Фторопласт свойства и характеристики

Фторопласт — современный конструкционный материал, который благодаря своим особенным эксплуатационным свойствам широко применяется в машиностроении, электротехнике, медицине, пищевой и химической промышленности.

Пластины и стержни из фторопласта можно приобрести оптом или в розницу.

Современное оборудование позволяет изготавливать разнообразные изделия из фторопласта по чертежам заказчика с точным соблюдением всех размеров.

Удобные сервисы транспортировки позволят организовать быструю доставку фторопластов.

Закупка полимеров и пластиков у крупных поставщиков имеет ряд преимуществ:

• широкая география поставки;
• опт и розница;
• востребованные типоразмеры;
• персональный подход к клиентам.

Ознакомиться с ассортиментом.

В последние десятилетия тефлон, или фторопласт-4, приобрел большую популярность. Широким массам населения этот пластический материал молочно-белого цвета стал известен благодаря его использованию при производстве посуды с антипригарным покрытием (Tefal). Но этим сфера применения данного полимера не ограничивается.

Что такое фторопласт и где он применяется?

Фторопласты представляют собой фторсодержащие полимеры, относящиеся к группе конструкционных пластиков. К наиболее известным разновидностям этих полимеров относятся:

• фторопласт-4 (политетрафторэтилен (-C₂F₄-)n, торговые марки — Teflon, Hostaflon TF, Fluon G, Algoflon F, Polyflon M);
• фторопласт-3 (политрихлорфторэтилен (-CF₂-CFCl)n, торговые марки — Dyflon, KEL-F, Voltalef, Neoflon CTFE);
• фторопласт-2 (поливинилиденфторид (CH₂CF₂)n, торговые марки — Kynar, Solef, Neoflon VDF);
• фторопласт-40 (сополимер тетрафторэтилена (CF₂CF₂CH₂CH₂)n, торговые марки — Tefzel, Hostaflon ET, Neoflon ETFE).

Несмотря на самый низкий коэффициент сухого трения среди полимеров, фторопласты не являются взаимными аналогами друг друга, отличаясь целым рядом технических характеристик.

Фторопласт-4, или тефлон, активно используется:

• в машиностроении. Благодаря устойчивости к трению и воздействию агрессивных сред, из полимера изготавливаются сальники, подшипники, поршневые кольца, пыльники, автомобильные шины. Стойкость к нагреву позволяет производить из него детали для моторов;
• в электро- и радиотехнике. Материал может использоваться в качестве изолятора или проводника тока (при внесении модификаций в его молекулярную структуру). Из политетрафторэтилена изготавливают печатные платы, кабели, элементы реле и выключатели.
• в легкой промышленности. Обработка изделий этим полимером позволяет сделать их водостойкими.
• в химической промышленности. Тефлон используется для производства лабораторной посуды, в том числе антикоррозийных трубок для хроматографов.
• в медицине. Применение фторопласта при производстве протезов сосудов и внутренних органов обусловлено тем, что он не вызывает иммунологических реакций.
• в пищевой промышленности. Тефлон используется при производстве сковород и форм для выпечки с антипригарным покрытием, шприцов для кремов, контейнеров для скоропортящихся продуктов, раскатывающих механизмов для теста.

Технические характеристики фторопласта

Популярность фторопласта-4 обусловлена его техническими характеристиками. Он представляет собой вещество, которое по внешнему виду напоминает полиэтилен или парафин, и характеризуется мягкостью и текучестью. Его плотность составляет 2,18–2,21 г/см 3 (ГОСТ 10007–80).

Этот материал отличается термостойкостью — его гибкость и эластичность сохраняются при температуре от -70 до +270 ?C, а также адгезией, минимальным поверхностным натяжением, устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, влаги, жиров и органических растворителей. Он является физиологически и биологически безопасным.

Химические свойства фторопласта — стойкость, даже более высокая, чем у благородных металлов и всех известных синтетических материалов, невосприимчивость к воздействию агрессивных кислот и щелочей. Разрушить данный полимер можно только трифторидом хлора или расплавами щелочных металлов. Материал хорошо обрабатывается фрезерованием, точением, шлифованием и сверлением.

Производство, марки и формы поставки материала

В настоящее время используется 4 основных разновидности фторопласта — политетрафторэтилен (Ф4), политрифторхлорэтилен (Ф3), поливинилиденфторид (Ф2) и их сополимеры. Самое широкое распространение получил фторопласт-4, обладающий наибольшей плотностью среди перечисленных разновидностей. Первые три вида материала являются гомополимерами, то есть в их цепях многократно повторяется один мономер (у Ф4 и Ф3 — этилен, у Ф2 — винил).

