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Articulo de referencia

Politetrafluoroetileno

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El politetrafluoroetileno ( PTFE ) es un fluoropolímero sintético de tetrafluoroetileno y tiene numerosas aplicaciones debido a su inercia química . [ 3 ] La marca comercial más conocida de la composición a base de PTFE es Teflon de Chemours , [ 4 ] una empresa derivada de DuPont , que inventó originalmente el compuesto en 1938. [ 4 ]

El politetrafluoroetileno (PTFE) es un sólido fluorocarbonado , ya que es un polímero de alto peso molecular compuesto exclusivamente de carbono y flúor . El PTFE es hidrofóbico : ni el agua ni las sustancias que contienen agua lo mojan , dado que los fluorocarbonos presentan fuerzas de dispersión de London mínimas debido a la baja polarizabilidad eléctrica del flúor. El PTFE tiene uno de los coeficientes de fricción más bajos de cualquier sólido.

El politetrafluoroetileno (PTFE) se utiliza como recubrimiento antiadherente para sartenes y otros utensilios de cocina . Es inerte , en parte debido a la resistencia de los enlaces carbono-flúor , por lo que se emplea frecuentemente en contenedores y tuberías para productos químicos reactivos y corrosivos . Como lubricante , el PTFE reduce la fricción, el desgaste y el consumo energético de la maquinaria. Se utiliza como material de injerto en cirugía y como recubrimiento de catéteres .

El PTFE y los productos químicos utilizados en su producción son algunas de las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas ( PFAS ) más conocidas y ampliamente utilizadas , [ 5 ] que son contaminantes orgánicos persistentes . El PTFE representa más de la mitad de la producción total de fluoropolímeros, seguido del fluoruro de polivinilideno (PVDF). [ 5 ]

Durante décadas, DuPont utilizó ácido perfluorooctanoico (PFOA o C8) en la producción de PTFE, pero posteriormente suspendió su uso debido a acciones legales relacionadas con los efectos ecotoxicológicos y para la salud de la exposición al PFOA . [ 6 ] [ 7 ] Actualmente, Chemours, filial de DuPont, fabrica PTFE utilizando un compuesto químico alternativo llamado GenX , otro PFAS. Si bien GenX fue diseñado para ser menos persistente en el medio ambiente que el PFOA, sus efectos pueden ser igual de dañinos o incluso más perjudiciales que los del compuesto químico al que ha sustituido. [ 8 ] [ 9 ]

Historia

Anuncio de la Happy Pan, una sartén con revestimiento de teflón de la década de 1960.
Anuncio de Zepel, la marca comercial utilizada para comercializar el teflón como tratamiento para tejidos.
Cubierta térmica de PTFE que muestra cráteres de impacto, procedente del Experimento de Rayos Cósmicos Ultra Pesados ​​(UHCRE) de la NASA en la Instalación de Exposición de Larga Duración (LDEF).
Logotipo de Teflon, la marca comúnmente conocida de composiciones a base de PTFE fabricadas por Chemours.

El politetrafluoroetileno (PTFE) fue descubierto accidentalmente en 1938 por Roy J. Plunkett mientras trabajaba en la planta Chemours Chambers Works de DuPont en Nueva Jersey . Un equipo de químicos de DuPont intentaba crear un nuevo refrigerante, llamado tetrafluoroetileno . El gas en su botella a presión dejó de fluir antes de que el peso de la botella descendiera hasta el punto que indicaba que estaba vacía. John J. Beall (químico), al notar una diferencia de peso en su cilindro de prueba, se lo comunicó a Roy Plunkett. Los químicos del laboratorio cortaron la botella y encontraron que su interior estaba recubierto de un material blanco ceroso, extrañamente resbaladizo. El análisis demostró que se trataba de perfluoroetileno polimerizado, donde el hierro del interior del recipiente había actuado como catalizador a alta presión. [ 10 ] Kinetic Chemicals patentó el nuevo plástico fluorado (análogo al polietileno ya conocido ) en 1941, [ 11 ] y registró la marca comercial Teflon en 1945. [ 12 ] [ 13 ]

Un uso temprano fue en el Proyecto Manhattan como material para recubrir válvulas y sellos en las tuberías que contenían hexafluoruro de uranio altamente reactivo en la vasta planta de enriquecimiento de uranio K-25 en Oak Ridge, Tennessee . [ 14 ] [ 15 ] Para 1948, DuPont, que fundó Kinetic Chemicals en asociación con General Motors , producía más de 910 000 kilogramos (2 000 000 lb) de politetrafluoroetileno de la marca Teflon por año en Parkersburg, Virginia Occidental . [ 16 ] 

