Politetrafluoroetylen | |
Struktura PTFE. |
|
Identyfikacja | |
---|---|
Nazwa IUPAC | Poli (difluorometylen) |
Synonimy |
Politetrafluoroeten, PTFE, teflon-PTFE, teflon, teflon (w mowie potocznej) |
N O CAS | |
N O ECHA | 100 120 367 |
UŚMIECH |
C (C (*) (F) F) (*) (F) F , |
Wygląd | bezwonne białe ciało stałe |
Właściwości chemiczne | |
Formuła | (C 2 F 4 ) n |
Właściwości fizyczne | |
T ° zeszklenie | 120 ° C , ~ -100 ° C według niektórych autorów |
T ° fuzja | 327 ° C |
Rozpuszczalność | nierozpuszczalny |
Parametr rozpuszczalności δ | 12,7 MPa 1/2 |
Masa objętościowa | 2,16 g cm- 3 |
Przewodność cieplna | 0,25 W · m- 1 K- 1 − |
Właściwości elektroniczne | |
Stała dielektryczna | 2,1 ( 60 Hz ) 2,1 ( 1 kHz , 25 °C ) 2,1 ( 1 MHz , 25 °C ) 2,1 ( 1 GHz , 25 °C ) |
Krystalografia | |
Typowa struktura | półkrystaliczny |
Właściwości optyczne | |
Współczynnik załamania światła | 1,35 |
Przezroczystość | nieprzezroczysty z wyjątkiem bardzo cienkich warstw amorficznych |
Środki ostrożności | |
WHMIS | |
Produkt niekontrolowanyTen produkt nie jest kontrolowany zgodnie z kryteriami klasyfikacji WHMIS. |
|
Klasyfikacja IARC | |
Grupa 3 : Niesklasyfikowane ze względu na rakotwórczość dla ludzi human | |
Jednostki SI i STP, chyba że zaznaczono inaczej. | |
Politetrafluoroetylenu (skrót PTFE ) jest fluoropolimerem pochodzące z tetrafluoroetylenu .
Ten techniczny polimer został przypadkowo odkryty w 1938 r. przez chemika Roya J. Plunketta (1910-1994) pracującego dla amerykańskiej firmy EI du Pont de Nemours and Company, często nazywanej „du Pont de Nemours” i oficjalnie skracanej jako „DuPont”. Został wprowadzony na rynek w 1949 roku. Jest sprzedawany pod zarejestrowanymi znakami towarowymi Teflon , Hostalen, Hostaflon lub Fluon. Najbardziej znaną marką jest Teflon firmy du Pont de Nemours.
Posiada niezwykłe właściwości odróżniające go od innych polimerów termoplastycznych , w tym doskonałą odporność termiczną i chemiczną, a także wyjątkowo niski współczynnik tarcia .
W życiu codziennym teflon jest szeroko stosowany jako powłoka zapobiegająca przywieraniu w naczyniach kuchennych .
PTFE jest miękkim, łatwo odkształcalnym, półkrystalicznym , nieprzezroczystym, białym materiałem dopuszczonym do kontaktu z żywnością. Jego wydłużenie jest wysokie (właściwości mechaniczne typu elastomeru), a odporność na naprężenia i promieniowanie jest niska. Wykazuje niezwykłą odporność na większość chemikaliów, wyjątkowo niski współczynnik tarcia i pozostaje stabilny w podwyższonych temperaturach (do 327 °C ). Te niezwykłe właściwości sprawiają, że jest nieoceniony w wielu zastosowaniach.
Politetrafluoroetylen jest również jedynym materiałem, do którego nie przylegają nogi większości gekonów drzewnych.
PTFE stanowi około 90% zużycia fluoropolimerów, czyli około 20 000 ton rocznie .
W przemyśle znajduje zastosowanie w łożyskach, uszczelnieniach, izolacji elektrycznej wysokotemperaturowej, wykładzinach nieprzylepnych i uszczelkach do wanien itp. W życiu codziennym tworzy powłokę niektórych przyborów kuchennych i służy jako taśma do uszczelniania połączeń gwintowanych.
Zachowanie mechaniczne elastomerów i tego samego typu w zakresie od -80 °C do 250 °C .
Twardość Shore D: 50-65 Twardość Rockwella: 25 Moduł Younga : 300 do 800 MPa Wytrzymałość na rozciąganie: od 10 do 40 MPa Wydłużenie przy zerwaniu : 100 do 400 % Współczynnik tarcia : 0,05 do 0,2 Odporność na uderzenia Izoda: brak pęknięć Współczynnik Poissona : 0,46Właściwości elektryczne PTFE są wyjątkowe.
Względna przenikalność przy 1 MHz : 2,0 do 2,1 Współczynnik rozpraszania przy 1 MHz : 0,0003 do 0,0007 Wytrzymałość dielektryczna : 15 do 17 kV mm- 1 Rezystywność : 10 18 do 10 19 Ω cmInne fluoropolimery zostały opracowane w celu złagodzenia tych wad. Na przykład politrifluorochloroetylen (PCTFE, pochodzący z monomeru CFCl = CF 2) (temperatura topnienia ~ 213 °C ) przeobraża się nieco łatwiej niż PTFE. Pokazuje interwał pracy (w ciągłym użyciu) od -250 do 150 ° C . Charakteryzuje się odpornością na zimno i lepszymi właściwościami mechanicznymi niż PTFE, z drugiej strony ma mniejszą odporność termiczną i chemiczną.
