Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое фторопласт и где он применяется; универсальный материал

Что такое фторопласт и где он применяется – универсальный материал

Свойства полимера

Фторопласт (тефлон) – пластмасса молочного оттенка с хорошими химическими и физическими характеристиками. Используется как в быту, так и в промышленности и технике. Также является конструкционным видом пластмассы и считается отличным изоляционным веществом.

Сначала было понятие «тефлон» – запатентованная марка компании DuPont. Эта корпорация считается лидером химического производства в США. «Политетрафторэтилен» – незарегистрированное наименование. «Фторопласт – 4» – техническое наименование.

Фторопласт открыл ученый Рой Планкеттом из Америки в апреле 1938 года. Через три года фирме Kinetic Chemicals (где работал создатель) выдали документ на тефлон, а еще спустя восемь лет она стала частью корпорации DuPont.

В Российской федерации вещество появилось во время Второй Мировой. Особенно фторопласт был незаменимым в строительстве военной техники. Его выдавали с позволения КГБ в малом количестве.
Что такое фторопласт мы разобрались. Теперь поговорим о его свойственных характеристиках и и о том, где он применяется.

Физические свойства

Тефлон имеет белую окраску. По своим свойствам похож на парафин. Его плотность составляет от 2.18 до 2.21 г/см 3 по стандарту. Морозо- и теплостойкий. При высокой температуре сохраняет свою эластичность и гибкость.

Имеет невысокую поверхностную натяжку и адгезию. Не намокает от жировых продуктов, жидкости и большинства растворителей. Почти не поглощает воду. Удерживает ультрафиолет. Фторопласт довольно жидкий и мягкий материал, который применяется в больших изделиях в малом количестве.

Универсальный полимер

Химические характеристики

Преобладает перед большинством синтетических и металлических материалов. Сохраняется при воздействии кислот и щелочей. Его структура может деформироваться от жидких сплавов щелочных металлов, фтора или трифторида хлора.

Создание полимера

Изготовление такого вещества имеет 3 этапа:

  • образование фтордихлорметан способом обмена молекул галогена на фтор;
  • образование тетрафторэтилена пиролизом фтордихлорметан;
  • полимеризация фторопластового порошка.

Производится несколько моделей такого порошка. Конструкции из фторопласта (ф-4) делают тремя способами:

  • холодным прессованием и запеканием при высокой температуре;
  • экструзией;
  • прессования водой.

Фторопласт это универсальный полимер

Применение

Если вас интересует, где применяется фторопласт, то он встречается в следующих сферах:

  • электротехническая, химическая, пищевая, нефтяная и газовая промышленность;
  • в медицинской сфере;
  • транспортное, атомное и военное строение;
  • атомная энергетика;
  • изготовление конструкций;
  • авиация;
  • мостостроение.

С помощью употребления фторопласта при изготовлении противопригарной посуды (ТЕФАЛЬ), он стал очень популярным.

Применение в промышленности и технике

Данный полимер применяют в качестве:

  • различных видов теплостойких прокладок;
  • материала для тканевых полотен;
  • мешковых мембран;
  • очистительные приборы;
  • автомобильных деталей;
  • насосных систем и мешалок;
  • элементозапорных клапанов;
  • технических материалов высоких частот.

Области использования полимера

  • ректификационные колонны;
  • сильфоны;
  • трубопроводы;
  • аппаратуру;
  • сальниковые набивки;
  • плиты для облицовки.

Фторопластовая пленка применяется при производстве:

  • конденсаторов;
  • проводков;
  • кабельных установок;
  • пазов электромашин;
  • изоляции катушек.

Также благодаря своим химическим свойствам, вещество называют Фторопластовым Уплотнительным материалом. Еще оно является смазывающим элементом.

Негативное влияние

Материал не реагирует с продуктами питания, техникой и водой. Если он окажется в организме, то никакого вреда не принесет.

Читайте так же:
Насадки для шуруповерта своими руками

Вещество может быть опасным в двух ситуациях:

  1. При перегреве полимера.
  2. Во время производства.

В России отсутствуют нормы, которые позволяют производить контроль над производственным загрязнением фторопласта. Это негативно влияет на качество готовой продукции.