En 1954, Colette Grégoire instó a su esposo, el ingeniero francés Marc Grégoire , a probar el material que él había estado usando en aparejos de pesca en sus sartenes. Posteriormente, creó las primeras sartenes antiadherentes con revestimiento de PTFE bajo la marca Tefal (combinando "Tef" de "Teflon" y "al" de aluminio). [ 17 ] En Estados Unidos, Marion A. Trozzolo , quien había estado usando la sustancia en utensilios científicos, comercializó la primera sartén con revestimiento de PTFE fabricada en EE. UU., "The Happy Pan", en 1961. [ 18 ] Desde entonces, los utensilios de cocina antiadherentes se han convertido en un producto común en los hogares, ofrecido actualmente por cientos de fabricantes en todo el mundo.

La marca Zepel se utilizó para promocionar su resistencia a las manchas y al agua cuando se aplicaba a los tejidos. [ 19 ]

En la década de 1990, se descubrió que el PTFE podía reticularse por radiación por encima de su punto de fusión en un entorno libre de oxígeno. [ 20 ] El procesamiento con haz de electrones es un ejemplo de procesamiento por radiación. El PTFE reticulado presenta propiedades mecánicas mejoradas a altas temperaturas y una mayor estabilidad a la radiación. Esto fue significativo porque, durante muchos años, la irradiación en condiciones ambientales se ha utilizado para degradar el PTFE para su reciclaje. [ 21 ] Esta ruptura de cadena inducida por radiación permite que se pueda moler y reutilizar más fácilmente.

Se ha informado sobre el tratamiento de descarga de corona de la superficie para aumentar la energía y mejorar la adhesión. [ 22 ]

Producción

El PTFE se produce mediante polimerización por radicales libres de tetrafluoroetileno . [ 23 ] La ecuación neta es la siguiente:

n F 2 C=CF 2 → −(F 2 C−CF 2 ) n −

Debido a que el tetrafluoroetileno puede descomponerse explosivamente en tetrafluorometano ( CF₄ ) y carbono, se requiere un aparato especial para la polimerización a fin de evitar puntos calientes que podrían iniciar esta peligrosa reacción secundaria. El proceso generalmente se inicia con persulfato , como persulfato de potasio y persulfato de amonio , que se homoliza para generar radicales sulfato:

[O 3 SO −OSO 3 ] 2− ⇌ 2 SO •− 4

El polímero resultante está terminado con grupos éster sulfato , que pueden hidrolizarse para dar grupos terminales OH . [ 24 ]

El PTFE granular se produce mediante polimerización en suspensión , donde el PTFE se suspende en un medio acuoso principalmente mediante agitación y, con cierta frecuencia, con el uso de un tensioactivo . El PTFE también se sintetiza mediante polimerización en emulsión , donde un tensioactivo es el principal medio para mantener el PTFE en un medio acuoso. [ 25 ] En el pasado, los tensioactivos incluían el ácido perfluorooctanoico (PFOA) y el ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS). Más recientemente, el ácido perfluoro-3,6-dioxaoctanoico (PFO2OA) y el FRD-903 (GenX) se están utilizando como alternativas. [ 26 ]

Propiedades

El PTFE se usa con frecuencia para recubrir sartenes antiadherentes, ya que es hidrofóbico y posee una resistencia al calor bastante alta.

El PTFE es un polímero termoplástico , que es un sólido blanco a temperatura ambiente, con una densidad de aproximadamente 2200 kg/m³ y un punto de fusión de 600 K (327 °C; 620 °F) . [ 27 ] Mantiene alta resistencia, tenacidad y autolubricación a bajas temperaturas hasta 5 K (−268,2 °C; −450,7 °F) , y buena flexibilidad a temperaturas superiores a 194 K (−79,15 °C; −110,5 °F) . [ 28 ] El PTFE obtiene sus propiedades del efecto agregado de los enlaces carbono-flúor , como todos los fluorocarbonos. Los únicos químicos conocidos que afectan estos enlaces carbono-flúor son metales altamente reactivos como los metales alcalinos , a temperaturas más altas, tales como el aluminio y el magnesio, y agentes fluorantes como el difluoruro de xenón y el fluoruro de cobalto(III) . [ 29 ] A temperaturas superiores a 650–700 °C (1200–1290 °F) el PTFE sufre despolimerización. [ 30 ] Sin embargo, comienza a descomponerse a unos 260 °C (500 °F) hasta 350 °C (662 °F) , y la pirólisis ocurre a temperaturas superiores a 400 °C (752 °F) . [ 31 ]                  

El coeficiente de fricción de los plásticos se suele medir contra acero pulido. [ 36 ] El coeficiente de fricción del PTFE es de 0,05 a 0,10. [ 27 ] La resistencia del PTFE a las fuerzas de van der Waals significa que es la única superficie conocida a la que un gecko no puede adherirse. [ 37 ] Además, el PTFE se puede utilizar para evitar que los insectos trepen por superficies pintadas con el material. Por ejemplo, el PTFE se utiliza para evitar que las hormigas salgan de los hormigueros . Existen tratamientos superficiales para el PTFE que modifican la superficie para permitir la adhesión a otros materiales.

Debido a sus propiedades químicas y térmicas, el PTFE se utiliza a menudo como material de juntas en industrias que requieren resistencia a productos químicos agresivos, como productos farmacéuticos o procesos químicos. [ 38 ] Sin embargo, hasta la década de 1990, [ 20 ] no se sabía que el PTFE se reticulara como un elastómero , debido a su inercia química. Por lo tanto, no tiene "memoria" y es susceptible a la fluencia . Debido a la propensión a la fluencia, el rendimiento a largo plazo de dichas juntas es peor que el de los elastómeros que presentan niveles de fluencia nulos o casi nulos. En aplicaciones críticas, las arandelas Belleville se utilizan a menudo para aplicar una fuerza continua a las juntas de PTFE, asegurando así una pérdida mínima de rendimiento durante la vida útil de la junta. [ 39 ]

El PTFE es un polímero transparente a la luz ultravioleta (UV). Sin embargo, cuando se expone a un haz láser de excímero , se degrada gravemente debido al efecto fototérmico heterogéneo [ 40 ] y, por lo tanto, puede ser perjudicial para los seres humanos.

Tratamiento

El procesamiento del PTFE puede ser difícil y costoso debido a que su alta temperatura de fusión, 327 °C (621 °F) , está por encima de su temperatura de descomposición. Incluso cuando está fundido, el PTFE no fluye debido a su viscosidad de fusión extremadamente alta. [ 41 ] [ 42 ] La viscosidad y el punto de fusión se pueden disminuir mediante la inclusión de pequeñas cantidades de comonómeros como el perfluoro (éter propilvinílico) y el hexafluoropropileno (HFP). Estos hacen que la cadena de PTFE, que de otro modo sería perfectamente lineal, se ramifique, reduciendo su cristalinidad. [ 43 ]  

Algunas piezas de PTFE se fabrican mediante moldeo en frío, una forma de moldeo por compresión . [ 44 ] En este proceso, el PTFE finamente pulverizado se introduce en un molde a alta presión (10–100 MPa). [ 44 ] Tras un periodo de asentamiento, que puede durar desde minutos hasta días, el molde se calienta a 360-380 °C (680-716 °F) , [ 44 ] lo que permite que las partículas finas se fusionen ( sintericen ) en una sola masa. [ 45 ]  

Aplicaciones y usos

Cables de par trenzado apantallados con revestimiento de PTFE (blanco)

Aislamiento de cables, electrónica

El uso más común del PTFE, que consume alrededor del 50% de la producción, [ 46 ] es para el aislamiento de cableado en aplicaciones aeroespaciales e informáticas (por ejemplo, cable de conexión, cables coaxiales). [ 47 ] [ 46 ] Esta aplicación aprovecha el hecho de que el PTFE tiene excelentes propiedades dieléctricas , específicamente una baja dispersión de velocidad de grupo , [ 48 ] : 574 especialmente a altas radiofrecuencias , [ 48 ] : 574 lo que lo hace adecuado para su uso como un excelente aislante en conjuntos de conectores y cables , y en placas de circuitos impresos utilizados en frecuencias de microondas . Combinado con su alta temperatura de fusión, esto hace del PTFE el material de elección como un sustituto de alto rendimiento para el polietileno más débil, de mayor dispersión y punto de fusión más bajo comúnmente utilizado en aplicaciones de bajo costo.

sellos de cojinetes

En aplicaciones industriales, debido a su baja fricción, el PTFE se utiliza para cojinetes lisos , engranajes , placas deslizantes , sellos, juntas, bujes, [ 49 ] y otras aplicaciones con acción deslizante de piezas, donde supera al acetal y al nylon . [ 48 ] : 573

Electretos

Su altísima resistividad volumétrica lo convierte en un material ideal para la fabricación de electretos de larga duración , los análogos electrostáticos de los imanes permanentes .

