PTFE versus PFOA: de volledige vergelijking

Deze uitgebreide en informatieve studie geeft een volledige beschrijving van PTFE en PFOA, inclusief hun bestanddelen die bepalend zijn voor hun onderscheidend vermogen, chemische eigenschappen, fysieke eigenschappen, mechanische eigenschappen, toepassingen, voordelen en beperkingen.

Definitie

PTFE is een thermoplastisch polymeer gemaakt van tetrafluorethyleenpolymerisatie en is in vaste vorm. Tegelijkertijd is PFOA een synthetische chemische stof die ontstaat als onderdeel van de fluorpolymeren en is in vloeibare vorm.

Elementen die PTFE en PFOA maken

Zowel PTFE als PFOA bestaan uit verschillende elementen die ze van elkaar onderscheiden.

PTFE bestaat uit de volgende elementen:

• Koolstof

Elk koolstofatoom is verbonden met twee andere koolstofatomen in een lange ketenachtige rangschikking van koolstofatomen.

• Fluor

PTFE bevat veel fluoratomen.

De koolstofketen is omgeven door een beschermend omhulsel van fluoratomen, wat resulteert in een chemisch inert, relatief dicht molecuul met extreem krachtige koolstof-fluorinteracties.

PFOA bestaat uit de volgende elementen:

• Zuurstof

PFOA bestaat uit twee zuurstofatomen gebonden aan koolstofatomen.

• Fluor

PFOA bestaat uit tien fluoratomen gebonden aan koolstofatomen.

• Koolstof

PFOA heeft acht koolstofatomen.

Fysieke eigenschappen

Hieronder volgen de fysieke eigenschappen van PTFE:

 

• Glad en antiaanbak

PTFE heeft Teflon als handelsmerk; het fluor dat de moleculen van Teflon omringt, is de sleutel tot het gladde oppervlak. Dankzij deze fluoratomen is Teflon bestand tegen vrijwel alle andere materialen.

• Verschijning

Het is wit en in vaste vorm.

• Dikte

De dichtheid van PTFE is ongeveer 2200 kg/m³.

• Lage wrijving

De fluorcoating op PTFE draagt bij aan de lage wrijvingscoëfficiënt.

• Smeltpunt

Het heeft een hoog smeltpunt van wel 327 °C

• Elektrische isolatie

PTFE is niet poreus voor elektrische energie en kan hoge spanningen verdragen zonder dat het materiaal achteruitgaat.

• Hydrofobiciteit

PTFE is een waterbestendig polymeer.

Hieronder volgen de fysieke eigenschappen van PFOA:

• Hoog kookpunt

Het heeft een hoog kookpunt van wel 189°C en is daardoor bestand tegen hoge temperaturen.

• Verschijning

PFOA heeft geen opvallende kleur en komt in vloeibare vorm voor, maar kan onder bepaalde omstandigheden ook in gasvorm of vaste vorm voorkomen.

• Hydrofoob

PFOA is sterk hydrofoob vanwege de fluorkoolstofketen en stoot daardoor water af.

• Smeltpunt

PFOA heeft een smeltpunt van 67°C

Chemische eigenschappen

Chemische eigenschappen van PTFE zijn onder meer:

 

• Bestand tegen degradatie

Door de aanwezigheid van koolstofatomen en fluor heeft PTFE een uitstekende weerstand tegen degradatie.

• Inertie

PTFE is uitzonderlijk veerkrachtig bij chemische aantasting door basen, zuren en andere corrosieve chemicaliën. De meeste oplosmiddelen hebben er geen invloed op en zelfs sterke zuren en basen reageren er niet snel mee.

• Reactiviteit

PTFE is normaal gesproken een niet-reactief polymeer en reageert daarom wel met andere verbindingen.

• Chemische bestendigheid

Het is zeer resistent tegen basen, zuren en bijtende chemicaliën die het chemisch aantasten.

Hieronder volgen de chemische eigenschappen van PFOA:

• Bioaccumulatie

PFOA en de verbindingen ervan kunnen zich ophopen en zijn constant aanwezig in water, bodem, vogels en vissen.

• Chemische stabiliteit

De chemische stabiliteit van PFOA is relatief hoog en reageert daarom niet efficiënt met andere chemicaliën in het milieu.

Mechanische eigenschappen

In tegenstelling tot PTFE is PFOA een synthetische chemische stof. De mechanische eigenschappen ervan in materialen en andere verbindingen kunnen verschillen, afhankelijk van de productiemethode en het materiaal zelf.

De volgende mechanische eigenschappen van PTFE omvatten:

• Treksterkte

Het heeft een hoge treksterkte van ongeveer 10-43MPa.

• Verlenging

PTFE heeft een hoge rek tot wel 500%.

• Samendrukbaarheid

Dit polymeer heeft een lage samendrukbaarheid vanwege de moleculaire structuur.

Bij zeer hoge temperaturen kan PTFE zijn volume en vorm niet veranderen.

• Veelzijdigheid

Dankzij de moleculaire samenstelling is het aanpasbaar en kan het buigen zonder te vervormen.

• Hardheid

Dit polymeer heeft een zeer lage hardheid omdat het zacht is.

Voordelen

De voordelen van PTFE en PFOA variëren afhankelijk van hun specifieke eigenschappen. Hieronder volgen de voordelen van PTFE zoals uitgelegd:

• Glad en antiaanbak

PTFE is zeer glad en niet plakkerig en is daarom geschikt voor antiaanbaktoepassingen, zoals kookgerei.

• Bestand tegen chemicaliën

PTFE is zeer bestendig tegen water, chemicaliën, basen, zuren, oplosmiddelen en andere bijtende stoffen.