Шестеренка из полимера

Итак, из всего вышесказанного можно сделать вывод, что такое вещество, как фторопласт имеет множество функций, которые положительно влияют на его широкое использование во многих сферах промышленности. Также он практически безвреден для человеческого здоровья, то есть является экологически безопасным для его эксплуатации. Посмотрите вокруг: много вещей в нашей среде изготовлены без наличия фторопласта в своем составе?

Наверное, немного. Этот материал является практически незаменимым на сегодняшний день. Надеемся, наша статья дала вам исчерпывающий ответ о том, что такое фторопласт.

Особенности фторопласта Задумали применять фторопласт в строительстве? Тогда узнайте, какой плотностью обладает этот материал , эта информация может вам пригодиться.

Если вы хотите хранить свои продукты в надежных емкостях, то присмотритесь к изделиям из поликарбоната , мы расскажем, чем они хороши.

Фторопласт свойства и характеристики

Фторопласт стержни листы свойства и характеристики

Фторопласт Ф4 по своим характеристикам является самым прочным полимером в мире, который состоит из соединения атомов углерода и фтора. Именно поэтому по многим свойствам фторопласт превосходит даже драгоценные металлы.

Основные физико-химические свойства и характеристики фторопласта

Фторопласт обладает уникальными физико-химическими свойствами и характеристиками:

Не окисляется и не подвержен коррозии.

Обладает высокой плотностью и стойкостью.

Фторопласт-4 отмечен в книге рекордов Гиннеса как самый скользкий материал, что открывает полимеру широчайшие возможности в машиностроительной отрасли и в транспортной промышленности.

Фторопласт-4 (он же Тефлон, Политетрафторэтилен ПТФЭ) инертен по отношению к химически агрессивным средам.

Обладает очень низким коэффициентом трения.

Термостоек — рабочая температура от -269°С до +260°С.

Отличный диэлектрик.

Не впитывает воду.

Срок службы более 20 лет.

По видам фторопласт Ф4 является самым востребованным по отношению к маркам Ф-2, Ф-3.

Тефлон был открыт в 1938 году химиком Роем Планкеттом, работающим в американской корпорации Kinetic Chemicals. Ученый случайно обнаружил, что газообразный тетрафтор-этилен, закачанный в баллоны под давлением, полимеризовался в порошок, обладающий уникальными свойствами. Патент на этот полимер был выдан в 1941 году. А 8 лет спустя Kinetic Chemicals стала подразделением мирового химического гиганта DuPont. В СССР о политетрафторэтилене узнали во время второй мировой войны, когда советские техники разобрали танк производства США и обнаружили в его башенном механизме большое белое кольцо из фторопласта.

Благодаря своим характеристикам, физико-химическим, механическим и электрическим свойствам, фторопласт используется повсеместно, детали и изделия из этого пластика применяют во всех сферах, от космической промышленности, медицины, судостроения, до бытовых изделий.

Производство фторопласта-4 (Ф-4) осуществляется из сырья на основании ГОСТ 10007-80 в три этапа:

  • получение хлордифторметана по реакции Свартса;
  • из хлордифторметана путем пиролиза получают тетрафторэтилен;
  • в результате полимеризации тетрафторэтилена образуется фторопластовый порошок.
Читайте так же:
Схема подключения двойного выключателя legrand

Для производства заготовок в виде фторопласта листового (пластины), стержней (кругляк) применяется способ холодной прессовки и дальнейшего спекания при температуре 365°C. Прессование производится на прессах с гидравлическим приводом, работающих с давлением 350 кгс/см2. Затем из заготовок путем механической обработки в дальнейшем изготавливаются различные изделия. Фторопласт можно обрабатывать практически любым механическим способом – сверлением, шлифованием, фрезерованием, точением. Детали могут целиком состоять из фторопласта, или им покрывают только поверхность изделия для улучшения антифрикционных свойств.

Порошок фторопластвый для производства заготовок

Технология производства фторопласта-4 (политетрафторэтилен) является наиболее технически востребованной и отработанной для современной промышленности.

