, nonché un coefficiente di attrito estremamente basso.
Nella vita di tutti i giorni, il Teflon è ampiamente utilizzato come rivestimento antiaderente negli utensili da cucina .
Il PTFE è un materiale morbido, facilmente deformabile, semicristallino , opaco, bianco e per uso alimentare. Il suo allungamento è elevato (proprietà meccaniche di tipo elastomerico) e la sua resistenza alle sollecitazioni e alle radiazioni è bassa. Presenta una notevole resistenza alla maggior parte dei prodotti chimici, un coefficiente di attrito estremamente basso e rimane stabile a temperature elevate (fino a 327 °C ). Queste proprietà insolite lo rendono prezioso per un gran numero di applicazioni.
Il politetrafluoroetilene è anche l'unico materiale a cui le zampe della maggior parte dei gechi degli alberi non aderiscono.
Il PTFE rappresenta circa il 90% del consumo di fluoropolimeri, ovvero circa 20.000 t/anno .
Nel settore , è usato in cuscinetti, guarnizioni, ad alta temperatura isolamento elettrico , non - fodere adesivi e guarnizioni per vasche, etc. Nella vita di tutti i giorni, forma il rivestimento di alcuni utensili da cucina e viene utilizzato come nastro per garantire la sigillatura di assemblaggi filettati.
Il comportamento meccanico dell'elastomero e dello stesso tipo tra -80 °C e 250 °C .
Durezza Shore D: 50-65 Durezza Rockwell: 25 Modulo di Young : da 300 a 800 MPa Resistenza alla trazione: da 10 a 40 MPa Allungamento a rottura : dal 100 al 400 % Coefficiente di attrito : da 0,05 a 0,2 Resistenza agli urti Izod: nessuna rottura no Rapporto di Poisson : 0,46Le proprietà elettriche del PTFE sono eccezionali.
Permettività relativa a 1 MHz : da 2.0 a 2.1 Fattore di dissipazione a 1 MHz : da 0,0003 a 0,0007 Rigidità dielettrica : da 15 a 17 kV mm −1 Resistività : da 10 18 a 10 19 cmGli altri fluoropolimeri sono stati sviluppati per mitigare questi inconvenienti. Ad esempio, politrifluorocloroetilene (PCTFE, derivato dal monomero CFCl = CF 2) (punto di fusione ~ 213 °C ) si trasforma un po' più facilmente del PTFE. Mostra un intervallo di lavoro (in uso permanente) da -250 a 150 °C . Offre resistenza al freddo e migliori proprietà meccaniche rispetto al PTFE, d'altra parte la sua resistenza termica e chimica è inferiore.
L'esempio del PCTFE non è necessariamente il più appropriato qui; quest'ultimo fu infatti scoperto pochi anni prima del PTFE (Farben, 1934). Si citano FEP , MFA o PFA , copolimeri del PTFE che sono emersi proprio per consentire la formatura allo stato fuso, principale punto nero del PTFE per applicazioni industriali.
Il PTFE è chimicamente inerte e atossico alle basse temperature, ma inizia ad emettere prodotti tossici a 230 °C (temperatura normalmente raggiunta da una padella dopo 2-5 minuti di normale utilizzo). La decomposizione del PTFE genera emissioni superiori a 350 ° C che a volte sono fatali per gli uccelli, che possono causare sintomi simil-influenzali nell'uomo.
In confronto, i grassi di cottura (oli e burri) iniziano a bruciare intorno ai 200 °C . Uno studio del 1959 concluse che la tossicità dei fumi di rivestimento (per riscaldamento a secco) era inferiore a quella dei fumi generati dagli oli da cucina surriscaldati.
Nel 1973, uno studio ha confermato questi risultati precedenti. Ha anche dimostrato che l'esposizione ai prodotti della cottura del burro a 260 ° C , per quattro ore, in una padella non rivestita, era tossica al 100% (letale) per i parrocchetti mentre le stesse condizioni con un rivestimento in padella non provocavano morte negli animali fino a 280 °C . Negli ultimi quarant'anni, invece, le pentole antiaderenti sono state ampiamente utilizzate e solo un caso minore è stato segnalato con un effetto limitato sulla salute e relativo al surriscaldamento di una padella.
Nel 2005, l' Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti (EPA) ha scoperto che l'acido perfluoroottanoico (PFOA o PFOA in inglese, noto anche come C8), una sostanza chimica chiave utilizzata per produrre Teflon , era cancerogeno . Questa scoperta fa parte di un rapporto che è in corso di revisione prima dell'accettazione finale .
I laboratori DuPont che lo commercializzano sono stati condannati a pagare più di sedici milioni di dollari alle autorità sanitarie degli Stati Uniti per aver occultato alcuni potenziali rischi. Gli studi hanno dimostrato che il PFOA provoca il cancro negli animali .
La causa, guidata da 60.000 residenti che vivono vicino alle fabbriche statunitensi del gruppo, ha ordinato a DuPont di spendere 345 milioni di dollari per risarcirli e costringerla a fermare l'emissione di PFOA nell'acqua e nel suolo. Al momento, questa sostanza chimica non è accettata dall'EPA . Nel 2007, tra gli altri composti perfluorurati, l'acido perfluoroottanoico, noto per essere persistente nell'ambiente , e accumulabile legandosi alle proteine del sangue (albumina), del fegato e dei reni negli organismi viventi. Tossico per l'uomo e altri animali, il PFOA è stato trovato nel sangue del cordone ombelicale del 100% dei 299 neonati testati a Baltimora , mostrando una diffusa contaminazione intrauterina in quest'area. Sono stati riscontrati altri composti perfluorurati, ma a dosi inferiori e/o in un minor numero di soggetti.
Nel gennaio 2006, DuPont, l'unica azienda ad utilizzare il PFOA nello stabilimento negli Stati Uniti, ha annunciato l'intenzione di eliminare gradualmente le emissioni di questo prodotto per il 2015. Attualmente sta cercando un sostituto e quindi non ha intenzione di smettere di usarlo. , questo prodotto essendo essenziale nella produzione di Teflon. Questo annuncio copre tutti i prodotti dell'azienda che utilizzano Teflon. Infatti, il PFOA viene utilizzato nel processo di fabbricazione del Teflon, che viene utilizzato anche per pentole antiaderenti (per le quali non dovrebbero esserci tracce misurabili di PFOA nel prodotto finito ) che per imballaggio, abbigliamento e rivestimenti per pavimenti.
Nel 2010 uno studio scientifico ha mostrato una correlazione tra la presenza di PFOA e acido perfluoroottansolfonico (PFOS) nel sangue e un aumento dei livelli di colesterolo .
Un effetto indiretto del PTFE è che può produrre gas serra nell'atmosfera quando riscaldato. Infatti a 600 °C si ha produzione di polifluorobutene e 650 °C di tetrafluoruro di carbonio (CF 4). Queste ultime molecole hanno legami covalenti che sono polarizzati, assorbendo la luce solare riflessa (del 30% della luce che viene riflessa, il 15% viene assorbito da questi gas serra dalle vibrazioni di taglio della molecola).
Il CF 4 problemae PFB è che queste molecole hanno una durata di vita molto lunga (ad esempio 50.000 anni per CF 4) e un relativo potere di riscaldamento globale per chilogrammo integrato per 100 anni di 6500. Se confrontiamo quanto contribuisce la CO 2, avrebbe una durata mille volte più lunga. Il tasso di crescita annuo aumenta del 2% per il CF 4rispetto alla CO 2 che è dell'ordine dello 0,4%.
Problema: l'uso dei clorofluorocarburi (CFC) essendo stato bandito dal 1989 dal Protocollo di Montreal , sono stati sostituiti da altri contributori (ad esempio CF 4) non meno potente nel potenziale di riscaldamento e questa volta con un tempo di permanenza cinquecento volte più lungo. Non solo la degradazione ad alta temperatura del PTFE è avvertita nel riscaldamento globale, ma si fa sentire anche nelle acque sotterranee, nei laghi, nel mare e negli animali. Infatti la più alta concentrazione che si avverte tra i PFC (composti perfluorurati) è quella del PFOA.
