Conheça os fluoropolímeros – a classe do Teflon

Quem nunca ouviu falar sobre as incríveis propriedades do Teflon? Talvez a mais conhecida seja sua antiaderência, motivo pelo o qual o teflon é utilizado em utensílios domésticos. No entanto, há muito mais a ser descoberto sobre esse material e sobre a classe especial de polímeros do qual faz parte: os fluoropolímeros. Esta classe é conhecida por possuir as propriedades mais extremas do grupo dos polímeros, e é sobre isso que falaremos nos próximos parágrafos.

Os fluoropolímeros são polímeros fluorados, isto é, que contêm átomos de flúor em sua estrutura. Eles podem ser parcialmente fluorados, aqueles que contêm não somente átomos de flúor ligados aos carbonos da cadeia principal, mas também átomos de hidrogênio ou cloro, ou então perfluorados, os quais contêm apenas átomos de flúor ligados aos carbonos mencionados. Por causa desses diferentes graus de substituição por flúor, as duas classes de fluoropolímeros apresentam propriedades e características de processamento distintas. Polímeros parcialmente fluorados, por exemplo, possuem dureza mais elevada. Enquanto isso, os perfluorados têm excelentes estabilidade térmica e inércia química: são estáveis em quase todos os ambientes químicos, insolúveis em quase todos os reagentes e também são resistentes a processos de envelhecimento.

Por que essa diferença se os polímeros são parecidos em termos de estrutura química? Porque a excelente resistência térmica e química dos polímeros perfluorados resulta justamente da estabilidade das ligações C-F e C-C, as quais apresentam energias de ligação elevadas (552 kJ/mol e 607 kJ/mol, respectivamente). Além disso, a estabilidade é amplificada pelo efeito de blindagem causado pelo flúor, isto é, o empacotamento excelente destes átomos em torno da cadeia principal do polímero, possível devido a suas pequenas dimensões. Assim, normalmente a presença de outros átomos, tais como H e Cl, irá prejudicar o efeito de blindagem e ainda formar uma ligação de menor energia com o carbono, prejudicando as propriedades mencionadas. A figura abaixo comprova essas informações:

Resistência química de fluoropolímeros a diversas substâncias. Adaptado de EBNESAJJAD, 2002.

Obs: PTFE (teflon) e PFA são polímeros perfluorados, enquanto ECTFE e PVDF (inércia química inferior) são parcialmente fluorados.

Apesar de essas propriedades já serem suficientes para garantir aos fluoropolímeros um lugar de destaque, esses materiais possuem ainda outras características importantes: baixa inflamabilidade, tenacidade e flexibilidade a baixas temperaturas, elevada rigidez dielétrica, baixa constante dielétrica, excelente biocompatibilidade, baixa energia de superfície e baixa absorção de umidade. Além disso, a maioria dos fluoropolímeros é pouco aderente, devido a sua abundância de pares de elétrons não ligantes e conferem normalmente baixo coeficiente de atrito a um sistema, no caso do teflon sendo comparado inclusive ao coeficiente de atrito existente entre duas superfícies de gelo úmido.

Sabendo de tudo isso, por que não vemos tantos fluoropolímeros em nosso dia-a-dia?

Porque de fato a produção total de fluoropolímeros é pequena em relação a outras classes de polímeros sintéticos, já que possuem custo superior. Assim, esses materiais são utilizados principalmente em aplicações mais específicas, quando os outros polímeros não conseguem atender à demanda. Setores industriais onde há maior aplicação desses materiais são manufatura de componentes elétricos para temperaturas elevadas e indústrias química, de semicondutores e automobilística. Com isso, a indústria de fluoropolímeros tem apresentado um crescimento contínuo, utilizando como principal força motriz a percepção pública de que utilizar matérias primas de elevado desempenho, ainda que possuam um custo elevado, resulta em grandes vantagens econômicas a longo prazo.

Fontes:

EBNESAJJAD, S. Introduction to Fluoropolymers.

BILLMEYER, F. W. Textbook of polymer science. 3rd. ed. New York: J. Wiley, c1984. 578p.

EBNESAJJAD, S. Fluoroplastics, Volume 2: Melt Processible Fluoroplastics: The Definitive User’s Guide. Norwich: William Andrew, 2002. 596p.

CHAMBERS, Richard D.Fluorine in organic chemistry. CRC Press, 2004.

SAUNDERS, K. J.Organic polymer chemistry:an introduction to the organic chemistry of adhesives, fibres, paints, plastics and rubbers. 2nd ed. London: Chapman and Hall, c1988. 502p.