Виды фторопласта

  • фторопласт-4 (Ф-4) Политетрафторэтилен ПТФЭ;
  • фторопласт-3 (Ф-3) Политрифторхлорэтилен;
  • фторопласт-2 (Ф-2) Поливинилиденфторид;
  • сополимеры.

Фторопласт-4 обладает наиболее высокой плотностью, термической и химической стойкостью, его чаще всего используют в промышленности и в быту.

Производство фторопласта (Ф-4) с различными модификациями

Готовая продукция в форме плит, пластин, листов, лент, стержней, труб выпускаются на основании указанных выше технических условий (ТУ)

Каждый модифицированный вид обладает определенными свойствами, однако из практики самые востребованными являются марки Фторопласт Ф4 и Фторопласт черный Ф4К20 с повышенной плотностью для фрикционных механизмов, где присутствует трение.

Фторопласты

Фторопласты (фторпопимеры, фторлоны) — это общее техническое наименование фторсодержащих полимеров. Такие пластики являются одними из самых уникальных полимерных материалов, изделия из которых встречаются и в промышленности, и в быту, и в других самых неожиданных местах. Фторсодержащих полимеров существует большое разнообразие, однако для простоты употребляют общее наименование «фторопласт». Чаще всего эту группу полимеров, ввиду их некоторых ценных свойств, применяют в качестве уплотнительного материала, сырья для изготовления конструкционных деталей, а также для получения антипригарного покрытия.

Фторопласты, как правило, обладают широким диапазоном эксплуатационных температур, некоторые марки можно применять от минус 269 градусов С до 260 градусов С, то есть диапазон применения превышает 500 градусов. В зависимости от марки фторопласты обладают плотностью от чуть ниже 2000 кг/куб.м до 2400 кг/куб.м, что является достаточно высокими значениями для пластмасс.

Изображение типичных фторопластовые изделий

Рис.1. Типичные фторопластовые изделия.

Физико-механические, химические и прочие характеристики рассматриваемого материала обычно гораздо более высокие, чем у крупнотоннажных полимеров. Этот факт позволяет применять фторопласты в химической, медицинской и прочих высокоответственных областях знаний и индустрии. Переработка таких полимеров обычно производится либо механически на различном обрабатывающем оборудовании, либо путем прессования. Наиболее используемые для прочих полимеров методы переработки, такие как литье под давлением, экструзия или выдувное формование, для фторопластов из-за их специальных свойств применяется крайне редко, лишь для отдельных подходящих марок.

Из фторопластов производят совершенно различные по внешнему виду и свойствам изделия и полуфабрикаты. Сам материал может предстать в виде обычной на вид пластмассы, жесткого пластика, резиноподобного эластомера и тд.

История

Считается, что первый фторопласт был получен в начале 20 века в США, однако достоверных сведений о методе производства, химической формулы и свойствах этого вещества в литературе не приводится. В СССР фторполимеры впервые поступили из-за рубежа в период второй мировой войны. После нее было оборудовано первое отечественное производство этого полимера.

Читайте так же:
Сталь для кухонного ножа какая лучше

На сегодняшний день различные фторопласты в больших количествах используются в химической и строительной индустриях, машиностроении, медицинской отрасли. Также фторсодержащие полимеры применяют для выпуска высокотехнологичных волокон и специальных тканей. Наиболее часто используемым типов фторопласта считается политетрафторэтилен (ПТФЭ) или фторопласт-4, который также называют коммерческими марками: тефлон, галлон, гостафлон, флюон и т.д.

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.

Свойства фторопластов

Фторопласты, как было сказано выше, могут обладать широкой гаммой различных особенностей и предстать как в виде пластмасс различного вида, так и в виде термоэластопластов. По отношению к растворителям они могут быть как растворимыми, так и нерастворимыми, набухающими или ненабухающими полимерами.

Применение рассматриваемых материалов обусловлено комплексом ценным свойств, которым обладают те или иные марки. Среди таких полезных особенностей фторопластов нужно отметить крайне высокую химическую стойкость, теплостойкость и морозостойкость. Кроме того, многие фторполимеры обладают очень низким коэффициентам трения, что незаменимо при применении в узлах и механизмах, а также отличные диэлектрические характеристики при различных условиях и совсем небольшое водопоглощение.

