Характеристики, свойства и применение разных видов фторопласта

Фторопласты или фторлоны — это фторсодержащие полимеры или пластмассы, к которым относятся фторопласт 2 (поливинилиденфторид), фторопласт 3 (политрифторхлорэтилен), фторопласт-4 (политетрафторэтилен) и сополимеры фторпроизводных этилена.

Название «фторлон» появилось в Советском Союзе, но не прижилось. Впервые материал попал в СССР во время Великой Отечественной войны из США: союзники использовали его для уплотнений и подшипников танков. Первые работы по созданию фторопласта начались уже в 1947 году под руководством Черешкевича Льва Викентьевича. Первая опытная партия была готова в 1949 году.

Виды фторопластов

Применяется несколько основных марок фторполимеров, отличающихся по химическому строению макромолекул полимера и по свойствам. Ниже представлены самые популярные виды фторопластов и их основные особенности.
Фторопласт-2 (PVDF, химическое наименование — поливиниленфторид). Обладает хорошей прочностью, упругостью и высокой химической стойкостью. Кристаллизующийся материал с температурой плавления от 135 до 180 градусов С и температурой стеклования от минус 42 до минус 25 градусов С.

Фторопласт-3 (химическое наименование — политрифторхлорэтилен). Обладает хорошей прочностью и твердостью, имеет основные характеристики термопласта – довольно легко переходит в высокоэластическое состояние, плавится и формуется при нагревании. При этом обладает хорошей стойкостью к низким температурам.

Фторопласт-4 (химическое наименование — политетрафторэтилен). Наиболее известный из фторопластов. Обладает самой высокой плотностью среди рассматриваемой группы фторполимеров. Ф-4 стоек к воздействию высоких температур вплоть до 260 градусов С. Также фторопаст-4 и его модификации Ф-4ПН, Ф-4О, Ф-4Д и т.д. обладают отличной гидрофобностью и низкой пористостью.

Фторопласт-30 (ECTFE, PE-CTFE, E-CTFE, E/CTFE, сополимер трифторэтилена и этилена). Кристаллизующийся материал с температурой плавления около 240 градусов С. По характеристикам напоминает Ф-3.

Фторопласт-40 (ETFE, E/TFE, сополимер тетрафторэтилена и этилена). По своим данным похож на фторопласт-4. Материал стоек к действию химикатов, в том числе сильных, устойчив к ультрафиолету, непожароопасен.

Фторопласт. Виды и применение. Формы и плюсы. Особенности

Фторопласт – фторсодержащий полимер, используемый как конструкционный материал в машиностроении, медицине, электронике, пищевой и химической промышленности.

Виды фторопластов

Название фторопласты объединяет целую группу фторсодержащих полимеров, которые имеют отличия по техническим параметрам. За счет этого они не являются взаимозаменяемыми при изготовлении специальных деталей для сложных механизмов. Для каждой конкретной цели оптимально использовать определенную разновидность фторопласта.

К наиболее часто встречаемым в производстве фторопластов можно отнести:

Политетрафторэтилен также известный как Ф-4. Он является самым плотным из всех видов фторопласта. Не изменяет свойства при нагреве до температуры 260°С. Имеет малую пористость и повышенную гидрофобность. Тефлон является универсальным материалом. Сфера его использования в разы обширней прочих фторопластов. Он имеет очень высокую устойчивость к нагреву, поэтому из него делают детали для моторов. Тоже его используют в качестве изолятора тока в электро и радиотехнике.

Политрихлорфторэтилен или Ф-3 – это прочный и твердый материал. Является достаточно удобным в обработке. Он способен размягчаться при нагреве и расплавится до жидкого состояния. Благодаря этому из него отливают детали и заготовки путем прессования горячей массы. Положительным качеством Ф-3 является высокая адгезия к металлам. За счет этого его часто используют как очень износоустойчивое антикоррозийное покрытие.

Политрихлорфторэтилен также известен как Ф-2. Существуют его модификации с включением в состав кобальта или кокса. В таком случае материал маркируется как Ф-2М. Он не содержит пластификаторов и стабилизаторов, но и без этого имеет высокую упругость. Его используют для изготовления труб, емкостей для хранения агрессивных веществ. Отличительным качеством материала является возможность растворения в нейтральных растворителях. Этим пользуются для его удаления, к примеру, при изготовлении литьевых форм.

Сополимер тетрафторэтилена или Ф-40 получил распространение при изготовлении деталей трубопроводов. Из него отливают и вытачивают корпуса для насосов. Материал подходит для производства втулок и прокладок. Этот фторопласт также используется для создания покрытий на детали, которые нужно сделать водостойкими. Существует 2 модификации материала: Ф40П и Ф-40Ш. Первая применяется для изготовления различных деталей методом прессования массы или литья. Ф-40-Ш подходит для получения различных изделий путем экструзии, что более удобно для современного производства, благодаря высокой скорости формовки. Обе модификации не горят, не пропускают ультрафиолет. Кроме этого они устойчивы к воздействию концентрированных кислот.

Общим важным свойством всех фторопластов является самый низкий коэффициент сухого трения. То есть детали из этого материала отличаются высокой износоустойчивостью. Самой широко используемой разновидностью фторсодержащих полимеров является тефлон, также известный как Ф-4. Он является безопасным для человека и благодаря ряду свойств, применяется в пищевой промышленности. Из него помимо всего прочего делают антипригарное покрытие сковородок, форм для выпекания.

Общие технические преимущества

Хотя материалы, относящиеся к группе фторопластов, могут иметь разные технические свойства, но общими качествами для них всех являются:

Фторопласт является очень удобным в работе материалом. Его можно сверлить, резать, точить, шлифовать, фрезеровать. Благодаря этому его часто используют для изготовления различных деталей на токарном станке.

Материал благодаря содержанию фтора приобретает высокую химическую стабильность. Он переносит контакт с большинством кислот и прочих агрессивных соединений. Благодаря этому из него изготавливают детали для оборудования в химической промышленности и фармакологии.

Все фторопласты имеют существенно более низкий коэффициент сухого трения, чем прочие полимеры и вещества. Это позволяет делать из них втулки, легкие подшипники, скользящие детали. Это качество крайне ценится, и благодаря именно ему фторопласты получили столь широкое распространение.

Фторсодержащие полимеры практически не горят. При контакте с открытым пламенем они просто обугливаются. Также материал не боится электрического воздействия.

Так как фторопласты не изменяют свою длину при нагреве или охлаждении, материал широко используется для изготовления уплотнительных деталей в механизмы, работающие в условиях высоких температур. Такой уплотнитель не меняет свой объем, за счет чего работает одинаково эффективно в любых условиях.

Форма выпуска

Фторопласт поступает в продажу в виде готовых изделий, или же как заготовки для производства деталей. Нужно отметить, что форма и размер таких заготовок регламентируется по утвержденному техническому регламенту. В связи с этим габаритные параметры заготовок у разных производителей могут отличаться. Общим для них является химический состав. Он соответствует принятым нормам. Поэтому изделия разных заводов имеют практически одинаковые рабочие качества.

В качестве заготовок фторопласт можно купить в виде:

Листы и пластины из фторопласта могут иметь толщину от 1 мм до 6 см. Их используют для фрезерования при изготовлении различных прокладок, втулок и прочих деталей. Размер листов у разных производителей может существенно отличаться. Минимально это 100х100 мм. Также бывают листы и пластины от 1х1 мм.

Фторопласт в виде пленки имеет толщину в пределах от 10 до 100 мкм. Это полуфабрикат для изготовления изоляционной оплетки на токопроводящие провода. Также из нее делают тонкие прокладки, мембраны фильтров. Путем вакуумного прессования возможно приклеивание пленки на различные металлические изделия с небольшим рельефом, что обеспечивает надежную защиту от коррозии.

Стержни из фторопласта это достаточно ходовые заготовки для токарных работ. Они имеют толщину от 10 до 300 мм. Длина стержней может доходить до 2 м. В большинстве случаев они имеют круглое сечение, но встречаются и с квадратным или прямоугольным. Их производство выполняется методом экструзии.

Бруски из фторопласта могут иметь толщину от 2 мм до 20 см. Они выпускаются различного размера, но обычно не больше 200х300 мм. Преимущественно используются для фрезеровки деталей в различные механизмы и устройства.

Фторопласт в виде порошка или стружки почти не встречается в свободной продаже, так как является сырьем для крупных производителей готовых изделий. Для обычного потребителя, не имеющего экструдер с определенными техническими возможностями, порошок и стружка являются бесполезным материалом.

Какой фторопласт лучше

Каждая разновидность фторопласта обладает определенными качествами, которые отлично подходят под определенные условия эксплуатации. Однако наиболее универсальным является тефлон, он же Ф-4. У него более высокая плотность, температурная устойчивость, выраженная нейтральность к агрессивным веществам. В связи с этим при закупке заготовок под неопределенное использование, когда трудно предугадать в каких условиях будут эксплуатироваться изделия из них, лучше всего остановиться на Ф-4.

Ф-4 имеет много модификаций, отличающихся по некоторым техническим свойствам. При использовании материала для конкретных условий может оказаться оптимальным остановиться именно на одной из модификаций:

Ф-4ПН обладает более высокой надежностью, чем обычный тефлон. Его применяют при изготовлении деталей, на которые оказывается высокое давление, трение.

Ф-4Д имеет меньший молекулярный вес. Материал отличается от обычного Ф-4 возможностью переработки методом экструзии. В свободной продаже полимер встречается редко, так как преимущественно из него делают пленки и волокна для крупных производств.

Ф-4А имеет аналогичные свойства, что и обычный тефлон, но более технологичен. За счет этого из него можно делать точные тонкие детали с минимальной погрешностью. При обработке с материала снимается тонкая стружка.

Тефлон является самым дорогостоящим среди всех фторопластов. Тоже популярные Ф-3 и Ф-2 стоят практически в 2 раза дешевле. При покупке заготовки из фторопласта важным параметром, кроме ее химической формулы, является то, что материал сделан из первичного полимера или выступает результатом вторичной переработки. Подавляющая доля фторопласта на рынке имеет китайское происхождение. Это преимущественно полимер полученный в результате вторичной переработки. Согласно последним исследованиям вторичный фторопласт уступает первичному по износоустойчивости практически в 2 раза.

При использовании деталей, изготовленных из вторичного фторопласта, существует большой риск их быстрого выхода со строя. Во многих случаях несмотря на дешевизну такого материала, его покупка в конечном счете может оказаться экономически нецелесообразной. Практически всегда лучше использовать первичный полимер.

Источник

Прогресс и промышленность

Оргстекло: виды, применение, свойства и характеристики
В настоящее время плотность, вес фторопласта, его стойкость к агрессивным факторам, безопасность для человека сделали этот материал совершенно незаменимым для промышленности и быта. Обыватель редко задумывается, из чего изготовлена большая часть окружающей его техники, а ведь сырьем послужил именно тефлон. Так, в электронике плотность фторопласта сделала его оптимальным материалом для конструирования высококачественного оборудования. Кроме того, этот материал обладает способностью блокировать ток, что делает его область применения еще более широкой. Можно применять тефлон в работах над проводкой, при конструировании конденсаторов и иных деталей электронных систем, в том числе очень высокой сложности, а также тех, где нужна повышенная стойкость и надежность.

Если обратить внимание на современные медицинские приборы, то можно заметить, что и тут фторопласт применяется очень активно. В частности, он служит материалом для производства имплантатов и обширно эксплуатируется стоматологами

Незаменим фторопласт и для офтальмологов. Именно это вещество применяют в процессе изготовления кардиостимуляторов и кровеносных сосудов для имплантации в человеческий организм. Фторопласт совершенно безопасен для человека, что и делает возможности по его применению столь широкими.