Materiales compuestos

La película de PTFE también se utiliza ampliamente en la producción de compuestos de fibra de carbono y fibra de vidrio, especialmente en la industria aeroespacial. Se emplea como barrera entre la pieza de carbono o fibra de vidrio que se está fabricando y, en materiales transpirables y de embolsado, se utiliza para encapsular la unión durante el descompactado (eliminación del aire entre las capas de material) y durante el curado del compuesto, generalmente en un autoclave. El PTFE, utilizado aquí como película, evita que los materiales no productivos se adhieran a la pieza en fabricación, la cual es pegajosa debido a que las capas de carbono-grafito o fibra de vidrio están preimpregnadas con resina de bismaleimida . Los materiales no productivos, como el teflón, el respiradero Airweave y la propia bolsa, se considerarían FOD (restos/daños por objetos extraños) si se dejaran en el laminado.

Gore-Tex es una marca de PTFE expandido (ePTFE), un material que incorpora una membrana de fluoropolímero con microporos. El techo del Hubert H. Humphrey Metrodome en Minneapolis , EE. UU., fue una de las mayores aplicaciones de recubrimientos de PTFE. Se utilizaron 81 000 m² (20 acres ) de este material para la creación de la cúpula de fibra de vidrio blanca de doble capa recubierta de PTFE. 

Revestimientos químicamente inertes

Debido a su extrema inercia y alta resistencia a la temperatura, el PTFE se utiliza frecuentemente como revestimiento en mangueras , juntas de expansión y tuberías industriales, especialmente en aplicaciones con ácidos, álcalis u otros productos químicos. Sus propiedades antifricción permiten un mejor flujo de líquidos de alta viscosidad y son útiles en aplicaciones como mangueras de freno.

Estructuras de membrana tensadas

Las membranas arquitectónicas de PTFE se crean recubriendo una base de tejido de fibra de vidrio con PTFE, formando uno de los materiales más resistentes y duraderos utilizados en estructuras tensadas . [ 50 ] Algunas estructuras notables que cuentan con membranas tensadas de PTFE incluyen el O2 Arena en Londres, el Estadio Moses Mabhida en Sudáfrica, el Estadio Metropolitano en España y el techo del Estadio de Fútbol de Sídney en Australia. [ 51 ]

instrumentos musicales

El PTFE se encuentra frecuentemente en productos lubricantes para instrumentos musicales, sobre todo en aceites para válvulas.

El PTFE también se utiliza en la fabricación de cejuelas para guitarras y bajos . Los plásticos impregnados con PTFE se venden como "autolubricantes". Esto permite que las cuerdas se deslicen con mayor facilidad por las ranuras de la cejuela, evitando la fricción, conocida como " adherencia ", que provoca inestabilidad en la afinación. Por ejemplo, los productos de GraphTech Guitar Labs incluyen cejuelas, puentes y guías de cuerdas, todos fabricados con material impregnado de PTFE. Estos son especialmente útiles para guitarras equipadas con sistemas de vibrato . A medida que la cuerda se mueve hacia adelante y hacia atrás sobre la cejuela y el puente gracias al sistema de vibrato de este tipo de instrumento, el menor coeficiente de fricción que proporciona el PTFE resulta beneficioso, permitiendo que la cuerda vuelva a su afinación original.

lubricantes

El PTFE se utiliza en algunos lubricantes en aerosol, incluso en forma micronizada y polarizada. Destaca por su coeficiente de fricción extremadamente bajo, su hidrofobicidad (que inhibe la oxidación) y por la película seca que forma tras su aplicación, la cual le permite resistir la acumulación de partículas que, de otro modo, formarían una pasta abrasiva. [ 52 ] Algunas marcas incluyen GT85, Tri-Flow y WD-40 Specialist. [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]

Batería de cocina

Dos frascos de teflón
Dos frascos de PTFE moldeado

El PTFE es conocido principalmente por su uso en el revestimiento de sartenes antiadherentes y otros utensilios de cocina, ya que es hidrofóbico y posee una resistencia al calor bastante alta.

