Etileno-propileno fluorado (FEP)

Introducción

El propileno-etileno fluorado o fluoroetileno-propileno (FEP) es un copolímero de hexafluoropropileno y tetrafluoroetileno. Es similar a la resina de PTFE (politetrafluoroetileno) con la particularidad que es procesable en estado fundido usando moldeo por inyección convencional y técnicas de extrusión de tornillo. De hecho el FEP fue el primer perfluoropolímero (polímero totalmente fluorado) comformable en estado fundido. El etileno propileno fluorado fue introducido al mercado por DuPont en la década de 1960 y lo vende bajo el nombre comercial de Teflón FEP. Otros nombres comerciales son Neoflon FEP de Daikin, Hostaflon FEP de Hoechst o FEP Dyneon de Dyneon/3M.

El FEP comparte con el PTFE propiedades útiles como son la baja fricción y la baja reactividad química, pero es más fácilmente conformable. El FEP es más blando que el PTFE y funde a 260°C. Es muy transparente y resistente a la luz solar.

Estructura química y síntesis El FEP es un copolímero random de hexafluoropropileno (HFP) y tetrafluoroetileno (TFE).

Estructura química del FEP

Este puede ser polimerizado tanto en medio acuoso como no-acuoso. Existen terpolímeros que contienen otro monómero como el perfluoroalquil vinil éter, como por ejemplo el perfluoropropil vinil éter (PPVE) para impartir resistencia al estrés cracking.

Comercialmente, este es polimerizado mediante polimerización por radicales libres usualmente en medio acuoso vía adición de HFP y TFE. El iniciador de la polimerización es comúnmente un peróxido soluble en agua como el persulfato de potasio. Agentes e transferencia de cadena pueden utilizarse para controlar el peso molecular de la resina. En general, las condiciones de polimerización son similares a las utilizadas en la producción de PTFE por polimerización en suspensión (temperatura de 0 a 100°C y presión de 0.7 a 3.5MPa). El FEP es recuperado, secado y extrudado. De esta forma se obtienen granulados para posteriores procesos de conformado en fundido. El FEP también está disponible en forma de dispersión.

Síntesis del FEP

Propiedades y características
El FEP se puede describir como una resina de fluoropolímero que tiene la mayor parte de la excelente propiedades físicas, químicas y eléctricas de resina de fluoropolímero PTFE pero con la capacidad de ser procesados ​​utilizando equipos de procesamiento de termoplásticos convencionales. La temperatura superior de uso continuo es de 200°C (392°F). El FEP se utiliza satisfactoriamente en el servicio criogénico a temperaturas muy por debajo de la del nitrógeno líquido. Es normalmente inerte al oxígeno líquido (LOX) cuando las superficies están libres de cualquier contaminación, pigmentación, o materiales de carga. La resistencia a los productos químicos es excelente, como así también la resistencia a la intemperie.
Esta combinación de propiedades y procesabilidad hacen del FEP el producto preferido en aplicaciones tales como revestimientos de válvulas y bombas, revestimientos de tuberías, películas de liberación o para aplicaciones similares donde la resistencia a los productos químicos o a temperaturas elevadas es esencial, o donde el servicio a temperaturas extremadamente bajas se desea. Este fluoropolímero se puede aplicar en dispersiones acuosas en base solvente y en polvo. En algunas ocasiones se puede encontrar con cargas y aditivos especiales.

Las propiedades que lo caracterizan son:

Alta antiadherencia.

Resistencia mecánica al corte y la abrasión inferiores al PTFE y al PFA.

Alta resistencia química.

Posibilidad de aplicación de altos espesores. (50-1000 µm).

Temperatura máxima de uso continuo de 205º C.

Lubricación en seco.

Propiedades dieléctricas.

En algunos casos es posible la regulación FDA

Muy elevado desmoldeo.

Tabla de propiedades típicas

Propiedades Eléctricas
Constante Dieléctrica @1MHz	2,1
Factor de Disipación a 1 MHz	0,0007
Resistencia Dieléctrica (kV/mm)	20 @ 3,2 mm
Resistividad de Volumen (Ohmcm)	1018
Resistividad Superficial (Ohm/sq)	1016
Propiedades Físicas
Absorción de Agua (%)	0,01
Densidad (g/cm3)	2,15
Índice de Oxígeno Límite (%)	95
Índice Refractivo	1,344
Inflamabilidad	V0
Resistencia a la Radiación	Mala
Resistencia a los Ultra-violetas	Excelente
Propiedades Mecánicas
Alargamiento a la Rotura (%)	150-300
Coeficiente de Fricción	0,27-0,67
Dureza - Rockwell	R25-45, 60 Shore D
Módulo de Tracción (GPa)	0,5 - 0,6
Relación de Poisson	0,48
Resistencia a la Tracción (MPa)	14 - 30
Resistencia al Impacto Izod (J/m)	Sin ruptura
Propiedades Térmicas
Calor Específico (J/K kg)	1100
Coefic de expansión térmica (x10-6/K)	83 - 104
Conductividad Térmica a 23C (W/m K)	0,19 - 0,24
Temperatura de Deflexión 0.45MPa (°C)	50
Temperatura de Deflexión 1.8MPa (°C)	70
Temperatura Máxima de Utilización (°C)	150 - 200
Temperatura Mínima de Utilización (°C)	-250
Resistencia Química
Ácidos - concentrados	Buena
Ácidos - diluidos	Buena
Álcalis	Buena
Alcoholes	Buena
Cetonas	Buena
Grasas y Aceites	Buena
Halógenos	Buena
Hidro-carbonios halógenos	Buena
Hidrocarburos Aromáticos	Buena
Propiedades para copolímero de etileno-propileno fluorado (Film)
Permeabilidad al Agua @25C	13x10-13cm3.cm/cm2s Pa
Permeabilidad al Agua @38C	40x10-13cm3.cm/cm2s Pa
Permeabilidad al CO2 @25C	10x10-13cm3.cm/cm2s Pa
Permeabilidad al H2 @25C	10x10-13cm3.cm/cm2s Pa
Permeabilidad al N2 @25C	1x10-13cm3.cm/cm2s Pa
Permeabilidad al O2 @25C	3x10-13cm3.cm/cm2s Pa