Przykład PCTFE niekoniecznie jest tutaj najbardziej odpowiedni; ten ostatni został faktycznie odkryty kilka lat przed PTFE (Farben, 1934). Wspomniane zostaną FEP , MFA lub PFA , kopolimery PTFE, które pojawiły się w szczególności w celu umożliwienia kształtowania w stanie stopionym, głównego czarnego punktu PTFE w zastosowaniach przemysłowych.
PTFE jest chemicznie obojętny i nietoksyczny w niskich temperaturach, ale zaczyna emitować toksyczne produkty już w 230 ° C (temperatura zwykle osiągana przez patelnię po 2 do 5 minutach normalnego użytkowania). Rozkład PTFE generuje emisje powyżej 350 °C, które czasami są śmiertelne dla ptaków, co może powodować objawy grypopodobne u ludzi.
Dla porównania tłuszcze kuchenne (oleje i masła) zaczynają się palić w okolicach 200 °C . W badaniu z 1959 r. stwierdzono, że toksyczność oparów z powłok (poprzez ogrzewanie na sucho) była mniejsza niż oparów generowanych przez przegrzane oleje spożywcze.
W 1973 roku badanie potwierdziło te wcześniejsze wyniki. Wykazano również, że narażenie na produkty z masła do gotowania w temperaturze 260 ° C przez cztery godziny na niepowlekanej patelni było w 100% toksyczne (śmiertelne) dla papużek, podczas gdy te same warunki z powłoką patelni nie powodowały śmierci zwierząt do 280 ° C . Z drugiej strony, w ciągu ostatnich czterdziestu lat patelnie nieprzywierające były szeroko stosowane i zgłoszono tylko niewielki przypadek o ograniczonym wpływie na zdrowie i związany z przegrzaniem patelni.
W 2005 roku Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) odkryła, że kwas perfluorooktanowy (PFOA lub PFOA w języku angielskim, znany również jako C8), kluczowa substancja chemiczna używana do produkcji teflonu , jest rakotwórczy . To odkrycie jest częścią raportu, który jest sprawdzany przed ostateczną akceptacją .
Laboratoriom DuPont, które go wprowadzają do obrotu, nakazano zapłacić ponad szesnaście milionów dolarów władzom zdrowotnym Stanów Zjednoczonych za ukrycie pewnych potencjalnych zagrożeń. Badania wykazały, że PFOA powoduje raka u zwierząt .
Pozew, prowadzony przez 60 000 mieszkańców mieszkających w pobliżu fabryk grupy w USA, nakazał DuPontowi wydanie 345 milionów dolarów na rekompensatę i zmuszenie go do zaprzestania emisji PFOA do wody i gleby. W tej chwili ta substancja chemiczna nie jest akceptowana przez EPA . W 2007 roku między innymi perfluorowanymi związkami był kwas perfluorooktanowy, który jest trwały w środowisku i akumulowany poprzez wiązanie się z białkami we krwi (albuminie), wątrobie i nerkach organizmów żywych. Toksyczny dla ludzi i innych zwierząt, PFOA został znaleziony we krwi pępowinowej 100% z 299 noworodków badanych w Baltimore , wykazując rozległe zanieczyszczenie wewnątrzmaciczne w tym obszarze. Znaleziono inne związki perfluorowane, ale w niższych dawkach i/lub u mniejszej liczby osobników.
W styczeń 2006, DuPont, jedyna firma, która używa PFOA w fabryce w Stanach Zjednoczonych, ogłosiła zamiar wycofania emisji z tego produktu w 2015 roku. Obecnie poszukuje zamiennika i dlatego nie planuje zaprzestania jego stosowania. produkt niezbędny do produkcji teflonu. Niniejsze ogłoszenie obejmuje wszystkie produkty firmy wykorzystujące teflon. Rzeczywiście, PFOA jest używany w procesie produkcyjnym teflonu, który jest również używany do naczyń kuchennych z powłoką zapobiegającą przywieraniu (dla których nie powinno być żadnych mierzalnych śladów PFOA w produkcie gotowym ) niż do pakowania, odzieży i wykładziny podłogowe.
W 2010 roku badanie naukowe wykazało korelację między obecnością PFOA i kwasu perfluorooktanosulfonowego (PFOS) we krwi a wzrostem poziomu cholesterolu .
Pośrednim efektem działania PTFE jest to, że po podgrzaniu może wytwarzać gazy cieplarniane w atmosferze. Rzeczywiście w 600 ° C nie jest produkcja polyfluorobutène i 650 ° C, z tetrafluorek węgla (CF 4). Te ostatnie cząsteczki mają wiązania kowalencyjne, które są spolaryzowane, pochłaniając odbite światło słoneczne (z 30% odbitego światła, 15% jest pochłaniane przez te gazy cieplarniane w wyniku drgań ścinających cząsteczki).
