Tetrafluoroetileno (polimerizacion) 3o6g6z

Facultad : ingeniería química petroquímica

TETRAFLUOROETIL ENO (POLIMERIZACIÓN )

tema:

Integrantes:

 CACHA CUTIMBO  MARCELO MELGAR ERIKA  MORALES HECTOR

INTRODUCCIÓN El tetrafluoroetileno es un gas inflamable incoloro, sintético, insoluble en agua. El tetrafluoroetileno se utiliza principalmente en la síntesis de resinas de politetrafluoroetileno. También se utiliza como monómero en la síntesis de copolímeros y como propulsor para aerosoles de productos alimenticios. Cuando se calienta hasta la descomposición, el tetrafluoroetileno emite vapores de fluorocarbono altamente tóxicos.

TETRAFLUOROETILENO (TFE), TAMBIÉN CONOCIDO COMO TETRAFLUOROETENO O PERFLUOROETILENO, ES UN  COMPUESTO QUÍMICO FORMADO POR  CARBONO Y FLÚOR CON LA FÓRMULA MOLECULAR C2F4. SE UTILIZA COMO MATERIA PRIMA EN LA PREPARACIÓN INDUSTRIAL DE POLÍMEROS. EN QUÍMICA ORGÁNICA, EL TETRAFLUOROETILENO ES UN POTENTE DIENÓFILO.

Propiedades químicas El TFE es un derivado del etileno en el cual cada uno de los cuatro átomos de hidrógeno se ha reemplazado con flúor. • El tetrafluoroetileno es un gas ligeramente tóxico, incoloro e inodoro. • Resulta altamente inflamable cuando es expuesto al calor o al fuego, y explosivo bajo ciertas condiciones. • Como todos los fluorocarbonos es susceptible de ataque nucleofilico.

PROPIEDADES EXPERIMENTALES DESCRIPCIÓN FÍSICA: GAS VAPOR • UN GAS INCOLORO E INODORO. • FÁCILMENTE ENCENDIDO. • LOS VAPORES SON MÁS PESADOS QUE EL AIRE. • PUEDE ASFIXIARSE POR EL DESPLAZAMIENTO DEL AIRE. •

PUEDE POLIMERIZAR VIOLENTAMENTE BAJO EXPOSICIÓN PROLONGADA AL FUEGO O AL CALOR, ROMPIENDO VIOLENTAMENTE EL RECIPIENTE.

• BAJO EXPOSICIÓN PROLONGADA AL FUEGO O AL CALOR, LOS ENVASES PUEDEN ROMPERSE VIOLENTAMENTE Y COHETE. • PUNTO DE EBULLICIÓN: -75.9 GRADOS C • PUNTO DE FUSIÓN : -131.15 GRADOS C • SOLUBILIDAD: EN AGUA, 1,59 X 10 + 2 MG / L A 25 GRADOS C • DENSIDAD: 1.519 G / CM3 A -76 ° C • DENSIDAD DEL VAPOR: 3,87 (AIRE = 1) • PRESIÓN DE VAPOR: 2,45 X 10 + 4 MM HG A 25 ° C / EXTRAPOLADO / • ENCENDIDO AUTOMÁTICO: 370º F (188º C) / TETRAFLUOROETILENO, INHIBIDO / • DESCOMPOSICIÓN: CUANDO SE CALIENTA A LA DESCOMPOSICIÓN EMITE HUMOS ALTAMENTE TÓXICOS DE / FLÚOR /.