Il PFOA è uno degli inquinanti organici persistenti (POP), cioè non si decompone o si decompone solo leggermente in natura. Il PFOA è stato trovato al polo negli orsi polari, nei pesci, negli esseri umani e in tutti gli oceani del mondo. Il PFOA è bioaccumulabile e biomagnificabile.
Nel 2008 sono in vigore nel mondo gli studi che consentono la degradazione del PFOA. Infatti, gli studi mostrano la degradazione del PFOA in presenza di Fe ( III ) e sotto luce UV a 254 nm . Pertanto, le analisi chimiche legate alla produzione di PTFE sono sempre più richieste in tutto il mondo. Quindi il campo della chimica ambientale analitica è in piena espansione.
PFOA dalla decomposizione del politetrafluoroetilene a 360 °C . Questo composto è noto per la sua maggiore tossicità e il suo effetto cancerogeno nell'uomo e negli animali. È preoccupante poiché persiste nell'ambiente e si accumula nel corpo umano. Tuttavia, sono stati sviluppati diversi metodi di analisi per determinare e quantificare questi composti in diversi mezzi (acqua, sangue, siero, fegato, plasma, suolo, aria, utensili da cucina, ecc .).
Analisi del PFOA e di altri composti PFC Sono state effettuate nel bacino del fiume Po in Italia nel corso del 2006 al fine di determinare le concentrazioni di PFOA scaricate nel Mare Adriatico . Il metodo di analisi utilizzato in questo caso è l' estrazione in fase solida (SPE) e la cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa tandem (en) (LC-MS/MS).
SPE è una tecnica di preparazione del campione basata sull'adsorbimento selettivo di analisi su una superficie solida.
LC/MS/MS consente la separazione e la quantificazione dei composti. Il vantaggio di questo metodo è che consente la determinazione simultanea di sostanze di strutture diverse. Ha un'elevata sensibilità, una maggiore specificità e una selettività molto elevata, velocità, rapporto segnale/rumore migliorato, accuratezza e precisione senza pari, limite di rilevamento ridotto , ma costoso.
Le analisi sono state effettuate raccogliendo campioni di acqua da diversi fiumi in un periodo da febbraio a marzo 2007. Queste analisi hanno rivelato elevate concentrazioni di PFOA per il fiume Tánara durante l'anno 2007, cioè 1.270 ng/l e concentrazioni variabili da 60 a 337 ng/l per il fiume Po durante l'anno 2006 per le diverse date di campionamento. Il limite di rilevazione per le analisi del PFOA è 100 pg/l . Da queste concentrazioni e portate fluviali, è stata determinata la quantità di PFOA per l'anno 2006, ovvero una massa di ~ 0,3 kg/h di PFOA o ~ 2,6 tonnellate/anno che si è depositata in mare Adriatico (parte del Mar Mediterraneo) .
Sono state effettuate analisi per la determinazione degli acidi perfluorocarbossilici (PFCA, PFCA in inglese) mediante cromatografia gas-liquido (GLC inglese) con un rivelatore di cattura di elettroni (en) (ECD). Questa analisi ha permesso di estrarre in modo efficiente acido perfluoroottanoico (PFOA), acido perfluorononanoico (PFNA) e acido perfluorodecanoico (PFDA) dal fegato di ratti metilati con diazometano CH 2 N 2.poi separati da GLC. Le concentrazioni ottenute di PFDA nel fegato di ratto 24 ore dopo una dose somministrata di 20 mg kg -1 per peso corporeo erano 113,9 ± 11,4 µg/g fegato.
Tuttavia, sono in corso di valutazione nuovi studi riguardanti la persistenza del PFOA e i suoi possibili effetti sulla salute ambientale e sulla salute umana .