Politetrafluoroetilene

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

A questa voce va aggiunto il template sinottico {{Composto chimico}} ^(uso)

Per favore, aggiungi il template e poi rimuovi questo avviso.
Per le altre pagine a cui aggiungere questo template, vedi la relativa categoria.

Il politetrafluoroetilene (PTFE) è il polimero del tetrafluoroetene.

Normalmente è più conosciuto attraverso le sue denominazioni commerciali Teflon, Fluon, Algoflon, Hostaflon, in cui al polimero vengono aggiunti altri componenti stabilizzanti e fluidificanti per migliorarne le possibilità applicative.

È una materia plastica liscia al tatto e resistente alle alte temperature (fino a 200°C e oltre), usata nell'industria per ricoprire superfici sottoposte ad alte temperature alle quali si richiede una "antiaderenza" e una buona inerzia chimica. Le padelle da cucina definite "antiaderenti", sono appunto ricoperte all'interno di uno strato di PTFE (Teflon).

[modifica] Storia

Scoperto casualmente all'interno di una bombola di tetrafluoroetene occlusa, fu subito notata la sua elevata resistenza agli agenti chimici più aggressivi. Fu l'americana Du Pont a produrlo per prima in un suo impianto pilota per fornirne alcune quantità all'esercito statunitense impegnato nella costruzione della prima bomba atomica.

In Italia la produzione industriale del PTFE iniziò nel 1954 ad opera della Montecatini, che lo commercializzò con il nome di Algoflon.

[modifica] Sintesi

La polimerizzazione a catena avviene per via radicalica in presenza di un opportuno iniziatore - spesso un ossidante quale l'acqua ossigenata, un persolfato o un perossido organico - in condizioni di temperatura e pressione che dipendono dal catalizzatore scelto.

CF₂=CF₂ --> ...-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-... ΔH_P≈-41 kcal/mol

La reazione può essere condotta sia in massa che in sospensione o in emulsione acquosa. La polimerizzazione è una reazione fortemente esotermica, si accompagna cioè ad un grande sviluppo di calore; sono quindi necessari accorgimenti per controllare la temperatura della reazione e impedirle di raggiungere livelli troppo elevati (maggiori di -80°C), oltre i quali la reazione diventa esplosiva sviluppando tetrafluorometano e carbonio.

CF₂=CF₂ --> CF₄ + C ΔH_R≈-85 kcal/mol

[modifica] Proprietà

Il PTFE presenta una serie interessante di caratteristiche peculiari che lo avevano portato ad essere considerato materiale strategico fino agli anni settanta. Le caratteristiche principali sono:

la completa inerzia chimica per cui non viene aggredito dalla quasi totalità dei composti chimici - fanno eccezione i metalli alcalini allo stato fuso, il fluoro ad alta pressione e alcuni composti fluorurati in particolari condizioni di temperatura - e soprattutto non modifica i fluidi con il quale viene posto in contatto, ad esempio i fluidi ultrapuri per l'industria elettronica
la completa insolubilità in acqua e in qualsiasi solvente organico
ottime qualità elettriche (65 KV/mm di rigidità dielettrica)
ottime qualità di resistenza al fuoco: non propaga la fiamma
ottime proprietà di scorrevolezza superficiale: il coefficiente di attrito risulta il più basso tra i prodotti industriali
antiaderenza: la superficie non è incollabile (l'angolo di contatto risulta essere 127°), non è noto alcun adesivo capace di incollare il PTFE

Queste caratteristiche assumono ulteriore importanza se si considera che si mantengono praticamente inalterate in un campo di temperature comprese tra i -80°C e i 250°C.

Il PTFE, inteso solo come derivato 100% del TFE, non fonde a elevate temperature ma si decompone. A questo problema si è ovviato in diversi modi:

Sinterizzazione in presenza di cere
Addizione di monomeri modificanti in fase di polimerizzazione.

Con il secondo modo di procedere si ha la formazione del cosidetto PTFE modificato, termoplastico, quindi lavorabile per estrusione.

A circa 500°C si decompone liberando una gamma di gas fluorurati tossici fra i quali perfluoropropene e perfluoroisobutene.

...-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-... --> CF₂=CF₂ --> CF₂=CF-CF₃ + CF₂=C(CF₃)-CF₃

Siccome tali prodotti possono prodursi solo a temperature elevate si deve ricordare di lasciare sempre un filo di olio o acqua sul fondo delle padelle. A titolo precauzionale, è comunque bene verificare che lo strato di teflon della padella sia integro. In una pentola aperta normalmente questi gas evaporano e non rappresentano un pericolo per la salute umana.

Il PTFE non presenta alcun rischio di tossicità finché viene mantenuto a temperature inferiori ai 200°C, non richiede pertanto accorgimenti particolari per il suo impiego quotidiano. Vanno invece prese precauzioni durante le fasi di lavorazione e stampaggio.

A temperature superiori a 350°C la sua decomposizione provoca emissioni gassose tossiche ^[1].

[modifica] Applicazioni

Le notevoli caratteristiche del PTFE ne hanno fatto uno dei materiali più utilizzati in campo tecnico. Nell'industria chimica è utilizzato per la realizzazione di guarnizioni e parti destinate al contatto con agenti corrosivi (ad esempio l'acido solforico concentrato).

Viene usato nei motori, per abbattere l'attrito cilindro-pistone.

Un film di teflon viene usato nei laboratori chimici per garantire la tenuta dei giunti di vetro smerigliato, senza il rischio di incorrere nell'eventuale difficile distacco delle parti.

Nell'industria elettrica è un utile materiale isolante.

Un recente studio [1] dell'EPA (Ente americano per la protezione dell'ambiente) ha mostrato gli effetti cancerogeni dell'acido perfluoroottanoico (PFOA), un tensioattivo usato nella polimerizzazione in emulsione del PFTE, mettendo in allarme gli utilizzatori di padelle anti-aderenti.