Фторопласты также обладают рядом недостатков, среди которых невысокая прочность в сравнении с инженерными или конструкционными термопластичными полимерами, высокую степень ползучести этих материалов. Кроме того, не нужно забывать, что подавляющее число фторполимеров очень дороги.

Применение

Описанные выше свойства фторопластов сделали их незаменимыми материалами для многих индустрий и применений. Мировой выпуск и использование фторсодержащих пластиков, полуфабрикатов и изделий из них постоянно растет, а количество типов применений увеличивается.

Читайте так же:
Можно ли стирать хоккейные краги

Из фторопластов производят, в том числе, широкий ассортимент продуктов со специальными свойствами, например:

— изделия, способные выдержать радиационное облучение в течение долгого времени;

— особопрочные волокна, по некоторым характеристикам превосходящие прочностные качества аналогов из высоколегированных сталей;

— покрытия с высокой стойкостью к коррозии почти непроницаемые для воды и прочих коррозионных агентов и действию атмосферных факторов;

— пленки с недостижимыми для других пластмасс и неполимерных материалов показателями морозостойкости и диэлектрическими характеристиками;

— каучуки для использования в критических условиях.

Изображение ФУМ-ленты и нити – популярнейшие уплотнительные материалы

Рис.2. ФУМ-лента и нить – популярнейшие уплотнительные материалы

Наиболее распространенные фторопластики применяются следующим образом:

Фторопласт-2 применяется, в частности, для производства трубопроводов и сосудов для хранения химикатов. Свойства фторопласта-3 дают возможность использовать его как компонент антикоррозийных покрытий. Самый распространенный материал фторопласт-4 используют в уплотнениях, в том числе строительных, фрикционных деталях, а также в медицине, фармацевтике, энергетике, станко-, автомобиле- и самолетостроении. Знамениты антипригарные покрытия из Ф-4 под названием «тефлон» в пищевой промышленности (на сковородах и прочей посуде), кроме того в той же индустрии он используется для нанесения на трубы и насосов по транспортировке пищевых жидкостей.

Экология и воздействие на здоровье

Все наиболее употребляемые марки фторопласты полностью безопасны для человека и других живых организмов. Помимо этого, известны свойства фтополимеров превосходно совмещаться с живыми тканями, в том числе не давать иммунологических реакций у человека. Такие характеристики фторопластов открывает им дорогу как материалам, пригодным для изготовления медицинских протезов и имплантов.

Также фторопласты, особенно Ф-4, активно применяются в стоматологии, сердечно-сосудистой хирургии и прочих направлениях медицины. Из них изготавливают искусственные клапаны сердца и кровеносные сосуды. Всё больше полимер замещает дорогостоящий титан, использующийся ранее для производства протезов в большинстве случаев. Применения фторопласта в медицине все время расширяются.

С точки зрения экологии рассматриваемые пластики не очень отличаются от прочих полимеров. Химические свойства фторопластов говорят об их еще большей инертности, чем, например, у полиолефинов. С точки зрения химического загрязнения, они не приносят окружающей среде никакого вреда. Проблема загрязнения природы и прежде всего водных ресурсов фторполимерами также остро не стоит, ввиду небольшого объема производства фторопластов по сравнению с крупнотоннажными полимерами.

Вторичная переработка таких полимеров также затруднена не только по причине их трудной перерабатываемости, но и из-за фактора, описанного выше. Затруднительно собрать и отсортировать достаточное большое для вторичной переработки количество фторопласта, однако работы в этом направлении ведутся и на рынке уже присутствуют различные марки вторичных фторопластов и изделия из них.

Фторопласт

Фторопласт — техническое название политетрафторэтилена — в СССР и РФ. За рубежом принято называть «тефлон» [источник не указан 128 дней] . Полимерный материал, получаемый химическим путём. Фторопласт содержит атомы фтора, благодаря чему имеет высокую химическую стойкость. Плохо растворяется или не растворяется во многих органических растворителях, не растворим в воде и не смачивается ею.

