El tetrafluoroetileno ( TFE ) es un fluorocarbono con la fórmula química C 2 F 4 . Es el alqueno perfluorado más simple . Esta especie gaseosa se utiliza principalmente en la preparación industrial de fluoropolímeros .
Se informó por primera vez como "tetrafluoruro de dicarbono" en 1890. [2]
El tetrafluoroetileno es un gas sintético incoloro e inodoro que es insoluble en agua. Como todos los fluorocarbonos insaturados, es susceptible al ataque nucleofílico . Es inestable hacia la descomposición en carbono y tetrafluoruro de carbono ( CF
4) y propenso a formar peróxidos explosivos en contacto con el aire. [3] [4]
La polimerización del tetrafluoroetileno produce polímeros de politetrafluoroetileno (PTFE) como el teflón y el fluón . El PTFE es una de las dos resinas de fluorocarbono compuestas enteramente de flúor y carbono. La otra resina compuesta exclusivamente de carbono y flúor es el copolímero de TFE con típicamente entre un 6% y un 9% de hexafluoropropeno (HFP), que se conoce como FEP (copolímero fluorado de etileno y propileno). El TFE también se utiliza en la preparación de numerosos copolímeros que también incluyen hidrógeno y/u oxígeno, incluidos tanto fluoroplásticos como fluoroelastómeros . Los fluoroplásticos típicos a base de TFE incluyen ETFE, el copolímero alterno 1:1 con etileno, y PFA, que es un copolímero aleatorio similar al FEP pero con una cantidad menor de éter perfluoroalquilvinílico (PAVE) en lugar de HFP. DuPont utiliza principalmente perfluoro(metilviniléter), mientras que Daikin utiliza principalmente perfluoro(propilviniléter) en la fabricación de PFA. Existen muchos otros fluoropolímeros que contienen tetrafluoroetileno, pero normalmente no más del 50% en peso.
El TFE se fabrica a partir de cloroformo . [5] El cloroformo se fluora mediante reacción con fluoruro de hidrógeno para producir clorodifluorometano (R-22). La pirólisis de clorodifluorometano (a 550–750 °C) produce TFE, con difluorocarbeno como intermediario.
Alternativamente, se puede preparar mediante pirólisis de fluoroformo (que también se produce a partir de cloroformo y HF):
Un método conveniente y seguro para generar TFE es la pirólisis de la sal sódica del ácido pentafluoropropiónico : [6]
La reacción de despolimerización (pirólisis al vacío de PTFE a 650–700 °C (1200–1290 °F) en un recipiente de cuarzo ) es una síntesis tradicional de laboratorio de TFE. Sin embargo, el proceso es complicado porque hay que prestar atención a la presión y evitar el perfluoroisobutileno. El polímero PTFE se agrieta y a una presión inferior a 5 Torr (670 Pa ) se obtiene exclusivamente C 2 F 4 . A presiones más altas, la mezcla de productos contiene hexafluoropropileno y octafluorociclobutano . [7]
El tetrafluoroetileno es una molécula reactiva que participa en innumerables reacciones. Debido a la presencia de cuatro sustituyentes flúor, sus reacciones difieren mucho del comportamiento de los alquenos convencionales como el etileno . El tetrafluoroetileno se dimeriza dando octafluorociclobutano . Incluso los alquenos y dienos normales añaden tetrafluoroetileno en forma [2+2]. El 1,3-butadieno da 3-vinil-1,1,2,2-tetrafluorociclobutano. [8]
El principal peligro asociado con el TFE es el de explosión, especialmente si hay oxígeno presente. El TFE reacciona con el oxígeno a bajas temperaturas para formar un óxido explosivo [3] cuya detonación suele ser suficiente para desencadenar una descomposición explosiva del TFE en C y CF 4 . [9] Las explosiones también pueden ser causadas por compresión adiabática si el TFE se manipula a alta presión, lo que suele ocurrir en un entorno industrial. Si se permite que TFE presurizado ingrese a un recipiente o tubería a una presión más baja, entonces el TFE comprimirá la atmósfera en el recipiente, lo que provocará que se caliente, potencialmente hasta el punto en que podría detonar el TFE. Se sabe que esto provoca explosiones. [10] En la industria, las tuberías se lavan con nitrógeno presurizado, antes de la introducción de TFE, tanto para excluir el oxígeno como para evitar la compresión adiabática.
El TFE es un agente alquilante , aunque débil, y como tal se espera que sea carcinógeno. LD 50 (rata, inhalación) = 40000 ppm. [11]
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer clasifica al TFE como probablemente cancerígeno para los seres humanos basándose en estudios con animales. [12]