USO LA POLIMERIZACIÓN DEL TETRAFLUOROETILENO SE EMPLEA PARA OBTENER POLÍMEROS COMO EL POLITETRAFLUORETILENO (PTFE), TEFLÓN, Y EL FLUÓN. EL PTFE ES UNA DE LAS TRES RESINAS FLUOROCARBONADAS COMPUESTAS EXCLUSIVAMENTE DE FLÚOR Y CARBONO. LAS OTRAS RESINAS DE ESTE GRUPO SON RESINAS PERFLUOROALCOXILOS (PFA) Y POLITETRAFLUOROETILENOS (FEP). EL TFE SE UTILIZA TAMBIÉN EN LA PREPARACIÓN DE COPOLÍMEROS COMO EL ETFE. SEGURIDAD EL TFE ES UN AGENTE ALQUILANTE, POR LO TANTO SE CREE QUE EL TFE ES UN CARCINÓGENO SI BIEN TODAVÍA NO SE HAN REALIZADO ESTUDIOS CONCRETOS QUE ESTABLEZCAN LA RELACIÓN ENTRE EL CÁNCER HUMANO Y LA EXPOSICIÓN AL TFE. LD50 (INHALACIÓN) = 40.000 PPM. EL COMPUESTO SE MANEJA MEJOR DILUIDA CON UN GAS INERTE PORQUE EL CALENTAMIENTO LOCALIZADO PUEDE PROVOCAR LA DESCOMPOSICIÓN EXPLOSIVA DE C Y CF4.CUANDO SE TRABAJA CON EL TFE EL OXIGENO DEBE SER ESCRUPULOSAMENTE EXCLUIDOS, YA QUE CATALIZA UNA AUTOPOLIMERIZACIÓN, QUE PUEDE LLEVARSE A CABO CON GRAN FUERZA. TAMBIÉN HAY PELIGRO DE EXPLOSIÓN CUANDO SE TRABAJA CON TFE, A CAUSA DE LA COMPRESIÓN ADIABÁTICA. SI EL TFE PRESURIZADO ES ALOJADO EN UN RECIPIENTE A UNA PRESIÓN MÁS BAJA, EL CALOR GENERADO POR LA COMPRESIÓN PUEDE SER SUFICIENTE PARA INCENDIAR EL TFE, CAUSANDO UNA DESCOMPOSICIÓN EXPLOSIVA. EN LA INDUSTRIA, ESTOS RECIPIENTES SE LAVAN CON NITRÓGENO A PRESIÓN, ANTES DE LA INTRODUCCIÓN DE TFE, TANTO PARA ELIMINAR EL OXÍGENO COMO PARA EVITAR LA COMPRESIÓN ADIABÁTICA.

POLITETRAFLUOROETILENO EL POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE) (MÁS CONOCIDO POR EL NOMBRE COMERCIAL TEFLON, ANGLICISMO INCORPORADO AL CASTELLANO COMO TEFLÓN1 ) ES UN POLÍMERO SIMILAR AL POLIETILENO, EN EL QUE LOS ÁTOMOS DE HIDRÓGENO HAN SIDO SUSTITUIDOS POR ÁTOMOS DE FLÚOR. LA FÓRMULA QUÍMICA DEL MONÓMERO, TETRAFLUOROETENO, ES CF2=CF2.

PROPIEDADES FÍSICAS EL TEFLÓN (PTFE) ES UN POLÍMERO TERMOPLÁSTICO, QUE SE PRESENTA EN ESTADO SÓLIDO A TEMPERATURA AMBIENTE. ES DE COLOR BLANCO Y ASPECTO RÍGIDO. DENTRO DE SUS PROPIEDADES FÍSCAS PODEMOS DESTACAR: • PESO ESPECÍFICO: 2,14-2,18 G/CM3 • PUNTO DE FUSIÓN: 327 ºC • ABSORCIÓN DE HUMEDAD: 2,14-<0,01% • RESISTENCIA A TRACCIÓN: 25 N/MM2 • RESISTENCIA A ELONGACIÓN: 220-400% • RESISTENCIA A COMPRESIÓN 1%: 4-5 N/MM2 • COEFICIENTE DE DILATACIÓN: LINEAL, 13X10-5 MM/ºC • CONSTANTE DIELÉCTRICA: 2,1 MHZ • RESISTENCIA A LLAMA (ÍNDICE DE OXÍGENO): > 95% • COEFICIENTE DE ROZAMIENTO: > 0,04-0,15 (MÁS BAJO DE TODOS LOS PLÁSTICOS) • TOTAL ANTIADERENCIA. • PROPIEDADES MEDIDAS SEGÚN SU NORMA ASTM

PROPIEDADES QUÍMICAS ES UN POLÍMERO DE ALTÍSIMO PESO MOLECULAR, FORMADO POR FLÚOR Y CARBONO FUERTEMENTE UNIDOS, DE AHÍ QUE SEA INERTE. COMO PROPIEDADES QUÍMICAS DESTACAMOS: •

ELEVADA RESISTENCIA TÉRMICA.

•

ELEVADA RESISTENCIA FRENTE A HIDROCARBUROS.

•

ELEVADA RESISTENCIA A ÁCIDOS Y BASES.

• ELEVADA RESISTENCIA A PRÁCTICAMENTE CUALQUIER SUSTANCIA QUÍMICA. • TOTALMENTE INERTE A LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS Y A LA RADIACIÓN SOLAR. •

RESISTENTE A RADIACIONES.

•

ALTÍSIMA PERMEABILIDAD A GASES Y LÍQUIDOS.

•

NO ARDE.

•

ANTE LLAMA NO PRODUCE OLOR.

•

AL APLICAR LLAMA SE DEFORMA Y DESPRENDE GASES.

•

NO GOTEA CUANDO SE QUEMA.