Пищевая промышленность и кухонные принадлежности

Химическая инертность фторопласта нашла применение и в этой отрасли. Полимер не взаимодействует с пищевым сырьем и готовой продукцией, не меняет вкус и запах пищи, не выделяет в нее вредных соединений. Кроме того, здесь полезна термостойкость тефлона и его низкая адгезия. Компоненты пищевых продуктов не налипают и не пригорают к тефлоновым поверхностям.

Способы и технологии применения:

• Фторопластовые покрытия наносят на внутренние поверхности трубопроводов для перекачивания растительных масел, животных жиров, молочных продуктов, лецитина. Они защищают трубы от налипания пищи, облегчают мытье технологических линий. С этой же целью тефлоновую защиту наносят при изготовлении экструзионных форм (для мучных, макаронных, кондитерских изделий).
• Тефлоновый слой используется в качестве антипригарного покрытия в емкостях и оборудовании для термической обработки продуктов. Эта технология также широко используется на пекарнях (формы для выпечки), в общественном питании и быту (сковороды, кастрюли, противни, мешалки).
• Сальниковые уплотнения арматуры и насосного оборудования, уплотнители фланцевых соединений, крышек и люков выдерживают воздействие высоких температур и химически агрессивных компонентов пищи.

Сравнение фторопласта и капролона

Полиуретан: характеристики, применение и цены

Капролон, или полиамид-6, по характеристикам близок к фторопласту. Отличие капролона от фторопласта в механических свойствах, но однозначно ответить, что прочнее – фторопласт или капролон, невозможно. Последний немного тверже, меньше деформируется и повреждается при равных нагрузках. Но при этом его износостойкость при длительной эксплуатации ниже, чем у фторопласта.

Изготовление деталей из капролона требует более высокой точности, но технологически деталь из него методом литья сделать проще и дешевле, чем прессовкой и запеканием из фторопласта.

Почти вдвое отличаются температуры плавления капролона и фторопласта. Первый плавится при 220 оС, а для второго – это рабочая температура.

Если требуется длительная эксплуатация с небольшими механическими нагрузками – желательно установить фторопластовую деталь, если механические нагрузки значительные, то лучше капролон, чем фторопласт. При сравнении, что лучше – фторопласт и капролон, при изготовлении втулок в расчет берутся параметры технологичности и прочности.

Фторопластовые втулки делают с допуском, чуть больше по внешнему размеру и чуть меньше по внутреннему, методом запрессовывания туда вала. При ударной нагрузке на вал втулка теряет форму и подлежит замене.

Капролоновые втулки жесткие, ударную нагрузку держат отлично, форму не теряют, но быстро изнашиваются. Требуются прецизионная точность изготовления и дополнительная амортизация узла.

Замена фторопласта

Высокие характеристики затрудняют замену фторопласта другими материалами. Принять решение, чем заменить фторопласт, можно при ограничениях в эксплуатационных параметрах узла. Например, низкие рабочие температуры позволяют произвести замену фторопласта на капролон без потери надежности. На рынке недавно появился импортный материал TECAPET (полиэтилентерефталат), пришедший на замену капролону. В России он пока не производится.

Текстильное производство

Благодаря тефлону удалось создать высокотехнологичные ткани с особыми свойствами –водонепроницаемые, грязеотталкивающие и ветрозащитные. При этом они прочные, легкие и удобные, а главное – паропроницаемые, то есть дышащие.

Из таких материалов шьют спортивную и туристическую одежду, снаряжение (рюкзаки, палатки), спецодежду, обувь. Благодаря тому, что тефлоновые ткани отталкивают грязь и легко очищаются, из них изготавливают мебельную обивку, текстильные изделия для HoReCa и бытового использования (скатерти, фартуки, покрывала).

Пока существуют две популярные технологии производства такого текстиля:

• В первом случае тончайший слой тефлона наносится на готовую ткань. Это может быть любой материал – натуральный или синтетический, тканый или трикотажный. На наружной, «рабочей» поверхности ткани создается защитное тефлоновое покрытие.
• Вторая технология – Gore-tex – предполагает изготовление многослойного материала. На внутреннюю поверхность ткани ламинируют тефлоновую мембрану. Это тонкая пленка со множеством пор. Она не пропускает внутрь воду даже под высоким давлением, но легко пропускает наружу пар. Мембрану обязательно защищают изнутри еще одним тканевым слоем или обычной подкладкой.

Это лишь основные отрасли применения фторопласта. Он все быстрее завоевывает рынок, появляются новые технологии и способы использования. Материал, который еще недавно был известен только узкому кругу радиотехников и химиков-технологов, стал незаменимым в медицине и популярным в быту.

Если вы хотите использовать наш фторопласт в своем производстве, но не уверены, что он подойдет, напишите нам. Наши инженеры подробно расскажут о характеристиках материала и помогут решить, можно ли использовать его для ваших целей.

Характеристики отдельных показателей

Поф пленка, свойства, преимущества, применение

При исследовании фторопласта следует отдельно обратить внимание на такие его показатели. 1

Диэлектрическая проницаемость. Это одно из важных характеристик фторопласта. Удельное сопротивление поверхности материала составляет 1017 Ом

Важно, что этот показатель не зависит от колебаний температуры. Поэтому материал активно используется в конструкциях радиолокационных станций и других видах электронной аппаратуры

1. Диэлектрическая проницаемость. Это одно из важных характеристик фторопласта. Удельное сопротивление поверхности материала составляет 1017 Ом

Важно, что этот показатель не зависит от колебаний температуры. Поэтому материал активно используется в конструкциях радиолокационных станций и других видах электронной аппаратуры

2. Горючесть вещества. Нужно отметить интересное проявление фторопласта, как горючего материала. Его условно можно назвать негорючим веществом, но при взаимодействии с кислородом фторопласт загорается, при этом нет значительного выделения теплоты.