Las placas base de algunas planchas de ropa están recubiertas de PTFE. [ 56 ]

Otros

Cintas de PTFE con adhesivo sensible a la presión

Otras aplicaciones específicas incluyen:

  • Se utiliza en las fijaciones de esquí como un dispositivo antifricción (AFD) no mecánico.
  • Se puede estirar para contener pequeños poros de diferentes tamaños y luego se coloca entre capas de tela para crear un tejido impermeable y transpirable en prendas de vestir para exteriores. [ 57 ]
  • Se utiliza como protector de telas para repeler manchas en ropa escolar formal, como chaquetas de uniforme. [ 58 ]
  • Se utiliza como lubricante para evitar que los insectos y otros artrópodos en cautiverio escapen.
  • Se utiliza como recubrimiento para aplicaciones médicas y sanitarias, formulado para proporcionar resistencia y resistencia al calor a dispositivos quirúrgicos y otros equipos médicos. [ 59 ]
  • Se utiliza como parche de interfaz de película para aplicaciones deportivas y médicas, con un respaldo adhesivo sensible a la presión, que se instala en áreas estratégicas de alta fricción del calzado, plantillas, ortesis de tobillo-pie y otros dispositivos médicos para prevenir y aliviar ampollas, callos y úlceras en los pies inducidas por la fricción. [ 60 ]
  • Se han utilizado membranas de PTFE expandido en ensayos para ayudar en la cirugía de trabeculectomía para tratar el glaucoma. [ 61 ]
  • El PTFE en polvo se utiliza en composiciones pirotécnicas como oxidante con metales en polvo como el aluminio y el magnesio . Al encenderse, estas mezclas forman hollín carbonáceo y el fluoruro metálico correspondiente , liberando grandes cantidades de calor. Se utilizan en bengalas señuelo infrarrojas y como iniciadores para propelentes de cohetes de combustible sólido . [ 62 ] El aluminio y el PTFE también se utilizan en algunas composiciones de combustible termobárico .
  • El PTFE en polvo se utiliza en una suspensión con una mezcla azeotrópica de éteres de siloxano de baja viscosidad para crear un lubricante para su uso en rompecabezas giratorios . [ 63 ]
  • En radiometría óptica , las láminas de PTFE se utilizan como cabezales de medición en espectrorradiómetros y radiómetros de banda ancha (por ejemplo, medidores de iluminancia y radiómetros UV ) debido a la capacidad del PTFE para difundir la luz transmitida de forma casi perfecta. Además, las propiedades ópticas del PTFE se mantienen constantes en un amplio rango de longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano . En esta región, la relación entre su transmitancia regular y su transmitancia difusa es insignificante, por lo que la luz transmitida a través de un difusor (lámina de PTFE) irradia según la ley del coseno de Lambert . De este modo, el PTFE permite una respuesta angular cosinusoidal para un detector que mide la potencia de la radiación óptica en una superficie, por ejemplo, en mediciones de irradiancia solar .
  • Las balas recubiertas de teflón están recubiertas con PTFE para reducir el desgaste del estriado de las armas de fuego que causarían los proyectiles sin recubrimiento. El PTFE en sí mismo no confiere al proyectil la propiedad de perforar blindajes. [ 64 ]
  • Su alta resistencia a la corrosión hace que el PTFE sea útil en entornos de laboratorio, donde se utiliza para revestir recipientes, como recubrimiento para agitadores magnéticos y como tubería para productos químicos altamente corrosivos como el ácido fluorhídrico , que disuelve los recipientes de vidrio. Se utiliza en recipientes para almacenar ácido fluoroantimónico , un superácido . [ 65 ]