Сополимеры представляют собой комбинацию углеводородов из Ф2, Ф3 и Ф4 или включают в свой состав пропилен. Данные марки полимера различаются по степени растворимости в щелочах и кислотах, плотности, рекомендуемой температуре эксплуатации, электро- и теплопроводности (см. табл. 1).

Производство фторопласта в России осуществляется в три этапа. На первом из них по реакции Свартса получается хлордифторметан. Затем из него пиролизом получают тетрафторэтилен. На третьей стадии в результате полимеризации тетрафторэтилена образуется фторопластовый порошок.

Существует несколько марок данного порошка. В маркировке каждого из них указывается средний размер частиц, например: Ф4ПН-20 или Ф4ПН-90. Размер может быть 100–180, 46–135, 21–45 или 6–20 мкм. Если при производстве Ф4 используются дополнительные вещества, то к маркировке товара добавляется буква «М», то есть модификатор (например, стекловолокно, кокс, кобальт). Вслед за буквой указывается число, которое обозначает количественное отношение добавки к основному соединению.

Изделия из фторопласта-4 изготавливаются методом прессования. Затем они запекаются при температуре 360–370 °C. Также возможно производство данного полимера методом экструзии, в ходе которого порошок под высоким давлением подается в экструдер. При выходе полученная масса запекается. Подобным методом можно производить изделия длиной до 5 метров. Обе технологии предусматривают производство заготовок простейших форм (пластины, трубки, втулки, стержни). Производство готовой продукции из заготовок осуществляется путем механической обработки на металлорежущих станках.

Таблица 1. Характеристики фторопластов

• Профили и направляющие

• Направляющие скольжения
  цепей и ремней из INKULEN PE
• Направляющие скольжения
  из ZX-100K

Изготовление деталей из полимеров по чертежамХомутовые и кольцевые теплоэлектронагревателиФутеровка

Применение

В наше время фторопласт применяется почти во всех отраслях хозяйственной деятельности. Также его применяют в здравоохранении, энергетике и строительстве, механизмах автомобилей и авиастроении и даже в пищевой промышленности.

Машиностроение и электротехника

По причине стойкости к трению, из этого материала и его производных выпускают подшипники, сальники, пыльники, поршневые кольца, автомобильные шины. Детали из фторопласта гарантируют работу без поломок в условиях агрессивной среды, вакуума и при очень низких температурах. А также благодаря своей термостойкости материал подходит для производства деталей для двигателей. Трубки, изготовленные из фторопласта 4 Д, используются как шланги высокого давления для введения масел, жидкости, газа, топлива, при значительной вибрации, пульсировании. Так как трубки обладают свойством при нагреве приобретать вид деталей, на которых они насажены, они применяются в качестве изоляторов и уплотнителей. Также они используются для герметизации кабелей аппаратуры, изоляции электрических сетей в транспорте.

В медицине

Фторопласт отлично сочетается с телом человека, поэтому его успешно используют для производства протезов в хирургии, кардиологии и стоматологии. Из него выпускают заменители сосудов кровеносной системы и сердечных клапанов.

В пищевой промышленности

Фторопласт применяют для внутреннего покрытия трубопроводов и в качестве сальникового уплотнения насосов, качающих разные сырьевые жидкости. Например, подсолнечное масло, лецитин, жировые и молочные массы. Антипригарные поверхности емкостей для термообработки пищевых изделий тоже изготавливают из фторопласта. Наверняка всем известна марка Тефаль, выпускающая посуду с антипригарной поверхностью.

В изготовлении одежды и разных видов ткани

При искажении формы фторопласта возникает легкая пленка, она служит сырьем для определенных типов ткани. Это материя используется для пошива высокотехнологичной одежды с водоотталкивающими и ветрозащитными свойствами. В таком случае, пористый материал не впитывает выделяемый пот. Большинство видов современной одежды для спорта и активного отдыха сшиты из легкого тефлонового покрытия.

В строительстве

Пластины из фторопласта – важные составляющие конструкций скользящих опор, крупных построек, как мосты, галереи, эстакады, путепроводы и другие пролетные строения. На территории с природной активностью фторопластовые пластины применяются для опоры балок перекрытия на колонны, а также для легкого движения основ строительных конструкций.

Изготовление деталей из фторопласта

Сегодня фторопласт применяется в самых разных отраслях, для любых конфигураций, нередко нестандартных форм и размеров. Поэтому случается необходимость заказать изделие.

