Question:
Y a-t-il un produit chimique qui peut détruire le PTFE ou le téflon?
HyperLuminal
2015-07-20 03:08:25 UTC
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Le polytétrafluoroéthylène a été découvert par accident. C'est maintenant un matériau important dans l'industrie principalement en raison de son énergie de liaison extrêmement élevée, qui empêche la corrosion, arrête la réaction et réduit la friction (ouais liaisons carbone-fluor!)

Et les gens l'auraient certainement mis à l'épreuve, en le faisant contenir certaines des substances les plus vicieuses et chimiquement diaboliques jamais créées. Il y a tout un HÔTE d'articles qu'il peut contenir que certains chimistes sont allés jusqu'à dire qu'ils étaient «mauvais»:

  1. Difluorure de dioxygène
    Connu sous le nom de gaz de Lucifer , il y a toute une liste de personnes qui ont explosé et tuées en essayant simplement de travailler avec l'un de ses composants, le fluor. Il enflamme des choses à températures auxquelles la plupart des substances que nous respirons seraient sous forme liquide . Personne ne connaît vraiment sa structure atomique (évidemment).

  2. Acide Fluoroantimonique
    Avec un pH stupéfiant de - 25, il ronge des choses que vous ne croyez même pas susceptibles d'être corrodées; comme la cire ou le verre. Il peut même éliminer l'hydrogène du méthane

... Il y a beaucoup d'autres démons chimiques qu'il peut contenir, mais ce n'est pas le but. Laissez cela suffire: Comparaison de la résistance chimique (Spoiler: le fluor est bon à ce problème de corrosion.)

Avec ce genre d'hyper-résistance à presque tout chimiquement destructif, y a-t-il quelque chose qui puisse détruire le Téflon uniquement par des moyens chimiques? Un produit chimique qui réagit de manière exothermique pour dégager de la chaleur, qui fait fondre le PTFE ne compte pas. Vous voyez la dérive.

De plus, je suis très curieux de savoir s'il existe quelque chose de plus résistant que le Téflon? Le polytétrafluoroéthylène est constitué de nombreuses liaisons carbone-fluor en série. Cependant, le carbone-fluor est juste derrière la liaison Si-F. Existe-t-il un Téflon "overclocké" fait de liaisons silicium-fluor qui est encore plus fort?

EDIT: Maintenant, je sais que certains solvants, mais très peu, peuvent marquer le Téflon; mais ma question n’a pas reçu de réponse: Y a-t-il des substances plus résistantes?

(Plus de vantardises sur le Téflon: Ici. Prenez cet aqua regia)

associé http://chemistry.stackexchange.com/questions/4624/please-explain-why-dioxygen-difluoride-is-so-dangerous, http://chemistry.stackexchange.com/questions/6183/does-a-sulfuric -mélange-d'acide-nitrique-dissoudre-ptfe-ie-téflon? s = 7 | 0.5241
duplicata possible de [Les barres d'agitation en PTFE résistent-elles à tous les solvants de laboratoire?] (http://chemistry.stackexchange.com/questions/33364/are-ptfe-stir-bars-resistant-to-all-lab-solvents)
FWIW, Wikipedia affirme que le [trifluorure de chlore] (https://en.wikipedia.org/wiki/Chlorine_trifluoride) (votre truc standard pour fabriquer des objets qui ne brûlent pas normalement) réagit avec le téflon. Franchement, je suis surpris par votre affirmation selon laquelle FOOF ne le fait pas, car c'est généralement encore plus méchant. Peut-être avez-vous besoin de maintenir la température suffisamment basse?
Juste une expérience personnelle ... un plat en PTFE a été irrévocablement taché (grattez-le et il était encore brun) en le cuisant dans un mélange de carburéacteur et de m-toluidine. Donc quoi qu'il arrive, nous n'avions certainement plus de plat en PTFE nettoyable - mais cela arrive (et ils n'ont plus été utilisés pour un tel test) (bien sûr, cela aurait pu absorber la solution comme une éponge - mais je ne l'aurais pas fait) Je ne sais pas comment ils pourraient être séparés.)
@Hyperluminal - "Avec un pH stupéfiant de -25, il mâche des choses que vous ne croyez même pas susceptibles d'être corrodées; comme la cire ou le verre. Il peut même dépouiller le méthane de l'hydrogène." ... Je pensais que vous aviez dit que l'acide fluoroantimonique est un acide. Si c'est un acide, comment peut-il dépouiller le méthane des protons?
@Dissenter Le méthane y agit de la même manière que les hydrures basiques.
Essayez l'oxydant le plus potentiel de ClF3
Sept réponses:
#1
+33
Ben Norris
2015-07-20 03:30:05 UTC
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Corrosion Resistant Products, Ltd., avec l'aide de Dupont, a établi cette source d'informations sur ce qui peut et ne peut pas manger du téflon.

Voici une liste:

  • Sodium et potassium métal - ceux-ci réduisent et défluorinent le PTFE, qui est utilisé dans la gravure du PTFE
  • Les poudres métalliques finement divisées, comme l'aluminium et le magnésium, provoquent la combustion du PTFE à haute température

Ces réactions réduisent probablement le PTFE d'une manière qui commence:

$$ \ ce {(CF2CF2) _ {n} + 2Na -> (CF = CF) _ {n} + 2NaF} $$

  • Les oxydants les plus puissants du monde comme $ \ ce {F2} $, $ \ ce {OF2} $ et $ \ ce {ClF3} $ can oxyder le PTFE à des températures élevées, probablement par:

$$ \ ce {(CF2CF2) _ {n} + 2nF2 -> 2nCF4} $$

Des choses similaires peuvent se produisent dans des conditions extrêmes (température et pression) avec:

  • Boranes
  • Acide nitrique
  • 80% NaOH ou KOH
  • Chlorure d'aluminium
  • Ammoniac, certaines amines et certaines imines
#2
+32
ron
2015-07-20 04:25:29 UTC
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Juste pour ajouter un peu à l'excellente réponse de Ben ...

  • Un certain nombre d'agents fluorants réagissent également avec le PTFE, $ \ ce {XeF2 } $ et $ \ ce {CoF3} $ étant des exemples
  • Ben a mentionné la réaction du magnésium métallique. Généralement, avec les métaux, ils doivent être en contact intime avec la surface du PTFE, de sorte que les métaux fondus ou les métaux dissous dans des solvants anhydres réagiront.

La réaction du magnésium présente un intérêt particulier car elle sert de base à la torche thermite. L'invention concerne un dispositif pyrotechnique couramment utilisé dans les contre-mesures utilisées par les avions pour échapper aux missiles à recherche de chaleur. La réaction des métaux avec le PTFE est donnée par l'équation suivante (je pense que c'est la description générale de la réaction des métaux avec le PTFE; je soupçonne la réaction proposée par Ben impliquant la formation de poly-perfluoroacétylène).

$$ \ ce {2Mg + - (C2F4) {-} → 2MgF2 + 2C} $$

La formation de $ \ ce {MgF2} $ est extrêmement exothermique. La chaleur dégagée avec la suie de carbone fournit une nouvelle cible, beaucoup plus chaude, sur laquelle le missile attaquant peut se verrouiller.

Quant à savoir s'il y a quelque chose de plus résistant, je suppose que c'est peu probable. Le lien $ \ ce {CF} $ est plus court (135 pm) que le $ \ ce {Si-F} $ (160 pm) et sert donc mieux à envelopper et à protéger le squelette en carbone. Bien qu'il existe d'autres polymères qui ont de meilleures propriétés mécaniques ou thermiques, je n'en connais pas qui aient une meilleure résistance chimique. Dans Polymers for Electronic & Photonic Application de 2013, l'auteur déclare: "Le PTFE est le polymère le plus résistant chimiquement connu".

J'aime mieux votre réaction en réduisant les métaux. Cela explique pourquoi les agitateurs magnétiques recouverts de PTE blanc commencent à devenir noirs après des réactions répétées de Grignard ou de dissolution du métal.
#3
+24
Faded Giant
2015-07-20 16:18:53 UTC
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Je suis conscient que cette réponse ne décrit pas un «produit chimique qui peut détruire le PTFE». Cependant, puisque vous demandez également `` y a-t-il quelque chose qui puisse détruire le téflon uniquement par des moyens chimiques? '', Et afin de compléter les autres réponses, je voudrais ajouter que le PTFE peut être facilement détruit au moyen de la chimie des rayonnements . (La chimie des rayonnements est l'étude des effets chimiques des rayonnements sur la matière. Il ne faut pas la confondre avec la radiochimie, qui est la chimie des matières radioactives.)

Le PTFE est exceptionnellement sensible aux rayonnements. Le PTFE subit des dommages importants à des niveaux d'exposition aux rayonnements inférieurs à ceux d'autres polymères. En général, le PTFE est considéré comme utilisable sans aucune restriction significative uniquement pour des doses absorbées allant jusqu'à 100 $ \ \ mathrm {Gy} $.

Les effets généraux des rayonnements sur les polymères sont la formation de gaz, la réticulation des chaînes polymères et la scission des chaînes polymères. Contrairement à la plupart des autres polymères, tous les atomes d'hydrogène du PTFE sont remplacés par des atomes de fluor; par conséquent, l'élimination de l'hydrogène ou du fluorure d'hydrogène et la formation correspondante de doubles liaisons ne se produisent pas. L'élimination du fluor due à la rupture de liaison $ \ ce {C-F} $ est possible; cependant, comme les obligations $ \ ce {C-C} $ sont clairement plus faibles que les obligations $ \ ce {C-F} $, la rupture des obligations $ \ ce {C-C} $ prédomine. Par conséquent, le principal effet du rayonnement sur le PTFE est la scission de la chaîne polymère (rupture de la grande molécule de polymère en plus petites parties). En raison de l'absence d'électrons π, les états excités ne sont pas particulièrement stabilisés, ce qui entraîne des rendements chimiques de rayonnement élevés. En raison de l'absence de liaisons insaturées, de l'absence de groupes fonctionnels facilement éliminables et de l'inertie chimique générale, le PTFE ne peut pas être réticulé comme un élastomère. Par conséquent, la scission de la chaîne polymère n'est pas compensée par la formation de nouvelles liaisons. Avec l'avancée de la scission de chaîne, le poids molaire du polymère est considérablement réduit d'une valeur initiale d'environ 6 $ \ times10 ^ 6 \ \ mathrm {g \ mol ^ {- 1}} $. Il est divisé par 4 $ après une exposition de 250 $ \ \ mathrm {Gy} $ et par environ 20 $ pour une dose de 1000 $ \ \ mathrm {Gy} $. *

L'effet de la réduction du poids moléculaire est principalement sur les propriétés mécaniques. La résistance à la traction est réduite de 25 $ \ \% $ après une exposition de 500 $ \ \ mathrm {Gy} $ et de 50 $ \ \% $ pour une dose d'environ 900 $ \ \ mathrm {Gy} $. Pour des doses supérieures à 1500 $ \ \ mathrm {Gy} $, une défaillance imminente du matériau doit être supposée en raison d'un comportement fragile avec propagation de fissures instable.

Si possible, les composants en PTFE doivent être évités dans les environnements à fort rayonnement (nucléaire centrales électriques, installations du cycle du combustible nucléaire, installations d'irradiation ou accélérateurs de particules).

* Fayolle, B .; Audouin, L.; Verdu, J.: Fragilisation induite par rayonnement du PTFE. Dans: Polymer 44 (2003) 2773-2780.