  • Los tubos de PTFE se utilizan en intercambiadores de calor gas-gas para la limpieza de gases en incineradoras de residuos. La potencia unitaria suele ser de varios megavatios.
  • El PTFE se utiliza ampliamente como cinta selladora de roscas en aplicaciones de fontanería, sustituyendo en gran medida a la pasta selladora de roscas.
  • Los filtros de membrana de PTFE se encuentran entre los filtros de aire industriales más eficientes. Los filtros recubiertos de PTFE se utilizan a menudo en sistemas de recolección de polvo para capturar partículas de corrientes de aire en aplicaciones que implican altas temperaturas y altas cargas de partículas, como centrales eléctricas de carbón, producción de cemento y fundiciones de acero. [ 66 ]
  • Los injertos de PTFE pueden utilizarse para sortear arterias estenóticas en la enfermedad vascular periférica si no se dispone de un injerto de vena autóloga adecuado.
  • Muchos lubricantes y grasas para bicicletas contienen PTFE y se utilizan en cadenas y otras piezas móviles sometidas a fuerzas de fricción (como los rodamientos del buje ).
  • El PTFE se utiliza para algunos tipos de hilo dental .
  • El PTFE también se puede utilizar al colocar empastes dentales para aislar los puntos de contacto del diente adyacente, de modo que los materiales restauradores no se adhieran a él. [ 67 ] [ 68 ]
  • Las láminas de PTFE se utilizan en la producción de aceite de hachís de butano debido a sus propiedades antiadherentes y resistencia a los disolventes no polares. [ 69 ]
  • El PTFE, combinado con un laminado ligeramente texturizado, conforma el sistema de cojinetes lisos de un telescopio Dobsoniano .
  • El PTFE se utiliza ampliamente como recubrimiento antiadherente para equipos de procesamiento de alimentos; [ 70 ] tolvas de masa, recipientes de mezcla, sistemas de transporte, rodillos y conductos. El PTFE también se puede reforzar en zonas donde hay abrasión, por ejemplo, para equipos que procesan masa con semillas o granulada. [ 70 ]
  • Se ha experimentado con PTFE para el recubrimiento químico de níquel .
  • Los tubos de PTFE se utilizan como tubos Bowden en impresoras 3D porque su baja fricción permite que el motor paso a paso del extrusor empuje el filamento a través de ellos con mayor facilidad.
  • El PTFE se utiliza habitualmente en las almohadillas adicionales para ratones de juegos , que se venden por separado , para reducir la fricción del ratón contra la alfombrilla, lo que da como resultado un deslizamiento más suave.
  • Las láminas de PTFE se utilizan habitualmente en las impresoras láser de todo el mundo, en su unidad de fusión, enrolladas alrededor del elemento calefactor y en el rodillo de presión opuesto para evitar cualquier tipo de adherencia (ni del papel impreso ni de los residuos de tóner).
  • El PTFE también se utiliza para fabricar joyas corporales, ya que es mucho más seguro de llevar que materiales como el acrílico.
  • El PTFE se utiliza para fabricar herramientas de encuadernación para doblar, marcar y separar hojas de papel. Estas herramientas suelen denominarse plegaderas de teflón.
  • El PTFE se utiliza habitualmente para la punta de las bombas de desoldadura debido a su alta temperatura de fusión.
  • Se ha propuesto el PTFE como aditivo alimentario sin calorías para aumentar la saciedad. [ 71 ]
  • En cirugía cardíaca, específicamente para la reparación de la válvula mitral, se utilizan habitualmente bucles prefabricados de material de sutura de PTFE, conocidos como "neocuerdas", debido a sus propiedades mecánicas. Este material garantiza una alta resistencia a las múltiples tracciones durante estos procedimientos quirúrgicos. [ 72 ]