Читайте так же:
Разновидности лампочек для люстр

Фторопласты характеризуются широким диапазоном механических свойств, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой электрической прочностью, низким коэффициентом трения, низкими значениями износа; стойки к действию различных агрессивных сред при комнатной и повышенной температуре, атмосферо-, коррозионно- и радиационностойки, слабо газопроницаемы, не горючи или самозатухают при возгорании. Очень высокая нагревостойкость (до 300 °С). Материал обладает хладотекучестью.

Содержание

Получение

В результате полимеризации Фторопласт-4 получается в виде белого порошка, затем прессуется и спекается при температуре 375 °С. Можно проводить закалку. [1]

Примеры фторопластов

    , -[-CF2-CF2-]n— , патент на материал под названием «Teflon» принадлежит компании «DuPont»;
  • PFA, патент принадлежит «DuPont» под названием «Teflon»;
  • FEP фторированный этилен-пропилен, патент принадлежит «DuPont» под названием «Teflon»;
  • ETFE, сополимер ТФЭ с этиленом, -[-CF2-CF2-CH2-CH2]n— , коммерческие названия: «Tefzel» («DuPont»), «Fluon» («Asahi Glass») ;
  • PVF, -(CH2CHF)n— , коммерческое название «Tedlar» («DuPont»);
  • ECTFE или PCTFE, Политрифторхлорэтилен, коммерческие названия: «Halar» (Solvay), «Kel-F» и др.; , -(CH2CF2)n— , коммерческие названия: «Kynar» (Arkema), «Solef» (Solvay);
  • FFKM, коммерческие названия: «Kalrez» (DuPont) и «Tecnoflon» (Solvay);
  • FPM/FKM, коммерческие названия: «Viton» (DuPont) и «Tecnoflon» (Solvay);
  • гексафторпропилен (Hexafluoropropylene), CF3CF=CF2.

Кристаллический сополимер этилена с тетрафторэтиленом (ETFE, Tefzel, Aflon, Hostaflon — за рубежом), обладающий рядом свойств, отличающих его от ПТФЭ: более высокой механической прочностью, твердостью, упругостью, износостойкостью, отсутствием ползучести под нагрузкой, самой высокой из всех фторопластов радиационной стойкостью, способностью перерабатываться в изделия обычными для термопластов методами экструзии, пресс-литья, литья под давлением и т. д.

Изменяя в широких пределах условия полимеризации, можно получать фторопласт с различной молекулярной массой и вязкостью расплава 103—108 Па·с. Разработаны и выпускаются промышленностью несколько марок фторопласта-40 (см. таблицы [какие?] ), различающихся свойствами и методами переработки.

Механические свойства фторопласта-40 меньше зависят от температуры, чем фторопласта-4 (ПТФЭ) и фторопласта-4МБ. При определении предела прочности образец фторопласта-40 не разрушается при нагрузке 9,8 кН, при нагрузке 19,6 МПа деформация составляет не более 5 %. По механическим свойствам Ф-40 уступает только ПВДФ (фторопласт-2, фторопласт-2М).

По теплостойкости фторопласт-40 находится на одном уровне с фторопластом-4МБ, немногим уступая фторопласту-4. Он выдерживает длительный нагрев (более 1000 ч) при 200 °C без изменения свойств. Кратковременно, в особых случаях, допускается температура эксплуатации 250 °C.

По химической стойкости ко всем известным агрессивным средам фторопласт-40 почти не уступает ПТФЭ: не растворяется в органических растворителях, стоек к концентрированным кислотам, щелочам, окислителям. Так, при кипячении в 98 % азотной кислоте или 40 % растворе едкого натра не наблюдается изменение предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве, а набухаемость в 98 % азотной кислоте не превышает 1,0-1,5 %

Пленка из фторопласта-40 атмосферостойка и грибостойка. Этот факт в последнее время активно используется при строительстве спортивных крыш и стен сооружений во всем мире, включая олимпийский «Водяной куб» в Пекине.

Радиационная стойкость фторопласта-40 в 100 тысяч раз выше, чем у фторопласта-4 (ПТФЭ). По электрическим свойствам фторопласт-40 несколько уступает ПТФЭ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector