Politetrafluor-etilén | |
A PTFE szerkezete. |
|
Azonosítás | |
---|---|
IUPAC név | Poli (difluor-metilén) |
Szinonimák |
Politetrafluor-etén, PTFE, teflon-PTFE, teflon, teflon (köznyelvben) |
N o CAS | |
N o ECHA | 100,120,367 |
Mosolyok |
C (C (*) (F) F) (*) (F) F , |
Megjelenés | szagtalan fehér szilárd anyag |
Kémiai tulajdonságok | |
Képlet | (C 2 F 4 ) n |
Fizikai tulajdonságok | |
T ° üveg átmenet | Egyes szerzők szerint 120 ° C , ~ −100 ° C |
T ° fúzió | Olvadáspont: 327 ° C |
Oldékonyság | oldhatatlan |
Oldhatósági paraméter δ | 12,7 MPa 1/2 |
Térfogat | 2,16 g cm -3 |
Hővezető | 0,25 W m −1 K −1 |
Elektronikus tulajdonságok | |
Dielektromos állandó | 2,1 ( 60 Hz ) 2,1 ( 1 kHz , 25 ° C ) 2,1 ( 1 MHz , 25 ° C ) 2,1 ( 1 GHz , 25 ° C ) |
Kristályográfia | |
Tipikus szerkezet | félkristályos |
Optikai tulajdonságok | |
Törésmutató | 1.35 |
Átláthatóság | átlátszatlan, kivéve a nagyon vékony amorf filmeket |
Óvintézkedések | |
WHMIS | |
Ellenőrizetlen termékEzt a terméket a WHMIS osztályozási kritériumai szerint nem ellenőrzik. |
|
IARC osztályozás | |
3. csoport : Emberre nézve rákkeltő hatása nem osztályozható | |
Egység SI és STP hiányában. | |
A politetrafluor-etilén (rövidítés PTFE ) egy fluorpolimer származó tetrafluoretilén .
Ezt a technikai polimert véletlenül fedezte fel 1938-ban Roy J. Plunkett (1910-1994) vegyész, aki az EI du Pont de Nemours and Company amerikai vállalatnál dolgozott, gyakran „du Pont de Nemours” néven, hivatalosan rövidítve DuPont néven. 1949-ben vezették be kereskedelmi forgalomba. Teflon , Hostalen, Hostaflon vagy Fluon bejegyzett védjegyekkel forgalmazzák. A leghíresebb márka a du Pont de Nemours teflon.
Figyelemre méltó tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek megkülönböztetik a többi hőre lágyuló polimertől , beleértve a kiváló hő- és kémiai ellenállást, valamint rendkívül alacsony súrlódási együtthatót .
A mindennapi életben a teflont tapadásgátló bevonatként széles körben használják a konyhai eszközökben .
A PTFE lágy, könnyen deformálható, félkristályos , átlátszatlan, fehér és élelmiszeripari minőségű anyag. Megnyúlása nagy (az elasztomer típusú mechanikai tulajdonságok), valamint a stresszel és a sugárzással szembeni ellenállása alacsony. Figyelemre méltó ellenállást mutat a legtöbb vegyi anyaggal szemben, rendkívül alacsony a súrlódási együttható és stabil marad magas hőmérsékleten ( 327 ° C-ig ). Ezek a szokatlan tulajdonságok sok alkalmazás számára felbecsülhetetlen értékűvé teszik.
A politetrafluor-etilén az egyetlen anyag, amelyhez a legtöbb fa gekkó lába nem tapad.
A PTFE a fluorpolimer fogyasztás körülbelül 90% -át, vagyis körülbelül 20 000 t / év .
Az iparban csapágyakban, tömítésekben, magas hőmérsékletű elektromos szigetelésben , nem tapadó bélésekben és kádtömítésekben stb. A mindennapi életben egyes konyhai eszközök bevonatát képezi, és szalagként használják a menetes egységek lezárásának biztosítására.
Az elasztomer és ugyanolyan típusú mechanikai viselkedése -80 ° C és 250 ° C között .
Shore D keménység : 50-65 Rockwell-keménység: 25 Young modulus : 300 , hogy 800 MPa Szakítószilárdság: 10 , hogy 40 MPa Szünet nyúlása : 100–400 % Súrlódási együttható : 0,05–0,2 Izod ütésállóság : nincs törés Poisson-arány : 0,46A PTFE elektromos tulajdonságai kivételesek.
Relatív permittivitás 1 MHz-en : 2,0–2,1 Disszipációs tényező 1 MHz-en : 0,0003–0,0007 Dielektromos szilárdság : 15–17 kV mm -1 Ellenállás 10 18- , hogy 10 19- Ω cmA többi fluorpolimert e hátrányok enyhítésére fejlesztették ki. Például, polytrifluorochlorethylene (PCTFE, származó monomer CFCI = CF 2) (olvadáspont: ~ 213 ° C ) valamivel könnyebben átalakul, mint a PTFE. Ez azt mutatja, egy munkát időköz (állandó használat) a -250 , hogy 150 ° C-on . Hidegállóságot és jobb mechanikai tulajdonságokat kínál, mint a PTFE, másrészt hő- és kémiai ellenállása alacsonyabb.