Seguridad

Si bien el PTFE es estable a bajas temperaturas, comienza a deteriorarse a temperaturas de aproximadamente 260 °C (500 °F) , se descompone por encima de 350 °C (662 °F) y la pirólisis ocurre a temperaturas superiores a 400 °C (752 °F) . [ 31 ] Los principales productos de descomposición son gases fluorocarbonados y un sublimado , que incluye tetrafluoroetileno (TFE) y radicales difluorocarbeno (RCF2). [ 31 ]      

Un estudio en animales realizado en 1955 concluyó que es improbable que estos productos se generen en cantidades significativas para la salud a temperaturas inferiores a 250 °C (482 °F) . [ 73 ] Por encima de esas temperaturas, los subproductos de degradación pueden ser letales para las aves , [ 74 ] : # 6 y pueden causar síntomas similares a la gripe en humanos ( fiebre por humos de polímeros ), [ 74 ] : # 5 aunque en humanos esos síntomas desaparecen dentro de uno o dos días después de ser trasladados a aire fresco. [ 75 ]  

La mayoría de los casos de fiebre por humos de polímeros en humanos ocurren debido a fumar tabaco contaminado con PTFE, [ 75 ] aunque se han producido casos en personas que han soldado cerca de componentes de PTFE. [ 75 ] Es poco probable que los utensilios de cocina recubiertos de PTFE alcancen temperaturas peligrosas con el uso normal, ya que la carne generalmente se fríe entre 204 y 232 °C (399 y 450 °F) , y la mayoría de los aceites de cocina (excepto los aceites refinados de cártamo y aguacate ) comienzan a humear antes de alcanzar una temperatura de 260 °C (500 °F) . Un estudio de 1973 del Laboratorio Haskell de DuPont encontró que una exposición de 4 horas a los humos emitidos por utensilios de cocina de PTFE calentados a 280 °C (536 °F) era letal para los periquitos , aunque esa era una temperatura más alta que los 260 °C (500 °F) necesarios para que los humos de la mantequilla pirolizada fueran letales para las aves. [ 76 ]        

El ácido perfluorooctanoico (PFOA), una sustancia química que antes se utilizaba en la fabricación de productos de PTFE, como utensilios de cocina con revestimiento antiadherente, puede ser cancerígeno para las personas expuestas a él (véase Ecotoxicidad ). [ 77 ] Se han encontrado niveles preocupantes de PFOA en la sangre de personas que trabajan o viven cerca de fábricas donde se utiliza esta sustancia química, y en personas expuestas regularmente a productos que contienen PFOA, como algunas ceras para esquís y recubrimientos de tela resistentes a las manchas. Sin embargo, no se encontró que los utensilios de cocina antiadherentes fueran una fuente importante de exposición, ya que el PFOA se quema durante el proceso de fabricación y no está presente en el producto terminado. [ 75 ] No obstante, un estudio de 2007 pudo demostrar que el PFOA no se elimina por completo durante el proceso de fabricación de utensilios de cocina antiadherentes. [ 78 ] Los utensilios de cocina con revestimiento antiadherente no se fabrican con PFOA desde 2013, [ 79 ] y el PFOA ya no se fabrica en los Estados Unidos. [ 77 ]

Ecotoxicidad

Desafío de construcción viva

El PTFE se añadió a la Lista Roja del Living Building Challenge (LBC) en 2016. La Lista Roja prohíbe el uso de sustancias comunes en la industria de la construcción que representan graves riesgos para la salud humana y el medio ambiente en las construcciones que buscan cumplir con los criterios del Living Building Challenge (LBC). [ 80 ]

Productos de descomposición térmica

La termólisis del PFTE produce cantidades significativas de ácido trifluoroacético (TFA) y compuestos que se degradan a TFA (como el hexafluoropropeno ), así como cantidades menores de ácidos perfluoroalquilcarboxílicos (PFCA) de cadena más larga (C3–C14). [ 75 ] El ácido trifluoroacético se degrada muy lentamente en el medio ambiente, aunque su riesgo ecológico general aún se debate. [ 81 ] [ 82 ] Los PFCA de cadena larga (C9 – C21 ) están marcados para su eliminación en virtud del Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes . [ 83 ] [ 84 ]

PFOA

El ácido perfluorooctanoico (PFOA o C8) se ha utilizado en la fabricación de PTFE como tensioactivo durante su polimerización en emulsión , aunque varios fabricantes han dejado de utilizarlo por completo.

El PFOA persiste indefinidamente en el medio ambiente. [ 85 ] Se ha detectado PFOA en la sangre de muchas personas de la población general de EE. UU. en el rango bajo y subpartes por mil millones , y los niveles son más altos en los empleados de plantas químicas y subpoblaciones circundantes. Se ha estimado que el PFOA y el ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS) están en el torrente sanguíneo de cada persona estadounidense en el rango de partes por mil millones, aunque esas concentraciones han disminuido en un 70 % para el PFOA y un 84 % para el PFOS entre 1999 y 2014, lo que coincide con el fin de la producción y eliminación gradual del PFOA y el PFOS en los EE. UU. [ 86 ] La población general ha estado expuesta al PFOA a través del vertido masivo de desechos C8 en el océano y cerca del valle del río Ohio . [ 6 ] [ 87 ] [ 88 ] Se ha detectado PFOA en desechos industriales, alfombras resistentes a las manchas, líquidos de limpieza de alfombras, polvo doméstico , bolsas de palomitas de maíz para microondas , agua, alimentos y utensilios de cocina de PTFE.