Торговый Дом "Пластмасс Групп" предоставляет услуги по изготовлению изделий на заказ, в том числе и фторопластовых прокладок по чертежам заказчика.

Прокладки из фторопласта: применение

Фторопластовые прокладки – это пластичный материал, который может незначительно менять форму при давлении, что нашло применение в герметизации стыкуемых деталей. Такие уплотнители соответствуют оборудованию для химической и нефтехимической промышленности:

• трубопроводах;
• клапанах;
• насосах;
• резервуарах для масел, топлива, растворителей и др.

Также фторопластовые прокладки используются:

• в компрессорах. Высокая стойкость к износу и перемене температур делает их необходимыми в производстве.
• в электродвигателях. Уплотнители не подвергаются коррозии.
• отлично подходят для электронных приборов.
• для технологического оборудования в нефтехимической отрасли.
• для гидравлических систем, механических устройств.
• для монтажа водопровода и отопления, при установке сантехники. Этот материал не гниет, выдерживает любые температуры воздуха и воды.

Изготовление

Существует несколько вариантов химического и промышленного получения материала. Различаются их по методу подводки к полимеризации. Изначально в вещество мономера вводят фтор и иные соединения. Это происходит при нагреве углеводорода с галогенами до высоких температур (пиролиза). Во время этой процедуры сложные длинные молекулярные цепи претерпевают распад, а получившиеся простые начинают соединение с фтором.

Дальнейший синтез происходит по одному из трех способов:

• Радикальная полимеризация. Это химическое взаимодействие происходит при методическом соединении к растущейй цепочке мономеров. Для этого нужно их активизировать. Происходит это благодаря УФ-лучям. С помощью этого излучения простые углеводороды активизируются и электрон переносится на новый энергетический уровень. В результате мономер вступает в химически активность с другими атомами.
• Сополимеризация. Взаимодействие практически не разнится с вышеописанным, в этом случае мономеры заблаговременно подвергают омылению, растворению с помощью спиртов или другой процедуре, увеличивающей постоянство синтеза. Кроме того, в субстанции необходимо нахождению уже немного синтезированного полимера. С ним и будут вступать в реакцию мономеры.
• Полимеризация. Для этой процедуры нужно некое вещество – затравка. Она создает формирование радикалов, после этого возникает реакция полимеризации.

Свойства

• Диэлектрические: диэлектрическая проницаемость не зависит от температуры, то есть электрическая длина не меняется в частотном диапазоне. Поэтому активно его применение в РЭА, как составляющее в измерительных приборах.
• Химические: стойкость, даже более высокая, чем стойкость драгоценных металлов и знакомых синтетических материалов, устойчивость к влиянию кислот и щелочей.
• Механические: материал имеет высокий коэффициент линейного расширения, который в 10 раз превышает этот показатель у конструкционных сталей.
• Физические: плотность материала по ГОСТ 10007-80 от 2,18 до 2,21 г/см³. Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остается гибким и эластичным при температурах от -70 до +270 °C, прекрасный изоляционный материал, он не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей. У фторопласта практически отсутствует водопоглащение. Также он удерживает ультрафиолет.
• Свойства при точении: фторопрост легко поддается обработке, несмотря на стойкость. Так как происходит это на специальных станках, оборудованных зажимными механизмами и системой для улавливания и отсоса стружки и пыли. При отделке фторопластов режущая кромка должна быть острозаточенной.

Фторопласт 4: свойства, применение

Физические свойства

• высокая плотность;
• упругость;
• устойчивость к перепадам температур;
• неспособность проводить ток;
• водонепроницаемость.

Даже сильные агрессивные химические вещества (кислоты, щёлочи, окислители, растворители) при высокой температуре не оказывают на Ф-4 ни малейшего влияния. У материала наиболее маленький коэффициент трения, а благодаря единству статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и структур на его базе, активно его применение в автомобилестроении. А точнее, в виде подшипников и опор скольжения в узлах трения механизмов машин, подвижных уплотнителей поршневых колец, манжет, эксплуатирующихся без смазки, с ограниченной смазкой и при коррозии среды.

В зависимости от свойства и назначения, фторопласт-4 выпускают пяти марок. Активно применение фторопласта-4 в машиностроении, медицине, легкой и химической отраслях, радиотехнике и электронике, и в пищевой промышленности.