Следует учитывать, что при температуре свыше 773 °К (более 500 °С) процесс горения вещества сопровождается выделением ядовитого газа фторфосгена. Это вещество при попадании на слизистые оболочки вызывает сильные химические ожоги, что особенно опасно для верхних дыхательных путей. Тем не менее, опасность таких процессов может быть сведена к минимуму, если нагрев вещества будет происходить в вакууме.

3. Плотность вещества. Фторопласт обладает максимальной плотностью вещества среди полимеров. Этот показатель составляет от 2,17 до 2,26 г/см3. Такая особенность фторопласта наделила его хорошей податливостью для обработки. Материал поддается всем известным способам обработки – сверление, фрезерование, точение и другие.

Плотность положительно сказывается и на прочности при разрыве. Этот показатель составляет 200 кг/см2. Даже при изготовлении защитных пленок на основе фторопласта, они выдерживают значительное воздействие.

4. Стойкость при температурных воздействиях. Диапазон рабочей температуры достаточно высок. Максимальная температура использования (+ 260 °С) ограничена не потерей прочности, а лишь снижением некоторых физико-химических свойств, например, износостойкость. Нижний температурный предел – минус 269 °С. Коэффициент трения деталей с участием фторопласта при работе в любых погодных условиях практически не изменяется.

5. Химическая устойчивость. Наиболее понятным примером инертности этого полимера может стать устойчивость его при погружении в «царскую водку», которая способна растворить почти все известные вещества. Среди веществ, которые вступают в химическую реакцию с фторопластом, можно назвать хлорид фтора и некоторые другие растворы. Материал можно считать безвредным как в биологическом, так и в физиологическом плане.

Фторопласт сочетает в себе и другие, менее заметные достоинства. Например, материал практически не поглощает воду из окружающей среды. В случае необходимости, материал можно наделить некоторыми специальными свойствами, вводя необходимые добавки. Например, фторопласт-4Д обладает хорошей пластичностью.

Как уже известно, фторопласт наделен способностью оказывать небольшое сопротивление при трении деталей. Причем это качество остается неизменным при перепаде температур. Поэтому с его использованием изготавливаются самые различные детали двигателей и других подвижных механизмов.

Преимущества материала

Популярность фторопласта объясняется его уникальными свойствами. Материал имеет ряд преимуществ, благодаря которым он с успехом используется как в машиностроении, так и в медицине. Его основными достоинствами являются:

Помимо всего прочего материал легко обрабатывается, он без труда поддается сверлению, шлифовке и фрезеровке. Рассмотрим более подробно сферу применения этого полимера.

Техника безопасности при переработке фторопласта-4МБ

Исследования термодеструкции Ф-4МБ при интервале температур 300-350oС с использованием метода парофазного анализа, проведенные в ОНПО «Пластполимер», показали, что основными компонентами деструкции, выделяющиеся в указанном интервале температур, являются исходные мономеры ТФЭ и ГФП. Другие компоненты, включая перфторциклобутан, выделяются в незначительном количестве и после 30 мин прогрева образца практически перестают выделяться.

В соответствии с действующим в России законодательством, работающим с расплавами фторполимеров рабочим и ИТР положен сокращенный рабочий день и дополнительный ежегодный оплачиваемый отпуск.

Паспорт безопасности химической продукции на фторопласт-4МБ по ГОСТ 30333-2007, сделанный разработчиками фторопластов, можно запросить через форму обратной связи.

Рекристаллизация

Как уже упоминалось, одним из недостатков, которыми обладает фторопласт (технические характеристики которого в целом неплохие), является достаточно высокая степень холодной текучести. На практике это выражается в изменении формы изготовленных из него изделий при повышенном давлении. Если они используются при не слишком высоких температурах – от +80 до +100 градусов С, нагрузка на них не должна быть более 10 кг/м2. При большем давлении на изделии будут оставаться заметные деформации. С повышением температуры должна снижаться и нагрузка.

При сильном давлении (100-200 кг/м2) образец, изготовленный из фторопласта, может быть раздавлен в пластину с уменьшением толщины в 3-5 раз в зависимости от температуры. При деформациях этого материала обычно не происходит его растрескивания и не возникает никаких других повреждений.

В таблице ниже можно посмотреть, какие имеет в этом плане фторопласт технические характеристики (сжатие при определенных нагрузках).

Можно применять фоторопласт для изготовления деталей, используемых и при большем, чем 30 кг/м2, давлении. Однако в этом случае конструкция узлов сопряжения в изделии должна быть максимально плотной. Не допускается присутствие в ней полостей или значительных зазоров. В этом случае фторопласту будет просто некуда вытечь. Материал фторопласт – не слишком эластичный. Поэтому для того, чтобы добиться плотного прилегания, в него при производстве добавляют резину. Иногда в узлах примыкания используют также специальные пружинные компенсаторы.

Марки и технические характеристики фторопласта

Сегодня существует несколько марок фторопласта, которые различаются размерами молекул и их количеством. Рассмотрим наиболее популярные марки, и их технические характеристики:

• Фторопласт-2 (поливиниленфторид) имеет высокую прочность и упругость, выдерживает действие агрессивных химических веществ. Чаще всего применяется в трубопроводах и для изготовления емкостей для хранения химикатов. Существуют модификации материала с добавлением других веществ, тогда в маркировке присутствует буква М.
• Фторопласт-3 (политрифторхлорэтилен) отличается высокой прочностью и твердостью, при высоких температурах хорошо плавится, размягчается, меняет форму, напротив, к воздействию низких температур – устойчив. Применяется в составе антикоррозийных покрытий. Существует модифицированный фторопласт-3 с маркировкой Ф-3М.
• Фтороласт-4 (политетрафторэтилен) имеет наиболее высокую плотность среди прочих фторопластов, устойчив к действию высоких температур (выдерживает нагревание до 260 градусов), отличается высокой гидрофобностью и малой пористостью. На сегодняшний день существует несколько разновидностей фторопласта-4, например, Ф-4ПН, Ф-4О, Ф-4Д и другие. Все они имеют отличительные свойства, которые обуславливают их применение в той или иной сфере.
• Фторопласт-40 схож по свойствам с Ф-4, устойчив к воздействию агрессивной химии, не пропускает УФ-лучи, не горюч. Производится в двух видах – Ф-40П и Ф-40Ш.