L'ironie ici est que l'une des premières utilisations du PTFE était comme revêtements de soupapes dans les installations d'enrichissement d'uranium.
#4
+4
Oscar Lanzi
2017-05-17 05:02:17 UTC
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Une surface en PTFE peut être chimiquement modifiée pour la liaison à d'autres matériaux par des électrons solvatés dans l'ammoniac liquide (laissant le PTFE en vrac intact). Des métaux alcalins classiques ont été utilisés pour cela, mais une réaction plus contrôlée est obtenue à partir d'une solution de magnésium générée électrolytiquement. Voir Réf. 1. Extrait du résumé:

Les solutions d'électrons solvatés en présence de magnésium offrent de nombreux avantages pour le traitement de surface du PTFE par rapport aux solutions classiques d'électrons solvatés en présence d'alcalis: le polymère reste blanc au lieu de noir, sa surface n'est pas détruite et présente un caractère hydrophile contrôlé.

Référence

1.K. Brace, C. Combellas, M. Delamar, A. Fritsch, F. Kanoufi, M. E. R. Shanahan et A. Thiébault, "Un nouveau réactif pour le traitement de surface du polytétrafluoroéthylène", Chem. Commun. , 1996 , 403-404.

#5
+3
Shannah Godfrey
2019-08-05 20:57:50 UTC
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Des polyflourines similaires ont été décomposées par broyage à boulets de PTFE avec de l'hydroxyde de potassium sec. Il y a un article intéressant de Zhang et al. [ 1] qui est vraiment informatif et me fait penser que le PTFE répondrait de la même manière. Tout se décompose en éléments minéraux sans aucun intérim désagréable formé. L'énergie et la pression des billes d'acier écrasant le KOH dans les polyflourines provoquent des réactions sans étape aqueuse nécessaire. Cela pourrait être la solution pour réduire l'impact des déchets de PTFE sur l'environnement.

Références

  1. Zhang, K .; Huang, J .; Yu, G .; Zhang, Q .; Deng, S.; Wang, B. Destruction du sulfonate de perfluorooctane (SPFO) et de l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) par broyage à boulets. Environ. Sci. Technol. 2013 , 47 (12), 6471–6477. https://doi.org/10/gf5w4f.
#6
+1
Will Caruthers
2016-08-17 18:23:42 UTC
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C'est un point mineur pour une excellente question et un message, mais considérez-vous ici le pH et la fonction d'acidité de Hammett comme la même chose pour les superacides? La molarité des protons requise pour avoir un pH de -25 est assez ahurissante. Je pense que compte tenu de la confusion courante sur les pH inférieurs à 0, c'est une distinction importante à souligner. Sans aucun doute, H2FSbF6 va pH quelque part dans les négatifs dans de très nombreuses concentrations hydrofluoriques diluées, mais la seule vraie façon d'évaluer avec spécificité c'est avec Hammett. Et il pourrait certainement se trouver dans la plage à laquelle vous attribuez son pH.

En ce qui concerne les matériaux qui peuvent attaquer chimiquement le PTFE, dans mon travail dans l'industrie de la fabrication agrochimique, je n'en ai pas encore rencontré. Cependant, je trouve intéressant que lors de la conception de tuyauteries pour HCl concentré, le PTFE soit systématiquement considéré comme un «bon» choix pour les joints et que l'EPDM soit considéré comme «meilleur». Y a-t-il un problème avec une exposition prolongée au HCl concentré? Je réponds à une question par une question et je ne m'appelle pas Socrate, alors je m'excuse, mais c'est quelque chose que je me suis demandé en passant.

Bienvenue dans l'échange de piles de chimie. Veuillez faire le tour. http://chemistry.stackexchange.com/tour Si vous postez la question en tant que deuxième question, vous aurez plus de chances d'obtenir une réponse. Votre point a semblé être bien pris, donc je ne vois aucun problème à laisser cela comme une réponse.
#7
  0
Shannah B Godfrey
2019-05-17 01:11:42 UTC
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HF peut attaquer le PTFE lentement, mais une fois qu'il est lancé, il peut s'auto-propager. Le PTFE se décompose en plus de HF, qui s'attaque alors lui-même. Je trouve ironique que le PTFE soit répertorié comme un contenant pour l'acide fluorhydrique, mais le PTFE est légèrement perméable à l'acide.



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