A PCTFE példája itt nem feltétlenül a legmegfelelőbb; ez utóbbit valójában néhány évvel a PTFE előtt fedezték fel (Farben, 1934). Megemlítjük a FEP , MFA vagy PFA , a PTFE kopolimerjeit, amelyek azért jelentek meg, hogy lehetővé tegyék az olvadt állapotban történő alakítást, amely a PTFE fő fekete pontja ipari alkalmazásokhoz.
PTFE kémiailag inert és nem toxikus alacsony hőmérsékleten, de elkezdi kibocsátani toxikus termékek át 230 ° C (a hőmérséklet általában megközelíthető után az edény 2 és 5 perccel a rendes használat). A PTFE bomlása 350 ° C feletti kibocsátást eredményez, amely néha végzetes a madarak számára, ami influenzaszerű tüneteket okozhat az emberekben.
Összehasonlításképpen: a főzési zsírok (olajok és vajak) 200 ° C körüli hőmérsékleten kezdenek égni . Egy 1959-es tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a bevonó füstök toxicitása (száraz melegítéssel) kisebb volt, mint a túlhevített étolajok által képződött füstöké.
1973-ban egy tanulmány megerősítette ezeket a korábbi eredményeket. Megmutatta azt is, hogy a vaj főzési termékeinek 260 ° C-on , négy órán át, egy bevonat nélküli serpenyőben való kitettsége 100% -osan mérgező (halálos) volt a papagájokra, míg a serpenyő bevonatával azonos körülmények nem okoztak pusztulást legfeljebb 280 ° C . Másrészt az elmúlt negyven évben a tapadásmentes serpenyőket széles körben alkalmazták, és csak egy kisebb esetről számoltak be, amelynek korlátozott hatása van az egészségre és összefüggésben van egy serpenyő túlmelegedésével.
2005-ben az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) felfedezte, hogy a perfluor-oktánsav (angolul PFOA vagy PFOA, más néven C8), amely a teflon előállításához használt kulcsfontosságú vegyszer , rákkeltő . Ez a felfedezés egy olyan jelentés része, amelyet a végleges elfogadás előtt lektorálnak .
Az azt forgalmazó DuPont laboratóriumok több mint tizenhatmillió dollárt kötelesek fizetni az Egyesült Államok egészségügyi hatóságainak bizonyos potenciális kockázatok eltitkolása miatt. Tanulmányok kimutatták, hogy a PFOA rákot okoz állatokban .
A csoport amerikai gyárai közelében élő 60 ezer lakos által vezetett perben a DuPont 345 millió dollárt költött kártérítésre, és arra kényszerítette, hogy állítsa le a PFOA-kibocsátást a vízben és a talajban. Jelenleg ezt a vegyszert az EPA nem fogadja el . 2007-ben a többi perfluorozott vegyület mellett a perfluor-oktánsav, amely ismerten perzisztens a környezetben , és felhalmozódik a vér fehérjéihez (albumin), a májba és a vesékbe való kötődéssel az élő organizmusokban. Mérgező az emberre és más állatok, PFOA találtak a köldökzsinórvér 100% 299 újszülöttek tesztelt Baltimore , bemutatva elterjedt intrauterin szennyeződés ezen a területen. Más perfluorozott vegyületeket találtak, de alacsonyabb dózisokban és / vagy kevesebb személynél.
Ban ben 2006. január, A DuPont, az egyetlen vállalat, amely a PFOA-t használja az Egyesült Államok gyárában, bejelentette szándékát, hogy 2015-re fokozatosan megszünteti ennek a terméknek a kibocsátását. Jelenleg helyettesítőt keres, és ezért nem tervezi felhagyni a használatával., Ez termék elengedhetetlen a teflon előállításához. Ez a bejelentés a vállalat összes teflont használó termékére vonatkozik. Valóban, PFOA alkalmazunk a gyártási folyamat a teflon, amely szintén használható a tapadásmentes edény (amelyre nem kellene semmilyen mérhető nyomait PFOA a késztermékben ), Mint a csomagolás, ruházat és padlóburkolatok.
2010-ben egy tudományos vizsgálat összefüggést mutatott ki a PFOA és a perfluoroktánszulfonsav (PFOS) jelenléte között a vérben és a koleszterinszint emelkedése között .
A PTFE közvetett hatása, hogy melegítve üvegházhatású gázokat képes előállítani a légkörben. Valóban át 600 ° C-on van termelés polyfluorobutène és 650 ° C-on a szén-tetrafluorid (CF 4). Ez utóbbi molekulák kovalens kötésekkel rendelkeznek, amelyek polarizáltak és elnyelik a visszavert napfényt (a visszavert fény 30% -ának 15% -át ezek az üvegházhatású gázok elnyelik a molekula nyírórezgései által).