APLICACIONES UNO DE LOS PRIMEROS USOS QUE SE DIO A ESTE MATERIAL FUE EN EL PROYECTO MANHATTAN COMO RECUBRIMIENTO DE VÁLVULAS Y COMO SELLADOR EN TUBOS QUE CONTENÍAN HEXAFLUORURO DE URANIO (MATERIAL ALTAMENTE REACTIVO). EL PTFE TIENE MÚLTIPLES APLICACIONES, AUNQUE NO SE LE DIO SALIDA EN UN PRINCIPIO (NO SE EMPEZÓ A VENDER HASTA 1946). ALGUNAS DE ELLAS SE CITAN A CONTINUACIÓN: • EN REVESTIMIENTOS DE AVIONES, COHETES Y NAVES ESPACIALES DEBIDO A LAS GRANDES DIFERENCIAS DE TEMPERATURA QUE ES CAPAZ DE SOPORTAR. • EN LA INDUSTRIA SE EMPLEA EN ELEMENTOS ARTICULADOS, YA QUE SU CAPACIDAD ANTIFRICCIÓN PERMITE ELIMINAR EL USO DE LUBRICANTES COMO EL KRYTOX. • EN MEDICINA, APROVECHANDO QUE NO REACCIONA CON SUSTANCIAS O TEJIDOS Y ES FLEXIBLE Y ANTIADHERENTE SE UTILIZA PARA PRÓTESIS, CREACIÓN DE TEJIDOS ARTIFICIALES Y VASOS SANGUÍNEOS, EN INCLUSO OPERACIONES ESTÉTICAS (BODY PIERCING).

MEDIO AMBIENTE HASTA HACE POCOS AÑOS SE HABÍA CONSIDERADO EL TEFLÓN COMO UN ELEMENTO INOCUO, PERO COMO EN TODO, SE VAN DESCUBRIENDO CIERTOS EFECTOS PARA LA SALUD. HASTA LA FECHA NO SE HAN REALIZADO ESTUDIOS A LARGO PLAZO SOBRE LOS EFECTOS DE LAS EMISIONES DEL TEFLÓN EN HUMANOS. SE HAN DETECTADO TANTO SULFONATO DE PERFLUOROOCTANO (PFOS) COMO ÁCIDO PERFLUOROCTÁNICO (PFOA) EN LA SANGRE DE HUMANOS Y ANIMALES EN TODO EL MUNDO, LO QUE HA PROVOCADO UNA CRECIENTE OLA DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS. UN ESTUDIO REALIZADO EN EL CENTRO DE CONTROL Y PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES (CDC) EN ESTADOS UNIDOS DETECTÓ PFOA EN CASI UN 98% DE LA POBLACIÓN.

PRODUCCION DEL TETRAFLUOROETILENO

PROCESO DE OBTENCIÓN • El tetrafluoroetileno es un monómero obtenido a partir de metano, en cuya transformación pasa por cloroformo, clorodifluorometano y tetrafluoroetileno. • El proceso siempre se realiza desde el principio, ya que el TFE es un gas explosivo dificil de manejar. El proceso de producción consta de 3 partes, como se puede observar en la imagen:

PRODUCCION DE TRICLOROMETANO (CLOROFORMO)

PRODUCCION DE CLORODIFLUOROMETANO

PRODUCCION DE TETRAFLUOROETILENO

PRODUCCIÓN DE TRICLOROMETANO: • El primer paso es la obtención del triclorometano (cloroformo), a partir de metano y cloro.

• El cloroformo se obtiene mediante una reacción catalizada entre dicho metano y Cloro. • Esta reacción se puede producir en fase líquida usando como catalizador el cloruro de zinc (temperaturas entre 370 y 420° K). • Pero también se da en fase vapor utilizando como catalizador óxido de zinc soportado sobre sílice (temperaturas entre 620 y 720 K).

• Se utiliza como catalizador gél de alúmina u óxido de zinc soportado sobre sílice • (temperaturas entre 620 y 720 K)

PRODUCCIÓN DE CLORODIFLUOROMETANO • Una vez tenemos el cloroformo, lo haremos reaccionar con ácido fluorhídrico en presencia de Antimonio (III) y Antimonio (IV). Con esto conseguiremos la formación del cloridifluorometano.

• El fluoruro de Hidrogeno es hecho mediante la reacción de Fluoruro de calcio con ácido sulfúrico.