Основные технические характеристики перечисленных фторопластов представлены в таблице.

В России вот уже много лет фторопласты в большом количестве производятся на химических предприятиях. Сфера применения полимеров чрезвычайно широка и обусловлена их техническими характеристиками. Материал имеет ряд исключительных свойств, благодаря которым он востребован в самых разных отраслях, и потребность в нем только возрастает последние годы, а соответственно и увеличивается и доля его производства в химической промышленности страны.

Фторопласт: технология производства сырья и получение готовых изделий

Фторопласт: технология производства сырья и получение готовых изделий

Фторопласт, известный также как тефлон или ПТФЭ (PTFE) – политетрафторэтилен, открыл американский химик Р. Планкетт в 1938 году. Уникальные эксплуатационные свойства нового полимера оценили сразу, но данные о способах его получения долгое время были засекречены. Материал производили только на предприятиях Du Pont, в основном для нужд оборонной промышленности. В России полимер начали разрабатывать и впервые синтезировали в 1947 году, в ленинградском НИИПП. Как и из чего получают фторопласт сегодня? Ознакомимся с технологией производства этого необычного полимера с уникальными свойствами и широким применением.

Сфера применения

Трудно назвать область, где бы в том или ином виде не использовался фторопласт. Его широко применяют в энергетике, автомобиле- и машиностроении, строительстве, медицине и пищевой промышленности. Отличные потребительские свойства материала и доступная цена сделали его таким востребованным.

Машиностроение

Материал, прикасаясь к поверхности, образует тонкую пленку, которая значительно уменьшает трение. Это свойство полимера используется в соединительных узлах и подшипниках различных конструкций, благодаря этому свойству он часто входит в состав смазочных материалов.

Медицина

Фторопласт абсолютно безопасен для человека, мало того, он отлично совместим с человеческими тканями и не вызывает иммунологических реакций. Благодаря этому он и применяется для производства протезов. Он широко используется в таких областях медицины как стоматология и сердечно-сосудистая хирургия. Из этого полимера производят искусственные клапаны сердца и сосуды. Фторопласт-4 пришел на смену титану, который до него применялся для изготовления протезов. С каждым годом возможности его применения в медицине только растут.

Пищевая промышленность

Наиболее известное применение фторопласта-4 в пищевой промышленности – это посуда с антипригарным покрытием, которая в свое время произвела фурор на рынке товаров народного потребления. Однако это не единственное использование тефлона в пищевой промышленности. При производстве подсолнечного масла, молока и других жидких пищевых продуктов полимер применяется для покрытия труб и насосов по перегонке жидкостей.

Химическое производство

В химическом производстве материал применяется для изготовления емкостей и трубопроводов, по которым перегоняются агрессивные химические растворы. Его устойчивость к воздействию различных химикатов также используется в реакторах, при производстве лабораторной посуды и транспортировке различных жидкостей.

Электротехника

Здесь материал применяется как диэлектрик при производстве различных кабелей, катушек, плат и конденсаторов. Изоляция из фторопласта защищает также и от воздействия химических веществ, поэтому полученная продукция часто применяется на вредных производствах.

Строительство

Пластины из тефлона используются при строительстве мостовых конструкций, галерей и эстакад. Тефлоновые прокладки применяются при возведении фундаментов конструкций в сейсмически опасных районах, благодаря превосходным характеристикам тефлона обеспечивается свободное перемещение элементов основания постройки.

Легкая промышленность

В легкой промышленности материал используется при производстве тканей с водоотталкивающими свойствами. Высокотехнологичная одежда из синтетических тканей надежно защищает от дождя и ветра. Многие современные бренды, производящие одежду для спорта и активного отдыха, используют ткани с тефлоном. Кроме того, его водоотталкивающие свойства используются при производстве обуви.

Внедрение в жизнь современных технологий позволяет улучшить качество и снизить себестоимость вещей. Фторопласт смог заменить массу менее совершенных и более дорогостоящих материалов. Его уникальные свойства обеспечивают широкую сферу применения полимера. Появление новых модифицированных фторопластов позволяет расширять границы его использования. Постоянно улучшаются физические свойства материала, открываются новые возможности его использования.

Можно с уверенностью сказать, что фторопласт и его производные будут применяться еще долгие годы, появятся новые материалы на его основе, которые станут обладать еще более удивительными техническими и химическими свойствами, а сфера применения тефлона будет только расширяться.

Применение

Готовые изделия из фторопласта широко применяются в разных отраслях промышленности – нефтеперерабатывающей, химической, фармацевтической, пищевой, в машиностроении, в энергетике и системах теплоснабжения. Такая популярность материала обусловлена его уникальными эксплуатационными характеристиками – тепло- и морозостойкостью, химической инертностью, диэлектрическими свойствами, безопасностью и экологичностью, высокой устойчивостью к истиранию и способностью работать без смазок. Во многих случаях детали из фторопласта заменяют уже привычную резину, силикон, паронит и некоторые конструкционные пластики. И хотя фторопластовые элементы стоят дороже, они многократно окупаются благодаря длительному сроку службы.

Источник

Фторопласт-2 (ПВДФ, PVDF)

Применение «двойки» в промышленности вытекает из нескольких параметров, по которым этот вид фторопласта превосходит другие:

• высокая твердость, прочность и жесткость (при температурах до 120 оС);
• стойкость к воде, растворителям, излучениям любого вида;
• биологическая инертность — не вступает в реакции с продуктами питания и живым органическим материалом;
• практически не горюч;
• химически чистый материал (отсутствуют примеси, появляющиеся при производстве фторполимеров).

Для фторопласта-2 температура эксплуатации to = 150 оС; температура плавления фторопласта-2 = 170 оС.

Считается универсальным материалом, применяется во всех сферах деятельности, при условии ограничения нагрева.

Процесс создания ПВДФ

В результате лабораторных исследований, разработали несколько технологических процессов для получения фторопласта-2. По критериям рентабельности и выхода готового продукта, в промышленности используются три цепочки, отличающиеся инициаторами и балансом «стоимость/качество»

Свойства кристаллических фаз ПВДФ

Фторопласт-2 обладает четырьмя разновидностями кристаллической фазы, способными переходить из одной в другую под внешними воздействиями:

• α-фаза. Образуется из расплава без использования давления или из других разновидностей при отжиге.
• β-фаза. Образуется из расплава под давлением 350 Мпа. Представляет особый интерес, так как в этой фазе материал демонстрирует пьезо- и пироэффекты.
• γ-фаза. Образуется из перегретого расплава. Нестойкая. При механическом воздействии (деформации образца) переходит в β-фазу.
• δ-фаза. Образуется из α-фазы при воздействии электрического поля. Отжигая образец в δ-фазе, при соблюдении определенных условий, можно получить любую из трех других разновидностей.

Производители и применение

В настоящее время фторопласт-2 в России не производится. Ведущие зарубежные поставщики: Agru (Австрия), FIP Spa (Италия), Georg Fisсher (Швейцария), Simona (Германия), Glynwed Pipe SYSTEMS LTD.

Трубы и узлы трубопроводов (краны, фитинги) для перекачки агрессивных сред или для производства особо чистых материалов – это то, что делают из фторопласта-2.

Листовой Ф-2 используется для футеровки емкостей и стен помещений.

Импортируют в Россию готовые изделия из фторопласта-2, а также прутки или листы.

Действующие санкции Запада в последнее время снизили возможности закупки.

Виды полимера

Российская промышленность изготавливает несколько видов полимера:

Фторопласт-4 востребован в промышленности, благодаря своим преимуществам. Товары к продаже поступают в виде листов, пластин, лент, труб.

Что касается минусов, то по сравнению с широким перечнем преимуществ, их не так много. При нагреве +300°С способен выделять токсичные вещества. После продолжительной обработки склеивание затруднено, а при высоких нагрузках возможна ползучесть. Разрушить полимер можно только трифторидом хлора или расплавами щелочных металлов.

Области, в которых применяется фторопласт

Сегодня тефлон используется практически во всех сферах хозяйственной деятельности. Его активно используют в медицине, фармацевтике, энергетике и строительстве, конструкциях автомобилей и самолетов. Распространено применение фторопласта в пищевой промышленности. Из него изготавливают наполнители для высокотемпературных мембранных фильтров, термостойкие прокладки различных видов, ответственные элементы запорной и регулирующей арматуры, клапанов и насосного оборудования в химической отрасли.

Машины и механизмы

В производстве транспортных средств, машин, механизмов, в станкостроении и авиационной промышленности используются конструкционные свойства тефлона. В узлах, подвергающихся воздействию больших нагрузок, используются скользящие элементы и подшипники, состоящие из металлического основания, покрытого тефлоном.

Во время работы механизма фторопласт оставляет тонкую пленку на поверхности, с которой соприкасается, благодаря чему удается значительно снизить коэффициент трения.

По этой же причине мелкодисперсный фторопласт иногда вводят в состав смазочных материалов. Тонкий слой тефлонового покрытия, образующийся на трущихся поверхностях элементов в процессе эксплуатации, позволяет механизму некоторое время продолжать работать, если смазка по какой-то причине перестала поступать в систему. Кроме этого, тефлоновые сальники и уплотнительные элементы являются обязательной составляющей трубопроводов и гидравлических систем высокого давления в конструкциях большинства машин.

Медицина и фармацевтика

Фторопласт имеет хорошую совместимость с человеческим телом, поэтому его успешно применяют для изготовления протезов в хирургии, кардиологии и стоматологии. Из фторопласта изготавливают искусственные заменители сосудов кровеносной системы и сердечных клапанов. Сейчас тефлон заменил титан, использование которого для изготовления протезов ранее накладывало ряд ограничений на жизнедеятельность человека.

Пищевая отрасль

Заслуживает внимания также применение фторопласта в пищевой промышленности. Он используется в качестве внутреннего покрытия трубопроводов и сальникового уплотнения насосов, перекачивающих различные сырьевые жидкости, такие как подсолнечное масло, лецитин, жировые и молочные массы.

Антипригарные покрытия емкостей для термической обработки пищевых продуктов также изготавливают из тефлона.

Большую популярность получила посуда Тефаль с антипригарной поверхностью.

Химия

В химическом производстве широко распространено применение фторопласта для изготовления деталей запорно-регулирующей арматуры и уплотнительных элементов сосудов и трубопроводов, транспортирующих жидкие растворы с высокой степенью химической агрессии. Благодаря своей способности противостоять воздействию химически активных веществ, материал используется в реакторах колонного типа, экстракторах и различных емкостях в качестве футеровки поверхностей, контактирующих с агрессивной средой.

Электротехника и электроника

В электротехнике, приборостроении и электронике фторопласт применяют как диэлектрик. Тефлоновая пленка – важная составляющая современной высококачественной кабельной продукции. Изоляционные фторопластовые материалы используют для производства катушек, конденсаторов и плат. Фторопластовая изоляция способна противостоять воздействию высокотемпературных агрессивных сред.

Строительство

Фторопластовые пластины – важнейшие детали конструкций скользящих опор ответственных сооружений, таких как мосты, галереи, эстакады, путепроводы и другие пролетные строения. В регионах с высоким уровнем сейсмической активности тефлоновые прокладки используются в местах опирания балок перекрытия на колонны, а также в узлах установки колонн на фундаменты для того, чтобы обеспечить возможность свободного перемещения элементов строительных конструкций каркаса здания.

