Polytétrafluoroéthylène - Définition

Introduction

Polytétrafluoroéthylène
Général
Nom IUPAC
Synonymes	Polytétrafluoroéthène, PTFE, Teflon-PTFE, Teflon, Téflon (dans le langage courant)
No CAS	9002-84-0
SMILES
Apparence	solide blanc inodore
Propriétés chimiques
Formule brute	C2F4
Masse molaire	100,015 ± 0,0016 g·mol-1
Propriétés physiques
T° transition vitreuse	environ -30 °C
T° fusion	327 °C
Solubilité	insoluble
Masse volumique	2,16 g·cm−3
Conductivité thermique	0,25 W·m-1·K-1
Propriétés électroniques
constante diélectrique	2,1 (60 Hz) 2,1 (1 kHz, 25 °C) 2,1 (1 MHz, 25 °C) 2,1 (1 GHz, 25 °C)
Cristallographie
Structure type	semi-cristalline
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,35
Transparence	opaque sauf films très minces amorphes
Précautions
SIMDUT
Produit non contrôlé
Classification du CIRC
Groupe 3 : Inclassable quant à sa cancérogénicité pour l'Homme
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le polytétrafluoroéthylène (sigle PTFE), est un fluoropolymère issu du tétrafluoroéthylène.

Ce polymère technique a été découvert par hasard en 1938 par le chimiste Roy J. Plunkett (1910-1994) travaillant pour la société Du Pont de Nemours. Il fut introduit commercialement en 1949. Il est commercialisé sous les marques déposées Teflon, Hostalen, Hostaflon ou Fluon. La marque la plus connue est Teflon de Du Pont de Nemours.

Il possède des propriétés remarquables qui le distinguent des autres polymères thermoplastiques, notamment une excellente résistance thermique et chimique, ainsi qu'un coefficient de frottement extrêmement faible.

Dans la vie courante, le Téflon est largement utilisé comme revêtement antiadhésif dans les ustensiles de cuisine.

Description

Le PTFE est doux, facilement déformable, semi-cristallin, opaque, blanc et alimentaire. Son allongement est élevé (propriétés mécaniques de type élastomère) et sa résistance aux contraintes et aux radiations est faible. Il présente une remarquable résistance à la plupart des produits chimiques, un coefficient de frottement extrêmement faible et reste stable à température élevée (jusqu'à 327 °C). Ces propriétés inhabituelles lui confèrent une valeur inestimable pour un grand nombre d'applications.
Le polytétrafluoroéthylène est par ailleurs le seul matériau auquel les pattes de la plupart des geckos arboricoles n'adhèrent pas.

Propriétés

Chimiques

Généralement excellente inertie chimique, notamment avec les acides (oléum, eau régale, acide nitrique fumant), les bases (soude ou potasse concentrées), les alcools, les cétones et les hydrocarbures. Il résiste à l'acide fluoroantimonique, l'acide le plus fort connu actuellement, qui dissout le verre.

Le PTFE n'est pas compatible avec la diéthylamine, le diméthyl-formamide, le fluor et le cyanure aureux.

Thermiques

Température de fusion : 342 °C (vierge) 327 °C (fritté) (thermostable)

Température de transition vitreuse : environ -30 °C

Températures limites d'emploi (usage permanent) : -150 à 250 °C (un des plus larges intervalles d'utilisation des polymères thermoplastiques)

Chaleur spécifique : 1 000 J·K^-1·kg^-1

Coefficient d'expansion thermique : 100 à 160×10^-6 K^-1

Température de déflection à la chaleur (HDT) à 0,45 MPa : 120 °C

Température de déflection à la chaleur (HDT) à 1,8 MPa : 54 °C

Physiques

Masse volumique : 2,15 kg·dm^-3 pour 50 % de cristallinité

Absorption d'eau sur 24 heures : 0,01 % (hydrophobe)

Indice limite d'oxygène (ILO) : 95 % (valeur très élevée, matière ininflammable, auto-extinguible)

Perméabilité au diazote à 25 °C : 1×10¹³ cm²·s^-1·Pa^-1

Perméabilité au dihydrogène à 25 °C : 7×10¹³ cm²·s^-1·Pa^-1

Perméabilité au dioxyde de carbone à 25 °C : 7×10¹³ cm²·s^-1·Pa^-1

Perméabilité au dioxygène à 25 °C : 3×10¹³ cm²·s^-1·Pa^-1

Perméabilité à l'eau à 25 °C : 25×10¹³ cm²·s^-1·Pa^-1

Résistance aux ultra-violets : excellente

Mécaniques

Le comportement mécanique est de type élastomère et identique entre -80 et 250 °C.

Dureté Shore D : 50-65

Dureté Rockwell : 25

Module de Young : 300 à 800 MPa

Résistance à la traction : 10 à 40 MPa

Allongement à la rupture : 100 à 400 %

Coefficient de frottement : 0,05 à 0,2

Résistance au choc Izod : pas de rupture

Coefficient de Poisson : 0,46

Électriques

Les propriétés électriques du PTFE sont exceptionnelles.

Permittivité relative à 1 MHz : 2,0 à 2,1

Facteur de dissipation à 1 MHz : 0,0003 à 0,0007

Rigidité diélectrique : 15 à 17 kV·mm^-1

Résistivité : 1 018 à 1 019 Ω·cm