• Elektrische isolatie

PFOA is een uitstekende elektrische isolator omdat het hoge spanningen kan verdragen zonder dat het beschadigd raakt en het is niet gemakkelijk te weerstaan aan elektrische energie.

• Laag wrijvingsoppervlak

PTFE heeft een zeer lage wrijvingscoëfficiënt en wordt daarom bij voorkeur gebruikt voor technische toepassingen.

• Bestand tegen hoge temperaturen

PTFE is geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen, omdat het temperaturen tot 260°C kan weerstaan zonder schade op te lopen.

• Resistent aan de barre omgeving en weersomstandigheden

PTFE is bestand tegen extreme weersomstandigheden en is voornamelijk geschikt voor toepassingen buitenshuis.

Dit zijn de voordelen van PFOA:

• Bestand tegen hoge temperaturen

Net als PTFE kan PFOA hoge temperaturen weerstaan zonder schade op te lopen.

• Voordelen van antiaanbaklaag

Dit polymeer heeft goede antiaanbakeigenschappen en wordt toegepast in apparatuur voor voedselverwerking en kookgerei.

• Bestand tegen chemicaliën

PFOA is zeer resistent tegen basen, zuren en andere corrosieve stoffen.

• Kan zware omstandigheden weerstaan

PFOA is afstotend voor omgevingsfactoren zoals UV-straling.

Nadelen

Hoewel PTFE uitstekende voordelen biedt die het geschikt maken voor de toepassingen waarvoor het wordt gebruikt, kent het ook zijn beperkingen, waaronder de volgende:

• Beperking van kleuropties

PTFE is wit en daarom mogelijk niet geschikt als het in andere kleuren nodig is.

• Kosten

PTFE is aanzienlijk duurder en duurder vanwege de verwerking en productie.

• Beperkte hogedruktoepassingen

PTFE is niet geschikt voor toepassingen met hoge druk, omdat de druksterkte relatief laag is.

• Moeilijkheden met het hechten

PTFE heeft een lage oppervlakte-energie en hecht zich niet snel aan andere materialen.

• Niet-vervallend

PTFE kan zeer lang in het milieu aanwezig blijven zonder dat het beschadigd raakt of vergaat, omdat het niet biologisch afbreekbaar is.

Hieronder worden de beperkingen van PFOA uitgelegd:

• Kosten

Net als PTFE zijn de verwerkings- en productieproblemen zo ingewikkeld dat het duurder en kostbaarder is dan andere materialen.

• Beperkte toepassingen

Vanwege de eigenschappen en de risico's voor het milieu heeft PFOA mogelijk beperkte toepassingen vergeleken met andere materialen met dezelfde voordelen.

• Gezondheidsrisico's

PFOA kan leiden tot gezondheidsproblemen zoals kanker en stoornissen van het voortplantingssysteem en het immuunsysteem.

• Milieurisico's

PFOA en de verbindingen daarvan vormen een risico voor het milieu, omdat ze constant aanwezig zijn in de bodem en het water en zo het milieu kunnen verontreinigen.

Toepassingen

De mechanische, fysische en chemische eigenschappen van PTFE maken het geschikt voor diverse toepassingen in de industrie.

PTFE kent de volgende toepassingen:

• Medische toepassingen

Van PTFE worden medische implantaten gemaakt, zoals hartpleisters, vervangende ligamenten en vaatbeschermingsmiddelen.

• Elektriciteit en elektronica

PTFE wordt gebruikt voor de productie van elektrische en elektronische componenten, zoals printplaten, elektrische isolatie, draadisolatie en halfgeleideronderdelen.

• Auto-industrie

PTFE wordt gebruikt in stuurbekrachtiging en transmissie, voeringen voor brandstofklepsteelafdichtingen, pakkingen, O-ringen en asafdichtingen.

• Engineering

PTFE produceert bouwcomponenten zoals pijpcoatings, fittingen, lagers, zittingen en pluggen, en klep- en pomponderdelen.

• Antiaanbaklagen

PTFE wordt gebruikt voor het coaten van oppervlakken voor apparatuur die voedingsmiddelen verwerkt, en voor bak- en kookgerei.

Toepassingen van PFOA zijn:

• Brandblusschuim

PFOA is een bijproduct van de productie van brandblusschuim. Het wordt gebruikt bij het blussen van branden die veroorzaakt worden door ontvlambare vloeistoffen.

• Tapijt en textiel

PFOA wordt gebruikt bij de productie van tapijten en textielbehandelingen die bestand zijn tegen vuil en water.

• Antiaanbaklaag

PFOA wordt gebruikt bij de productie van antiaanbaklagen voor bakgerei, apparatuur voor voedselverwerking en kookgerei.

Conclusie

PTFE en PFOA zijn twee verschillende chemische verbindingen met andere elementen en toepassingen.

PTFE is een synthetisch polymeer, terwijl PFOA een synthetische chemische verbinding is waaruit andere materialen ontstaan.

Ze hebben een unieke chemische samenstelling en mechanische, fysieke en chemische eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor diverse toepassingen.

PTFE wordt, vergeleken met PFOA, beschouwd als een veilige en inerte verbinding wat betreft milieu- en gezondheidsrisico's.

PTFE wordt beschouwd als een nuttige en veelzijdige stof met vele toepassingen. Tegelijkertijd brengt PFOA gezondheids- en milieurisico's met zich mee.

Meer bronnen:

PTFE-eigenschappen  -Bron: Hansa

PFOA  -Bron: Wikipedia

PTFE-productieproces – Bron: Hansa