A CF 4 problémaés a PFB az, hogy ezeknek a molekuláknak nagyon hosszú élettartama van (például 50 000 év a CF 4 esetében) és egy 100 évre integrált kilogrammonkénti relatív globális felmelegedési erő 6500. Ha összehasonlítjuk, mi járul hozzá a CO 2 -hez, ezerszer hosszabb az élettartama. Az éves növekedési ráta 2% -kal nő a CF 4 esetébena CO 2 -hez képest amely 0,4% nagyságrendű.
Probléma: A klórfluor-szénhidrogének (CFC-k) felhasználását 1989 óta tiltja a Montreali Jegyzőkönyv , ezeket más közreműködők váltották fel (például CF 4) nem kevésbé hatékony a melegedési potenciálban, és ezúttal ötszázszor hosszabb tartózkodási idővel rendelkezik. A PTFE magas hőmérsékleten történő lebomlása nemcsak a globális felmelegedésben érezhető, hanem a talajvízben, a tavakban, a tengerben és az állatokban is. Valójában a PFC-k (perfluorozott vegyületek) között érezhető legnagyobb koncentráció a PFOA koncentrációja.
A PFOA az egyik perzisztens szerves szennyező anyag (POP), vagyis nem bomlik el, vagy csak kis mértékben fordul elő a természetben. A PFOA-t jegesmedvéknél, halaknál, embereknél és a világ minden óceánjánál találták meg a pólusnál. A PFOA bioakkumulatív és biomagnifikáns.
2008-ban a PFOA lebomlását lehetővé tevő tanulmányok vannak érvényben a világon. Valójában a vizsgálatok azt mutatják, hogy a PFOA lebomlik Fe ( III ) jelenlétében és UV fényben, 254 nm-en . Így a PTFE előállításához kapcsolódó kémiai elemzések egyre inkább keresettek az egész világon. Az analitikus környezeti kémia területe tehát virágzik.
Politetrafluor-etilén 360 ° C-on történő bomlásából származó PFOA . Ez a vegyület ismert fokozott toxicitásáról és rákkeltő hatásáról emberekben és állatokban. Aggodalomra ad okot, mivel fennmarad a környezetben és felhalmozódik az emberi testben. Különböző elemzési módszereket fejlesztettek ki azonban ezeknek a vegyületeknek a meghatározására és számszerűsítésére különböző közegekben (víz, vér, szérum, máj, plazma, talaj, levegő, konyhai eszközök stb. ).
A PFOA és más PFC-vegyületek elemzése 2006 folyamán Olaszország Po- medencéjében végeztek az Adriai-tengerbe engedett PFOA-koncentrációk meghatározása céljából . Az elemzési módszer ebben az esetben a szilárd fázisú extrakció (SPE) és a folyadékkromatográfia , tandem tömegspektrometriához (en) kapcsolva (LC-MS / MS).
Az SPE egy mintakészítési technika, amely szilárd felületen végzett elemzések szelektív adszorpcióján alapul.
Az LC / MS / MS lehetővé teszi a vegyületek elválasztását és mennyiségi meghatározását. A módszer előnye, hogy lehetővé teszi a különböző szerkezetű anyagok egyidejű meghatározását. Nagy érzékenységgel, megnövekedett specifikussággal és nagyon nagy szelektivitással, sebességgel, jobb S / N (jel / zaj arány), páratlan pontossággal és pontossággal, csökkent detektálási határral , de drága.
Az elemzéseket különböző folyók vízmintáinak összegyűjtésével végezték február és 2007 között 2007. március. Ezek az elemzések kiderült magas koncentrációban PFOA a Tánara folyó alatt a 2007-es év, azaz 1,270 ng / l és koncentrációk változó 60 , hogy 337 ng / l a Po folyó 2006. év során a különböző mintavételi óra. A PFOA-analízis kimutatási határértéke 100 pg / l . Ezekből a koncentrációkból és a folyófolyásból határozták meg a PFOA mennyiségét a 2006. évre, azaz ~ 0,3 kg / h PFOA-t vagy ~ 2,6 tonnát / év tömeget, amely a tengerbe került. Adria (a Földközi-tenger része) .
Elemzéseket végeztek a perfluor-karbonsavak (angolul PFCA, PFCA angol nyelven) meghatározására gáz-folyadék kromatográfia (GLC English) segítségével, befogási detektor elektron (en) (ECD) alkalmazásával. Ez az elemzés lehetővé tette, hogy hatékonyan kivonat perfluoroktánsav (PFOA), perfluorononanoic sav (PFNA) és perfluorodecanoic savat (PFDA) a patkányok mája metilezzük diazometánnal CH 2 N 2.majd elválasztjuk GLC-vel. A kapott PFDA koncentráció patkány májban 24 órával a testtömegenként 20 mg kg- 1 adag beadása után 113,9 ± 11,4 µg / g máj volt.
Mindazonáltal új tanulmányokat értékelnek a PFOA perzisztenciájáról és annak a környezeti egészségre, valamint az emberi egészségre gyakorolt lehetséges hatásairól .