Фторопласт Ф4: виды, свойства, технические характеристики

Виды:

  • Ф-2 или поливиниленфторид. Иногда выпускается с добавлением модификатора — кобальта, стекловолокна, кокса. В таком случае, к маркировке добавляется буква «М». Обладает большой прочностью, не имеет в составе пластификаторов, стабилизаторов и катализаторов. Поэтому материал нашел свое применение в области трубопроводных систем и создании емкостей для ядовитых жидкостей. Ф-2 легко преобразовывается и может растворяться в нейтральных (апротонных) растворителях.
  • Ф-3 или политрифторхлоридэтилен. Крепкий и плотный материал, который поддается плавлению, смягчается, то есть изменяет форму в процессе прессования и литья.
  • Ф-4 или политетрафторэтилен. Материал, обладающий самой высокой плотностью среди фторопластов и стойкостью к горению. Имеет небольшую пористость, устойчивость к перепадам температуры, высокую гидрофобность. Сейчас производится в нескольких разновидностях.
  • Ф-40 – создан посредством двух полимеров: тетрафторэтилена и этилена. Может выпускаться в двух видах.

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 относится к группе углеводородов, имеет полимерную структуру. Он может содержать в своем составе от 1-го до 4-х атомов фтора, что определяет его технические и химические характеристики. В процессе синтеза образуется белый, легко комкующийся порошок, который прессуется и спекается под воздействием высоких температур.

Фторопласт был открыт в первой половине XX века в США. Способ получения и формула вещества держались в строгом секрете.

В Советском Союзе материал появился в годы второй мировой войны, а в последствии было налажено собственное производство фторопласта. Поначалу он использовался исключительно в промышленных целях, и только в конце XX века стал применяться для производства товаров народного потребления.

Сегодня этот полимер широко применяется в химической промышленности, строительстве, машиностроении, медицине, используется для изготовления высокотехнологичных тканей. Наиболее известным из всех фторопластов является политетрафторэтилен, называемый в России фторопласт-4. В разных странах он имеет различные названия – в США тефлон или галлон, в Европе – гостафлон, флюон и другие.

Содержание:

  1. Марки и технические характеристики фторопласта
  2. Преимущества материала
  3. Сфера применения

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.

Технические характеристики фторопластов        
Название материала Плотность, кг/м3 Температура использования, Cº Удельное сопротивление, Ом*м Растяжение, МПа
Фторопласт-2 1 780 – 45/+150 1 010 – 1 013 44 – 55
Фторопласт-3 2 090 – 2 160 – 195/+190 1 015 – 1 017 35 – 43
Фторопласт-4 2 150 – 2 240 – 260/+160 1 017 – 1 018 16 – 35
Фторопласт-40 1 700 – 200/+200 1 016 27 – 50

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.

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:

  • устойчивость ко многим агрессивным химическим веществам;
  • низкий показатель коэффициента трения;
  • большой температурный диапазон эксплуатации;
  • низкая электропроводность;
  • устойчивость к возгоранию;
  • биологическая инертность;
  • низкий показатель поверхностного натяжения.

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

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

Хорошие конструкционные свойства полимера используют в машиностроении: на авиационных и кораблестроительных предприятиях, в производстве станков и агрегатов.

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

Низкая электропроводность фторопласта с успехом используется в электротехнике.

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.