Polimery fluorowe - tworzywa do zadań specjalnych

  • Motoryzacja/transport – dzięki niezrównanej odporności na temperaturę i chemikalia, wyjątkowym parametrom elektrycznym i zmniejszeniu tarcia, fluoropolimery są wysokowydajnymi tworzywami sztucznymi, które pomagają producentom wytwarzać po prostu lżejsze pojazdy. Stosowane są w przewodach paliwowych i hamulcowych, przewodach sterujących. W branży transportowej fluoropolimery zapewniają trwałą i skuteczną ochronę przed wysoką temperaturą, agresywnymi płynami i paliwami, wilgocią, wibracjami i kompresją. W związku z tym fluoropolimery przedłużają żywotność różnych komponentów o kluczowym znaczeniu dla wydajności, kontroli emisji i bezpieczeństwa zarówno w przemyśle motoryzacyjnym, jak i lotniczym, w tym akumulatorów litowych.
  • Obróbka chemiczna/petrochemiczna – fluoropolimery pomagają tworzyć nieprzywierające powierzchnie w zastosowaniach wymagających odporności na temperaturę. Wykorzystywane są w wykładanych rurach, zaworach, pompach, wyłożeniach zbiorników i reaktorów, uszczelkach i uszczelnieniach. Mają kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa pracowników i społeczeństwa, ponieważ zabezpieczają wszelkiego rodzaju sprzęt i systemy chemiczne. W przemyśle chemicznym pozwalają na bezpieczne przechowywanie i przenoszenie chemikaliów poprzez wyposażenie ochronne i wykładziny. Ich stabilność chemiczna sprawia, że są odporne na niektóre z najbardziej korozyjnych substancji dostępnych na rynku, chroniąc prace i sprzęt przed uszkodzeniem.
  • Produkcja półprzewodników/elektroniki – fluoropolimery są stosowane w celu zwiększenia produktywności i czystości w szeregu procesów, pomagając producentom tworzyć wysokiej jakości, opłacalne produkty. Ponieważ innym materiałom brakuje odporności chemicznej i temperaturowej oraz właściwości elektrycznych fluoropolimerów, są one wyborem numer jeden. W przemyśle elektronicznym fluoropolimery mają kluczowe znaczenie dla procesu produkcji półprzewodników. W tym przypadku różne komponenty fluoropolimerowe mogą wytrzymać agresywne chemikalia do trawienia i zapewnić niezbędną czystość wymaganą w produkcji mikrochipów i innej elektroniki, gdzie nawet śladowe zanieczyszczenia mogą poważnie wpłynąć na wydajność produkcji.
  • Telekomunikacja – ze względu na swoje parametry elektryczne, ognioodporność i właściwości optyczne, fluoropolimery są stosowane w izolacji przewodów, okablowaniu sieci lokalnej (LAN), okablowaniu satelitów oraz osłonach i kablach światłowodowych.
  • Przemysł farmaceutyczny/sprzęt medyczny – fluoropolimery zapobiegają zanieczyszczeniu leków i awariom materiałów. To chroni życie i umożliwia oszczędność kosztów w całym sektorze.

Fluoropolimery są nieodzowną siłą napędową Europejskiego Zielonego Ładu – np. w zakresie inteligentnej mobilności, czystej energii i zrównoważonego przemysłu – i są wykorzystywane w różnych komponentach instalacji energii odnawialnej, takich jak wodór i panele fotowoltaiczne. Ponadto ułatwiają zaawansowane technologie magazynowania i konwersji energii, takie jak akumulatory litowo-jonowe.

Jakie są obawy dotyczące fluoropolimerów?

Niektóre fluoropolimery stają się w coraz większym stopniu przedmiotem zainteresowania mediów. Czy są bezpieczne? Ewentualny niepokój wynika bardziej z materiałów użytych do produkcji fluoropolimerów, niż z samych polimerów. Stosowane obecnie fluoropolimery są bezpieczne. Historycznie rzecz biorąc, fluoropolimery były przetwarzane przy użyciu dwóch rodzajów kwasów - PFOA (kwas perfluorooktanowy) i PFOS (kwas perfluorooktanosulfonowy). Ze względu na swoje unikalne właściwości, te substancje chemiczne są trwałe w środowisku, a jeśli trafią do organizmów żywych mogą się w nich gromadzić. Chociaż ich ewentualne konsekwencje zdrowotne są niejasne, istnieje możliwość, że narażenie na PFOA i PFOS może mieć negatywny wpływ na zdrowie człowieka. 