• En el reactor se pone en o el CHCl 3(g) antimonio ( trifluoruro de antimonio).

con HF(g) y catalizadores de

• Hacer pasar efluente de vapor del Reactor CHCl3(g) y HF (g) hacia la columna de reflujo. • Para producir un efluente de vapor de la columna de reflujo CHClF2(g) y HCl (g). • El efluente de vapor de la columna de reflujo pasa hacia un condensador donde se produce un efluente liquido de CHClF2. • Los efluentes líquidos del condensador que no se almacenaron regresa hacia el extremo superior de la columna de reflujo con efluentes de vapor del condensador de CHClF2 y HF y se recupera CHClF2 desde el efluente de vapor del condensador.

PRODUCCIÓN DE TETRAFLUOROETILENO • Para la producción de tetrafluoroetileno, realizamos una pirolisis del clorodifluorometano, es decir calentamos en ausencia de oxígeno. En este punto es importante tener presiones en torno a la atmosfera y altas temperaturas, ya que así favorecemos la reacción.

• Esta reacción se da a temperaturas entre 940 y 1070 K. • Introducimos una mezcla de clorodifluorometano y vapor de agua al reactor, consiguiendo así que la presión parcial del gas baje y reduciendo así la formación de productos indeseados (carbono y otros subproductos tóxicos).

• Una vez formado el producto temperaturas del orden de 770 K.

hay

que

enfriar

rápidamente,

a

• para evitar la descomposición del TFE y formación del tetrafluoruro de carbono.

PROCESO DE PRODUCCION (PTFE) •

EL POLITETRAFLUOROETILENO ES UN PRODUCTO OBTENIDO A PARTIR DE METANO, EN CUYA TRANSFORMACIÓN PASA POR CLOROFORMO, CLOROFLUOROMETANO Y TETRAFLUOROETILENO.

•

LOS FABRICANTES DE PTFE COMIENZAN SINTETIZANDO TFE. DEBIDO A LA DIFICULTAD DE TRANSPORTAR EL TFE INFLAMABLE. ESTE UNA VEZ OBTENIDO SE ENFRÍA ENTONCES, Y SE DESTILA PARA ELIMINAR CUALQUIER IMPUREZA.

Dos métodos diferentes de polimerización son comunes para la producción de diferentes tipos de PTFE. El primer procedimiento se conoce como polimerización en suspensión. Esta es la ruta para producir resinas granulares las cuales son procesadas como polvo de moldeo. La segunda técnica de polimerización es llamada emulsión o polimerización en dispersión.

MÉTODOS DE POLIMERIZACIÓN 1. POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN

Diagrama para el proceso de polimerización en suspensión.

• La cámara de reacción se llena con agua purificada y un agente de reacción o iniciador. • El TFE líquido se introduce en la cámara de reacción. comienza a polimerizarse. • El PTFE resultante forma granos sólidos que flotan a la superficie del agua. A medida que esto sucede, la cámara de reacción se sacude mecánicamente. • La reacción química dentro de la cámara emite calor, por lo que la cámara se enfría por la circulación de agua fría u otro refrigerante en una chaqueta alrededor de sus exteriores. Los controles cierran automáticamente el suministro de TFE después de alcanzar un cierto peso dentro de la cámara. •

El agua se drena fuera de la cámara, dejando un lío de PTFE filamentoso. A continuación, el PTFE se seca y se introduce en un molino.

• Así los fabricantes convierten este polvo fino en gránulos más grandes por un proceso llamado aglomeración. Un método consiste en mezclar el polvo de PTFE con un disolvente tal como acetona y voltearlo en un tambor giratorio. •

Los granos de PTFE se pegan juntos, formando pellets pequeños. Los gránulos se secan a continuación en un horno. Los gránulos de PTFE se pueden moldear en partes utilizando una variedad de técnicas. Sin embargo, el PTFE puede ser vendido a granel ya pre-moldeado en los llamados palanquillas.

• Las palanquillas pueden tener 5 pies (1,5 m) de altura. Éstos se pueden cortar en hojas o bloques más pequeños, para el moldeo adicional.

2. POLIMERIZACIÓN POR DISPERSIÓN

Diagrama para el proceso de polimerización por dispersión.

• La polimerización de PTFE por el método de dispersión conduce a polvo fino o a una sustancia pastosa, que es más útil para recubrimientos y acabados. • TFE se introduce en un reactor lleno de agua junto con el producto químico iniciador. • En lugar de agitarse vigorosamente, como en el proceso de suspensión, la cámara de reacción sólo se agita suavemente. •

El PTFE se forma en partículas pequeñas. Parte del agua se elimina, filtrando o añadiendo productos químicos que hacen que las perlas de PTFE se asienten. El resultado es una sustancia lechosa llamada dispersión de PTFE.

• Se puede utilizar como un líquido, especialmente en aplicaciones como acabados de tela. O puede ser secado en un polvo fino usado para cubrir el metal.