Технология изготовления

Основой для получения фторопласта выступают фторолефины (органические непредельные фторсодержащие соединения, в которых водородные атомы замещены на фтор): винилфторид, винилиденфторид, трифторхлорэтилен и тетерафторэтилен.

Эти вещества – газы. Процедура полимеризации синтезов осуществляется при вспомогательных компонентах в виде дистиллированной и освобожденной от кислорода воды, персульфата калия, эмульгаторов, инициаторов и др.

Установкой для изготовления являются автоклавы из высокопрочной стали, которая выдерживает высокое давление (до 100 атм).

Фторопласт 3 – свойства

Материал имеет отличные диэлектрические свойства: объемное электрическое сопротивление, электрическая прочность и эластичность очень высоки (особенно при низких частотах), и стабильны в условиях повышенной влажности. По отношению к низким температурам – стойкий. Имеет хорошую адгезию к металлам и применяется в производстве антикоррозийных покрытий.

Фторопласт f46 – свойства

Фторопласт f46 (Ф-26) – высокомолекулярный низкокристаллический растворимый полимер с высокой гибкостью, степень кристалличности не превышает 25-30% и практически не зависит от условий термообработки. Материал отличается высокой прочностью, термостойкостью, очень крепок к действию концентрированных кислот (96%-ной серной, 37%-ной соляной), щелочей (40%-ного едкого натра) и окислителей (30%-ной перекиси водорода). Полимер стоек к действию бензина, этилового спирта, четыреххлористого углерода, незначительно набухает в ароматических углеводородах.

Фторопласта ф4с15 – свойства

Удобен для производства уплотнений. Стоек к перепадам температур, отлично ведет себя в условиях сухих агрессивных газов. Однако, при наличии конденсата наблюдается высокая степень износа. Фторопласт Ф4С15 может употребляться вместе с алюминиевыми сплавами (типа АКИ-1), титановыми сплавами (типа ОТ-4) и нержавеющими сталями при температурах от -60° до +250°С.

Фторопласт-4/PTFE и известные композиции фторопласта-4. Свойства. Описание. ГОСТ10007-80.

Фторопласт-4 (Ф-4) обладает исключительной химической инертностью по отношению практически ко всем агрессивным средам (за исключением расплавов щелочных металлов и трифторида хлора). Это качество фторопласта-4 используется при эксплуатации трубопроводов для транспортировки высоко агрессивных сред, футеровке реакторов, аппаратов колонного типа, запорной арматуры, насосов, ёмкостей для хранения химически активных сред, прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами и др.

Самый низкий среди конструкционных материалов коэффициент трения, а также равенство статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обуславливают широкое применение их в машиностроении — в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей — поршневых колец, манжет. Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает стабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при сверхнизких температурах.

Высокая термостойкость в сочетании с превосходными диэлектрическими характеристиками материала позволяет применить его в электронной радиотехнике для изоляции проводов, кабелей, разъёмов, изготовлении печатных плат, а также в технике СВЧ. Фторопласт-4 можно эксплуатировать при температурах от -269 до +260°С, причем верхний предел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств.

Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обусловливает его широкое использование в медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечные клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое.

В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт используется для изготовления антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др. Фторопласт разрешен для применения в пищевой промышленности приказом Минздрава СССР № 177 от 23.02.1976 г. "Об утверждении полимерных материалов и композиций, рекомендованных в медицине".

Это- кристаллический полимер, с температурой плавления кристаллитов (мелких кристаллов, не имеющих ясно выраженной огранённой формы (БСЭ)) 327°С и температурой стеклования* аморфных участков от -100 до -120°С. Даже при температуре выше температуры разложения (415°С) фторопласт-4 не переходит в вязкотекучее состояние (при 370°С вязкость его расплава равна ≈10 11 П, т.е. в 1000000 раз больше вязкости, необходимой для литья под давлением, поэтому переработка его возможна только методом спекания отпрессованных таблеток.

(* Стеклообразное состояние это твёрдое аморфное состояние вещества, образующееся при затвердевании его переохлажденного расплава.)

В зависимости от скорости охлаждения (до температуры ниже 250°С) после спекания можно получить закаленные изделия со степенью кристалличности ≈50% и плотностью ≈2,15 г/см3 или незакаленные со степенью кристалличности более 65% плотностью выше 2,20 г/см3.

При температуре эксплуатации и от -69°С до +260°С степень кристалличности, достигнутая при данном режиме охлаждения, не меняется, при температуре выше 260°С степень кристалличности постепенно увеличивается, особенно быстро она вырастает при 310 — 315°С.