Производство одежды и специальных видов ткани

Тончайшая пленка, которая образуется в процессе деформации тефлонового сырья, служит покрытием для специальных видов ткани.

Такая ткань применяется для пошива высокотехнологичной одежды с водоотталкивающими и ветрозащитными свойствами.

При этом пористый материал не задерживает естественные испарения человеческого тела. Большая часть современной одежды для спорта и активного отдыха имеет тонкое тефлоновое покрытие.

Применение фторопласта в различных областях

Применение фторопласта в различных областях в современном мире происходит повсеместно, начиная от глобальных масштабных проектов, где используют детали из этого конструкционного пластика, и вплоть до напыления на посуде — тефлон. Рассмотрим подробнее, где применяют фторопласт.

Фторопласт в автомобилестроении и машиностроении

Фторопласт в автомобилестроении и машиностроении активно применяют для производства различных запчастей для автомобилей и механизмов машиностроения, используя для этого фторопластовые заготовки в форме листа, пластины, плиты, стержня, круга, трубы. Из фторопласта различными способами изготавливают прокладки, уплотнители, сальники, манжеты, опоры скольжения. Мягкость и текучесть фторопласта-4 и его модификаций увеличивает срок службы деталей и узлов механизмов, подвергающихся трению. Фторопласт 4 (ф-4) отличный антифрикционный материал, недаром его называют «твердой смазкой»; обладает очень низким коэффициентом трения — 0,04, при взаимодействии между металлическими и фторопластовыми деталями коэффициент трения сопоставим с трением в подшипниках при наличии смазки. Для повышения износостойкости деталей создают композиты из фторопласта с добавлением графита, бронзы, армируют полимер стекловолокном. Фторопласт подходит для работ при высоком давлении, при низких температурах и в глубоком вакууме.

Фторопласт для электроники и радиотехники

Фторопласт для электроники и радиотехники применяют, так как полимер обладает исключительными изолирующими свойствами. Фторопласт-4 прекрасный диэлектрик (поверхностное электрическое сопротивление 1017 Ом), в электронной промышленности он идеален для изоляции проводов, особенно высоковольтных, разъемов, высоковольтных кабелей и электрических машин. Актуально его применение для производства уплотнительных деталей поршневого компрессора (например, поршневых колец), для изготовления сухих подшипников, работающих при низких температурах.

Фторопласт ф 4 незаменим для химической, атомной и космической промышленности

Фторопласт-4 является незаменимым материалом для химической, атомной и космической промышленности благодаря таким своим свойствам: обладает высокой сопротивляемостью к агрессивным средам, может контактировать долгое время с кислотами и щелочами, даже концентрированными, маслами, сточными водами, солями, керосином, нефтью и разными видами топлива. Фторопласт-4 устойчив к воздействию радиации, плесени, тумана и солнца. Благодаря этим характеристикам пластины (листы) фторопласта-4 широко применяют в химической промышленности для изготовления и футеровки насосов, емкостей для хранения и транспортировки; для защиты различных поверхностей от коррозии; для хранения спирта, смесей на его основе и особо чистых веществ, которые не должны быть загрязнены. Опыт применения этого полимера показывает, что защищенные фторопластом трубопроводы, реакторы и аппараты успешно функционируют 25—30 лет и более в тяжелых условиях химпроизводства и радиации.

Фторопласт для пищепрома

Фторопласт для пищепрома — этот полимер стал незаменим в этой сфере, он нетоксичен и безвреден для человека. В пищевой промышленности и быту фторопласт используют для изготовления посуды с противопригарным покрытием, кремовых шприцев, насадок для раскатки теста, фильтров и уплотнителей для техники, лезвий бритв. Его наносят тонким слоем способом напыления на поверхности, обеспечивая теплостойкость, несмачиваемость и продлевая срок службы изделий.

Применение фторопласта в медицине

Фторопласт-4 гигиеничен, обладает отсутствием вредного воздействия на организм человека и широко применяется в медицине в качестве емкостей для хранения крови и лекарственных препаратов, как материал для изготовления искусственных кровяных сосудов и клапанов. Из композитов на основе фторопласта изготавливают биосовместимые импланты для пластики уха, носовых перегородок, в стоматологии и офтальмологии.

Современные смазочные материалы с измельченным полимером фторопласт

Фторопласт в измельченном виде применяют в составах смазочных материалов. Благодаря развитию нанотехнологий в России появились различные присадки, масла и смазки с добавлением фторопласта, который в порошковом виде налипает на поверхность, заполняет все микротрещины и дефекты, значительно повышая защиту от трения и износа фрикционных деталей, в том числе при высоких температурах до +260°С. Но нужно понимать, что во многих недостоверных источниках указано, что фторопласт ф-4 российского или китайского производства выдерживает кратковременные нагрузки при +300°С и даже +400°С. На самом деле исходя из нашей практики при таких критических температурах этот полимер начинает деформироваться и разрушаться.

Применение фторопласта в строительстве

В строительстве современных мостов, путепроводов, эстакад и галерей из фторопласта листового делают важнейшие детали конструкций скользящих опор; фторопластовые детали (тефлоновые прокладки) повсеместно используют при строительстве зданий в зонах с повышенной сейсмической активностью, они дают возможность свободного перемещения элементам фундамента и каркаса зданий при землетрясениях.

Фторопласт в текстильной промышленности

Текстильная промышленность также использует фторопласт для своих нужд. Современные высокотехнологичные ткани для пошива одежды покрывают тончайшей пленкой из фторопластового сырья для придания им водоотталкивающих, паропроницаемых, ветрозащитных свойств. Модифицированный фторопласт применяют для пропитки кожаных изделий с целью придания им гидрофобности.