Problem CF 4a PFB oznacza, że te cząsteczki mają bardzo długą żywotność (na przykład 50 000 lat dla CF 4) i względną moc ocieplenia globalnego na kilogram zintegrowany przez 100 lat wynoszącą 6500. Jeśli porównamy udział CO 2, miałby żywotność tysiąc razy dłuższą. Roczna stopa wzrostu wzrasta o 2% dla CF 4w porównaniu do CO 2 co jest rzędu 0,4%.
Problem: stosowanie chlorofluorowęglowodorów (CFC), które zostały zakazane od 1989 roku przez Protokół Montrealski , zostały zastąpione przez innych współtwórców (np. CF 4) nie mniej silny w potencjale ocieplenia i tym razem mający pięćset razy dłuższy czas przebywania. Degradacja PTFE pod wpływem wysokiej temperatury jest nie tylko odczuwalna podczas globalnego ocieplenia, ale jest również odczuwalna w wodach gruntowych, jeziorach, morzu i u zwierząt. W rzeczywistości najwyższe stężenie odczuwalne wśród PFC (związków perfluorowanych) to PFOA.
PFOA jest jednym z trwałych zanieczyszczeń organicznych (POP), to znaczy nie ulega rozkładowi lub ma tylko niewielki charakter. PFOA został znaleziony na biegunie u niedźwiedzi polarnych, ryb, ludzi i we wszystkich oceanach świata. PFOA ulega bioakumulacji i biomagnifikacji.
W 2008 roku na świecie obowiązują badania pozwalające na degradację PFOA. W rzeczywistości badania wykazują degradację PFOA w obecności Fe( III ) iw świetle UV przy długości fali 254 nm . Dlatego analizy chemiczne związane z produkcją PTFE są coraz bardziej poszukiwane na całym świecie. Tak więc dziedzina analitycznej chemii środowiska kwitnie.
PFOA z rozkładu politetrafluoroetylenu w 360 ° C . Związek ten znany jest ze zwiększonej toksyczności i działania rakotwórczego u ludzi i zwierząt. Jest niepokojący, ponieważ utrzymuje się w środowisku i gromadzi w ludzkim ciele. Opracowano jednak różne metody analizy w celu określenia i ilościowego określenia tych związków w różnych mediach (woda, krew, surowica, wątroba, osocze, gleba, powietrze, przybory kuchenne itp .).
Analizy PFOA i innych związków PFC Przeprowadzono w dorzeczu Padu we Włoszech w 2006 roku w celu określenia stężeń PFOA zrzucanych do Morza Adriatyckiego . Metodą analizy stosowaną w tym przypadku jest ekstrakcja do fazy stałej (SPE) i chromatografia cieczowa sprzężona z tandemową spektrometrią mas (en) (LC-MS/MS).
SPE to technika przygotowania próbki oparta na selektywnej adsorpcji analiz na powierzchni stałej.
LC/MS/MS umożliwia rozdzielanie i oznaczanie ilościowe związków. Zaletą tej metody jest to, że pozwala na jednoczesne oznaczanie substancji o różnej budowie. Charakteryzuje się wysoką czułością, podwyższoną specyficznością i bardzo wysoką selektywnością, szybkością, poprawionym S/N (stosunek sygnał/szum), niezrównaną dokładnością i precyzją, obniżoną granicą wykrywalności , ale drogim.
Analizy wykonano, pobierając próbki wody z różnych rzek w okresie od lutego do Marzec 2007. Analizy te wykazały wysokie stężenia PFOA w rzece Tánara w 2007 roku, tj. 1270 ng/l oraz stężenia wahające się od 60 do 337 ng/l dla rzeki Pad w roku 2006 dla różnych terminów pobierania próbek. Granica wykrywalności dla analiz PFOA wynosi 100 pg/l . Z tych stężeń i przepływu rzeki wyznaczono ilość PFOA na rok 2006, tj. masę ~0,3 kg/h PFOA lub ~2,6 tony/rok, która została zdeponowana w morzu Adriatyk (część Morza Śródziemnego) .
Wykonano analizy w celu oznaczenia kwasów perfluorokarboksylowych (PFCA, PFCA w języku angielskim) metodą chromatografii gazowo-cieczowej (GLC English) z detektorem wychwytu elektronów (en) (ECD). Analiza ta umożliwiła wydajną ekstrakcję kwasu perfluorooktanowego (PFOA), kwasu perfluoronononowego (PFNA) i kwasu perfluorodekanowego (PFDA) z wątroby szczurów metylowanych diazometanem CH 2 N 2.następnie oddzielone przez GLC. Uzyskane stężenia PFDA w wątrobie szczura 24 godziny po podaniu dawki 20 mg kg- 1 na masę ciała wyniosły 113,9 ± 11,4 µg/g wątroby.
Niemniej jednak, oceniane są nowe badania dotyczące trwałości PFOA i jego możliwego wpływu na zdrowie środowiska, a także zdrowie człowieka .