Como resultado de una demanda colectiva y un acuerdo comunitario con DuPont , tres epidemiólogos realizaron estudios en la población de Parkersburg, Virginia Occidental, en los alrededores de la antigua planta química Chemours Washington Works de DuPont, que estuvo expuesta a PFOA en niveles superiores a los de la población general. Los estudios concluyeron que existía una asociación entre la exposición al PFOA y seis problemas de salud: cáncer de riñón , cáncer testicular , colitis ulcerosa , enfermedad tiroidea , hipercolesterolemia (colesterol alto) e hipertensión gestacional (presión arterial alta inducida por el embarazo). [ 89 ]

En general, los utensilios de cocina de PTFE se consideran una vía de exposición menor al PFOA. [ 90 ]

Generación X

Como resultado de las demandas relacionadas con la demanda colectiva por PFOA , DuPont comenzó a usar GenX, un compuesto fluorado similar, como sustituto del ácido perfluorooctanoico en la fabricación de fluoropolímeros , como el PTFE de la marca Teflon. [ 91 ] [ 92 ] Sin embargo, la EPA ha clasificado a GenX como más tóxico que el PFOA [ 8 ] y ha demostrado ser un "sustituto lamentable"; [ 93 ] sus efectos pueden ser igual de dañinos o incluso más perjudiciales que los del químico que pretendía reemplazar. [ 93 ] [ 9 ]

Los productos químicos son fabricados por Chemours , una filial de DuPont, en Fayetteville, Carolina del Norte . [ 94 ] Fayetteville Works fue el lugar donde DuPont comenzó a fabricar PFOA después de que la demanda en Parkersburg, Virginia Occidental, detuviera su producción allí. Cuando la EPA pidió a las empresas que eliminaran gradualmente la producción de PFOA de forma voluntaria, esta fue reemplazada por GenX en Fayetteville Works. En junio de 2017, The Wilmington Star-News publicó la noticia [ 95 ] de que se encontró GenX en el río Cape Fear, la fuente de agua potable para 500 000 personas. Se determinó que la fuente de la contaminación era el sitio de Fayetteville Works, que había sido operado por DuPont desde su fundación en 1971 y luego administrado por la filial de DuPont, The Chemours Company, desde 2015. La empresa de servicios de agua indicó que no podían filtrar estos productos químicos del agua potable.

Los registros del Departamento de Calidad Ambiental de Carolina del Norte (NC DEQ) [ 96 ] indican que DuPont comenzó a liberar PFAS en el área a partir de 1976 con la producción de Nafion, y que los PFAS, incluido GenX, se habían liberado como subproducto de la producción de éteres vinílicos desde 1980, exponiendo la cuenca de Cape Fear durante décadas. Una pequeña organización sin fines de lucro llamada Cape Fear River Watch demandó al NC DEQ por no tomar medidas más rápidas y enérgicas, y demandó al contaminador, Chemours, por violaciones de la Ley de Agua Limpia y la Ley de Control de Sustancias Tóxicas. El resultado fue una Orden de Consentimiento, [ 97 ] firmada el 25 de febrero de 2019, por Cape Fear River Watch, el NC DEQ y Chemours. [ 98 ] La orden ha exigido a Chemours que detenga la descarga de aguas residuales, las emisiones atmosféricas, la descarga de aguas subterráneas, que proporcione opciones de muestreo y filtración a los usuarios de pozos, y ha exigido un muestreo que demuestre que se están liberando más de 300 compuestos PFAS distintos desde Fayetteville Works. [ 99 ]

Polímeros similares

El teflón también se utiliza como nombre comercial para un polímero con propiedades similares, la resina de polímero de perfluoroalcoxi (PFA).

La marca comercial Teflon también se utiliza para otros polímeros con composiciones similares:

Estos materiales conservan las útiles propiedades del PTFE, como la baja fricción y la no reactividad, pero además son más fáciles de moldear. Por ejemplo, el FEP es más blando que el PTFE y se funde a 533 K (260 °C; 500 °F) ; también es altamente transparente y resistente a la luz solar. [ 100 ]   

Véase también

Notas

  1. ↑ Dieléctrico. Resistividad volumétrica. [ 2 ]

Referencias

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  • Procesos de plasma y unión adhesiva de politetrafluoroetileno
  • PTFE (politetrafluoroetileno) (Propiedades) | Fluorotherm.com
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