Ver tabla comparativa de propiedades típicas de los fluoropolímeros

Técnicas de fabricación

El FEP, como un polímero termoplástico, puede ser procesado por la mayoría de las técnicas aplicables a este tipo de resina. Dependiendo del grado, y por lo tanto la viscosidad de fusión, el FEP puede ser procesado por inyección, compresión, transferencia o moldeo rotacional. Se puede extruir en una variedad de formas complejas incluyendo varilla, tubo y película. Se puede recubrir sobre el alambre como un aislamiento primario o para fines de recubrimiento. El FEP de alto grado de viscosidad (elevado peso molecular) es, por lo general, el material preferido para el moldeo por transferencia de revestimientos, tubos, etc., donde se requiere un alto grado de resistencia al agrietamiento por estrés.

Sin embargo, la viscosidad de fusión muy alto de este producto da como resultado tasas de producción considerablemente más lentas y limita su uso para algunos tipos de procesamiento. Los grados de FEP de menor viscosidad y por lo tanto más fácilmente procesables, se prefiere para el moldeo por inyección y aplicaciones generales de extrusión. Los FEP de viscosidad intermedia normalmente se usan en donde se requiere una modesta mejora en la resistencia al agrietamiento por estrés y donde algún grado de reducción de la tasa de producción puede ser tolerado.

El FEP admite la coloración, pero debido al elevado punto de fusión los pigmentos deben ser resistentes y estables a estas temperaturas.

El FEP puede ser mecanizado por las técnicas habituales sustractivas (fresado, torneado, cortado, perforado, etc.)

Recubrimiento FEP de cable por extrusión (cabezal)

Aplicaciones
El FEP se puede convertir en artículos que tienen una combinación de propiedades mecánicas, químicas, eléctricas, resistencia a la temperatura y a la fricción inigualable que artículos hechos de cualquier otro material.

Recubrimiento de cables Debido a sus excelentes propiedades aislantes y resistencia al estrés cracking como así también resistencia a la flama, el FEP es utilizado para recubrimiento de cables en donde otros polímeros no alcanzan los estándares de calidad solicitados.

Cable de comunicación data

Cables de PC

Cables coaxil para PC

Recubrimiento interior Los recubrimientos antiadherentes FEP proporcionan películas lisas no porosas y resistencia química excelente. Los revestimientos de FEP son extremadamente no humectantes y tienen un coeficiente de fricción muy bajo. Este recubrimiento tiene excelentes propiedades de liberación y se utiliza a menudo como un revestimiento de liberación de molde. Revestimientos de FEP pueden soportar una temperatura de uso máxima de 450°F. Este revestimiento se aplica típicamente a un espesor de 1-2 milésimas de pulgada. El FEP es utilizado para recubrimientos interiores de tubos y/o válvulas protegiéndolos de la corrosión y del ataque de productos químicos altamente reactivos como ácidos o álcalis. El FEP también puede ser utilizado para recubrimiento de reactores, tanques para productos químicos y bombas.

Recubrimiento interior de válvula de acero

Equipamiento médico y de laboratorio El FEP es utilizado en equipo de laboratorio como beakers, ampollas de decantación, erlen meyer, etc.

El FEP también es utilizado para tubos de bajo espesor flexibles. Estos tubos ofrecen una alta claridad, lo que los hace ideal para flujos monitoreados, además de sus excelentes propiedades mencionadas anteriormente. Estos son utilizados en sistemas de purificación de agua (debido a su excelente transmisión de la luz UV), cromatografía, autoclaves, etc.

Erlen Meyer de FEP

Tubos de FEP

Películas El FEP pude ser conformado en una película transparente, que puede ser sellada con calor, termoformado, laminado, soldada o metaliza para ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones como por ejemplo: bolsas de almacenamiento de sustancias químicas, revestimientos resistentes a productos químicos, película de liberación, cultivos celulares, cubre lente, bolsas para autoclaves, almacenamiento o revestimientos.

Las envolturas de bolsas de FEP son una opción ideal como un segundo nivel de contención para el almacenamiento de sangre para criogenia. Las películas son criogénicamente estables a temperaturas inferiores a -383°F (-195°C) protegiendo contra el daño a la bolsa de congelación, y la muestra dentro.

Las películas orientadas biaxialmente de FED pueden ser utilizadas como dieléctrico en dispositivos electrónicos como por ejemplo capacitores.

Rollo de film de FEP

Bolsas para criogenia

Capacitores (material dieléctrico: FEP)

Fuentes:
http://www.daikin.com
http://www2.dupont.com
http://www.zeusinc.com
http://www.rubbersealing.com
http://www.thomassci.com
http://www.releasecoatings.ca
http://www.welchfluorocarbon.com
http://www.americandurafilm.com
http://www.silcindia.com
http://www.goodfellow.com