El fluoruro de polivinilo ( PVF ) o –(CH 2 CHF) n – es un material polimérico utilizado principalmente en revestimientos reductores de inflamabilidad de interiores de aviones y láminas posteriores de módulos fotovoltaicos . [2] También se utiliza en impermeables y láminas metálicas. El fluoruro de polivinilo es un fluoropolímero termoplástico con una unidad repetida de fluoruro de vinilo y es estructuralmente muy similar al cloruro de polivinilo .
La película basada en PVF fue comercializada por primera vez en 1961 por DuPont con el nombre de Tedlar. [3] [4]
Las polimerizaciones de VF más utilizadas son en suspensiones o emulsiones acuosas . Se requieren altas presiones debido a la volatilidad del VF . La alta electronegatividad del flúor hace que la polimerización sea más difícil en comparación con otros haluros de vinilo . [4] Las temperaturas de polimerización oscilan entre 50 °C y 150 °C y pueden afectar la cristalinidad , el punto de fusión y la ramificación del producto. La iniciación se realiza mediante peróxidos o compuestos azoicos . [3]
La estabilización por resonancia del intermediario en propagación ( radical VF ) es deficiente, lo que a menudo conduce a inversiones de monómeros , ramificaciones y reacciones de transferencia de cadena . La presencia de impurezas afecta en gran medida al peso molecular y la estabilidad térmica del producto, ya que el radical VF es altamente reactivo. Esto también limita la elección de medios de polimerización , tensioactivos , iniciadores u otros aditivos. [4]
El VF líquido se suspende en agua y se estabiliza mediante polímeros solubles en agua a base de celulosa o alcohol polivinílico . Las sales inorgánicas también pueden actuar como estabilizadores. La polimerización en suspensión se inicia normalmente con peróxidos orgánicos (p. ej. peroxidicarbonato de diisopropilo), pero también se pueden utilizar luz UV o radiación ionizante . Sin embargo, cuando no hay radicales presentes, la radiación UV descompone el VF en acetileno y HF . [4]
La polimerización en emulsión se puede realizar a presiones muy reducidas y temperaturas más bajas en comparación con la polimerización en suspensión . El control mejorado del proceso y la eliminación del calor de la reacción conducen a un aumento del peso molecular , la velocidad de reacción y el rendimiento . Los tensioactivos fluorados , como los ácidos carboxílicos perfluorados, mantienen una alta velocidad de reacción incluso después del 40% de conversión , son térmica y químicamente estables y su incorporación no afecta las propiedades del PVF. Otros emulsionantes ( sulfatos de alcoholes grasos , alcanosulfonatos, etc.) no son tan eficaces. [4]
El PVF generalmente se convierte en películas y recubrimientos delgados . Sin embargo, debido a sus enlaces de hidrógeno y cristalinidad , es necesaria una temperatura superior a 100 °C para disolver el PVF en disolventes latentes . El procesamiento mediante extrusión en estado fundido depende de la solvatación latente del PVF en disolventes altamente polares y su posterior coalescencia . La incorporación de aditivos ( plastificantes , pigmentos , estabilizantes , etc.) se realiza mediante dispersión con PVF en el disolvente latente . El disolvente se evapora después de la extrusión . [4]
Para crear películas orientadas biaxialmente , el PVF disperso en disolvente debe ser arrastrado tanto en direcciones transversales como en orientaciones biaxiales, lo que da como resultado una mayor resistencia a la tracción . Las películas no orientadas también se estiran ligeramente después del colado . Son más flexibles y moldeables y exhiben un mayor alargamiento de rotura que las películas orientadas. [5]
La mayoría de los vínculos en PVF son directos, y sólo entre el 12% y el 18% de los vínculos son directos. Estas irregularidades son probablemente la causa de las variaciones en el punto de fusión , que oscila entre 185 °C y 210 °C. La cristalinidad del PVF varía del 20 al 60%, según el método de polimerización y el historial térmico del polímero . Se ha descubierto que una temperatura de polimerización más baja conduce a una disminución de los enlaces cabeza a cabeza y, posteriormente, a un aumento del punto de fusión, ya que las estructuras altamente regulares muestran una mayor cristalinidad . En cuanto a la estereorregularidad , el PVF es mayormente atácico , pero esto no afecta significativamente el punto de fusión . La película comercial de PVF atáctico muestra un pico de punto de fusión a 190 °C. [3] [4] [5]
Varias fases de transición ocurren por debajo del punto de fusión , principalmente a una Tg inferior de -15 a -20 °C, y a una Tg superior con un rango de temperatura de 40 a 50 °C. [6]
El PVF es insoluble en disolventes comunes por debajo de 100 °C. Cuando aumenta la temperatura , se vuelve soluble en disolventes polares ( amidas , cetonas , etc.). A temperatura ambiente , las películas de PVF son resistentes tanto a ácidos como a bases , así como a líquidos alifáticos , aromáticos y alcoholes . [3]
La estabilidad térmica del PVF es mejor que la de otros polímeros de haluro de vinilo , reportando escisión de la cadena principal y pérdida de HF en una atmósfera inerte a 450 °C, mientras que en el aire la pérdida de HF ocurre a 350 °C. [4]
Dado que el PVF tiene una estabilidad térmica excepcional , es mucho más seguro que el PVC , que se degrada más fácilmente. Si se produce la degradación del PVF, se genera ácido HF altamente reactivo , pero se absorbe rápidamente en los materiales circundantes y se disipa. [7]
El monómero VF es inflamable y muy reactivo, forma una mezcla explosiva con el aire y está clasificado como "probablemente cancerígeno para los seres humanos ". [7]
El PVF no ha provocado ninguna reacción cutánea ni efectos tóxicos , aunque tras una exposición excesiva el contenido de flúor en la orina aumentó. El sobrecalentamiento de los productos de PVF puede provocar una interacción con aditivos como pigmentos o cargas , lo que puede suponer un riesgo adicional. Algunas formulaciones de las películas Tedlar pueden contener compuestos de metales pesados , que pueden estar presentes en el polvo creado por operaciones secundarias (por ejemplo, lijado ). [7]
Los acabados exteriores e interiores de PVF no crean un peligro adicional de incendio en edificios residenciales e industriales, porque el monóxido de carbono creado por la combustión de otros materiales de construcción es mucho más peligroso. [7]
Las principales aplicaciones del PVF son revestimientos protectores y decorativos , gracias a su estabilidad térmica y su inercia general frente a productos químicos , corrosivos y agentes colorantes . Hay dos formas de aplicar PVF, ya sea como película preformada ( laminado ) o en dispersión ( recubrimiento ). Estos recubrimientos pueden ser transparentes o pigmentados . [4]
En la industria automotriz , la imprimación de PVF se usa para mejorar la adhesión de la pintura , mientras que en la industria de ingeniería aeroespacial , la película de PVF se aplica a bolsas aislantes que contienen fibra de vidrio , que se usan en las paredes exteriores de los aviones , en los espacios de carga y en los conductos de aire acondicionado . [4]
En la parte superior de las células fotovoltaicas , la película transparente de PVF protege contra la humedad , mientras que en la superficie inferior se utiliza una película pigmentada de blanco . [4]
Las películas de PVF no se adhieren a las resinas fenólicas , acrílicas y epoxi y, por lo tanto, pueden usarse como películas antiadherentes, generalmente en el procesamiento de estas resinas a alta temperatura . [4]