Tyle, że nie są one już produkowane. Gdy pojawiły się obawy dotyczące toksyczności tych materiałów do przetwarzania, ośmiu głównych producentów chemicznych zgodziło się na wyeliminowanie stosowania PFOA i innych długołańcuchowych substancji fluorowanych w swoich produktach, zgodnie z amerykańską Agencją Ochrony Środowiska (EPA). Reguły nowego zastosowania znaczącego (SNUR), które mają wagę przepisów EPA, generalnie uniemożliwiają firmom importowanie lub wytwarzanie takich perfluorowanych chemikaliów bez uprzedniej zgody EPA. Po usunięciu PFOA i PFOS firmy opracowały alternatywy dla tych długołańcuchowych substancji fluorowanych, które wykonują te same zadania bez zagrożeń dla środowiska lub zdrowia publicznego. Wszystkie te zamienniki są bezpieczne w użyciu zgodnie z wytycznymi agencji rządowych, takich jak Food and Drug Administration (FDA) i EPA. Na skalę przemysłową monomer ten pozyskiwany jest na drodze pirolizy difluorochlorometanu, zgodnie z reakcją:

2 CHF₂Cl ⇾ C₂F₄ + 2 HCl 

W wyniku reakcji następczych z udziałem difluorokarbenu (:CF2), który jest produktem przejściowym pirolizy, powstają produkty uboczne, którymi są wyższe homologi tetrafluoroetylenu. Gęstość, w zależności od zawartości fluoru, może osiągać 2,2 g/cm3, co kwalifikuje polimery fluorowe do tworzyw polimerowych o największej gęstości. Skurcz przetwórczy jest duży, odpowiedni do stopnia krystaliczności. Na ogół nie jest wymagane wstępne suszenie przed przetwórstwem termoplastycznym.

Fluoropolimery przyczyniają się do zwiększenia konkurencyjności przemysłu UE, a także umożliwiają wprowadzenie istotnych innowacji w wielu kluczowych gałęziach przemysłu. Zapewniają bezpieczeństwo, niezawodność i wydajność w wielu zastosowaniach na głównych rynkach i w najnowocześniejszych technologiach. Naukowcy opisali wynalezienie PTFE jako „przykład zbiegu okoliczności, błysku geniuszu, szczęśliwego wypadku - a nawet mieszanki wszystkich trzech”. Bez względu na okoliczności, jedno jest pewne: PTFE zrewolucjonizował przemysł tworzyw sztucznych i dał początek nieograniczonym zastosowaniom, które przynoszą korzyści ludzkości. Społeczności naukowe, akademickie i obywatelskie na całym świecie doceniły Plunketta za jego wkład. Wprowadzony do Galerii Sław Tworzyw Sztucznych w 1973 r., a w 1985 r. do Galerii Sław Narodowych Wynalazców, dołączył do wybitnych naukowców i innowatorów, takich jak Thomas Edison, Louis Pasteur i bracia Wright. 

Marta Lenartowicz-Klik

Literatura
Chemia polimerów, praca zbiorowa pod red. Z. Florjańczyka i S. Penczka, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, tom 1–3, Warszawa 2002 
Braun D., Cherdron H., Ritter M., Voit B., Polymer Synthesis: Theory and Practice, 4th Ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005
Saechtling H., Tworzywa sztuczne. Poradnik, WNT, 2000
https://helukabel.pl/baza-wiedzy/poradnik-techniczny/materialy-z-polimerow-fluorowych/
https://www.sames-kremlin.com/poland-east-europe/pl/materials-fluoropolymer.html
https://www.tstar.com/blog/what-are-fluoropolymers-and-what-are-their-common-attributes
https://fluoropolymers.plasticseurope.org/faq
https://thisisplastics.com/plastics-101/fluoropolymers-do-what-other-materials-cant/
https://www.greelane.com/pl/humanistyka/historia-i-kultura/invention-of-teflon-4076517/
Carlson P.D., Schmiegel W., „Fluoropolymers, Organic” [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2000, Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.a11_393
Puts G.J., Crouse P., Ameduri B.M., Politetrafluoroetylen: Synteza i charakterystyka oryginalnego ekstremalnego polimeru, „Recenzje chemiczne”, 28.01.2019, 119: 1763–1805. doi: 10.1021 / acs.chemrev.8b00458
https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/fluoropolymer


Reportaże

Forum