Это интересно

Впервые текстильную промышленность и фторопласт совместили братья Гор. В 1969 году Уилберт и Роберт Гор произвели первую мембранную ткань на основе пористой тонкой фторопластовой пленки для космической программы. Запатентовали эту чудо-ткань под названием Gore-Tex (гортэкс). Позже появились другие аналогичные материалы, которые в настоящее время активно находят применение в производстве спецодежды и обуви.

Способ изготовления

Получают все эти разновидности химическим путем. По сути, представляют они собой полимеры, к которым добавлены атомы фтора. Отсюда и их название.

Фторопласт-4 синтезируется в виде белого порошка, а затем прессуется и спекается при высокой температуре. Другие марки этого материала обычно получают путем закалки.

При изготовлении многих инновационных современных изделий используется именно фторопласт. Технические характеристики на самом деле просто замечательные. К достоинствам этого материала относятся:

• Высокая химическая стойкость. Фторопласт-4 не растворяется даже при кипячении в царской водке.
• Инертность и малая пористость.
• Очень низкий коэффициент трения. Этот показатель у фторопласта остается практически неизменным при любых температурах.
• Отличные диэлектрические свойства. Изолятором этот материал остается даже при температуре 200 гр.
• Стабильность. Химические свойства фторопласта-4 не изменяются при температуре до -300 гр.
• Огнестойкость – еще одно преимущество такого материала, как фторопласт. Характеристики (термостойкий полимер отличается способностью к самозатуханию) его допускают использование его и в местах с повышенной пожароопасностью.
• Газонепроницаемость.
• Биологическая совместимость. Этот вид пластмассы часто используют для изготовления протезов.

Особенности и типы фторопласта

Фторопласт – полимер из молекул углеводорода, содержащего в своем составе атомы фтора. Его стабильность и химическая инертность, сравнимая со свойствами драгоценных металлов, обусловлена прочным соединением между атомами фтора и углерода в молекулах мономеров. В каждом углеводородном звене полимерной цепочки может быть от одного до четырех атомов фтора, которые замещают собой водород. В зависимости от количества фтора, расположения его атомов, наличия в составе других галогенов, меняются физико-химические свойства полимера. Также на характеристики материала влияет пространственное расположение полимерной цепочки, связи между мономерами и другие факторы.

Таким образом, фторопласты – это целая группа разных типов полимера. Сейчас в производстве используют более 25 марок, а самыми популярными являются четыре модификации:

Эти типы фторопласта объединяет низкий коэффициент трения, но они различаются по температуре эксплуатации, степени инертности к щелочам и кислотам, удельному весу, электропроводности, теплопроводности и пр. Разные материалы используют в разных отраслях производства и науки.

Самый популярный из группы – фторопласт-4. Именно его производят в наибольших объемах и называют тефлоном (под таким названием он изначально запатентован в США). Сейчас в производстве есть несколько марок фторопласта-4. Основное различие между ними – длина полимерной цепи, с увеличением которой растет и плотность материала. Также фторопласт модифицируют путем добавления в чистый полимер различных добавок – кокса, дисульфита молибдена, кобальта, стекловолокна, углеволокна.

Маркировка листовых композитов на основе фторопласта

Фторопласт может выпускаться как в чистом виде, так и в виде композитных материалов, которые, в зависимости от состава, могут обладать повышенными прочностными характеристиками, стойкостью к механическому, температурному и радиационному воздействию. Благодаря таким добавкам, как кокс, молибден, углеволокно, возможности использования фторопласта значительно расширяются. Композиты на основе фторопласта маркируются следующим образом.

• Ф4К20 (20% кокса). Материал используется в качестве прокладок и уплотнителей в таких средах, как углеводородные газы и жидкости, растворители.
• Ф4К15М5 (кокс-15%, дисульфид молибдена-5%). Материал обладает повышенной прочностью и пониженным коэффициентом трения. Используется в качестве вставок в подшипники. Работает в средах с влажными газами.
• Ф4С15 (добавление стекловолокна 15%). Обладает повышенной износостойкостью и пластичностью. Работает в условиях агрессивных сухих сред.
• Ф4УВ15 (добавление углеволокна 15%). Отличается повышенной твердостью, упругостью и теплопроводностью.
• >Ф4К15УВ5 (кокс-15%, углеволокно-5%). Материал с повышенной устойчивостью к деформирующим нагрузкам, не накапливающий статические заряды. Используется в узлах трения без дополнительной смазки.
• Ф-4КС2 (кобальт синий-2%). Обладает очень высокой степенью износостойкости и используется в подвижных деталях в качестве антифрикционного элемента. Работает в широком температурном диапазоне.

Фторопласт – характеристики, способы производства

Фторопласт – полимерный материал, применяемый в современной промышленности, в быту. Производство его с каждым годом увеличивается на 10 % в связи с повышенным спросом. Запатентованное соединение имеет еще одно название – тефлон.

Материал находит применение в таких сферах, как:

Это практичный в работе материал, который подаётся резке, шлифованию, термической обработке, фрезерованию. Пригоден для работы в условиях вакуума, трения.

Фторопласт: виды

В настоящее время фторопласт – это термин, применяемый к группе материалов, несколько отличающихся друг от друга. Каждая разновидность свойственна какой-либо стране, где она преимущественно производится и применяется, имеет специфическое наименование. Например, в Америке широкое распространение получил тефлон – это так называемый четвертый фторопласт, а вот японский вариант – это полифон. Итальянская промышленность построена с использованием алгофона, английская прибегает к флюону, а французская – к сорефлону. В Германии материал, наиболее активно используемый в промышленных процессах, носит название гостафлон ТР.

Есть также третий фторопласт, который в разных странах представлен под разными наименованиями: в Японии его знают как дайфлон, а во Франции как волталеф. Американская промышленность применяет кель Ф. Также существует второй фторопласт, фторопласт-40 и сополимер, построенный на совмещении винилиденфторида и тетрафторэтилена. В продаже он обычно обозначается как фторопласт-42.