Овен по гороскопу. Если бы астрологические характеристики приписывали вещам, тефлон характеризовали бы, как стойкий, упорный, горячный. В этом есть доля правды.

«Родился» материал тефлон 6-го апреля 1938-го года в ходе опытов Роя Планкетта. В те поры он работал в лаборатории DuPont. К 21-му веку эта американская компания подошла со званием одной из крупнейших в мире в области химического производства.

На фото Рой Планкетт, учёный, открывший тефлон

Рой Планкетт взялся изучать свойства фреонов. Так именуют соединения метана с этаном, в которых на место встают или . Тефлон из фреонов вышел случайно. Узнаем как.

Что такое тефлон?

По науке герой именуется политетрафторэтиленом. в его молекулах заменен фтором. Формула тефлона: — СF 4 . Материал получен заморозкой под давлением тетрафторэтилена с формулой С 2 F 4 . Получился порошок, напоминающий измельченный воск. Его-то и нарекли тефлоном.

Фторопласт – второе имя тефлона, применимое и к прочим полимерам, в состав коих входит фтор. По сути, это пластмассы. Тефлону среди фторопластов присвоен порядковый номер 4. В Англии, материал кличут фуболом.

На фото тефлоновые детали

Итальянцы называют тефлон альгофлоном, а японцы полифлоном. Французы употребляют понятие сорефлон. Даже в США есть второе название материала – галлон. Лишь в «прижилось» первоначальное название. Производить тефлон в промышленных масштабах, кстати, начали уже через 2 года после открытия Роя Планкетта.

Свойства, описание и особенности тефлона

Свойства тефлона , во многом объясняются его принадлежностью к пластмассам. Выделяется материал из них особопрочным соединением атомов с фтором.

Последние как бы прикрывают первые, обеспечивая устойчивость политетрафторэтилена к спиртам, сложным эфирам, и кетонам. Под последними понимают органику, в которой к карбонильной связке присоединены 2 углеводородных радикала.

Теперь, о реакциях, в которые покрытие тефлон вступает. Под давлением и нагревом возможно взаимодействие с флюоритами. В ряд минералов группы входят фтор и хлор. С ними-то и запускается реакция.

Общая же формула может быть, к примеру, такой: — СаF 2 . Набирать массу тефлон начинает лишь при обработке хладагентами. Взаимодействие с фреоном, к примеру, увеличивает вес героя статьи на 4-10%. Процесс обратим.

Взаимодействие тефлона возможно и с металлами щелочного ряда. Они располагаются в 1-ой группе таблицы . Следовательно, разговор идет о унуненнии, и . Реакция тефлона с ними незначительна. Меняется цвет героя статьи. Из белого он становится коричневым.

Купить тефлон стремятся не только благодаря практически универсальной устойчивости к химии, но и такой же стойкости по отношению к погодным условиям, свету, воде. Так, гигроскопичность, то есть способность вбирать в себя влагу, у героя статьи равна нолю. Материал можно хранить в воде.

Сковорода с тефлоновым покрытием

Нейтральность тефлона касается и физиологических параметров. Полимер вводили в живые ткани. Импланты были приняты ими не хуже титановых. Значит, сковорода с тефлоновым покрытием не несет угрозы здоровью даже при отщеплении частиц напыления и их смешивании с пищей.

Документально безопасность героя статьи подтверждена допуском от Комитета пищевой и лекарственной промышленности Соединенных Штатов и Федерального союза оптовой и внешней торговли . Последняя страна, как и США – лидер мирового производства тефлона.

Ряд независимых экспертов с заключениями FDA и BGA не согласен. Химики замечают, что на заводах DuPont персонал, работающий с тефлоном, обязывают защитные .

Это рассматривается как указание на токсичность материала. Особенно канцерогенны летучий или жидкий тефлон . Испаряться вещество должно при температуре от 270-ти градусов.

Однако, низкокачественный тефлон, замечают , разлагается и при 200-от по шкале Цельсия. Но, вернемся к доводам официальных исследовательских центров.

Так, эксперты Всемирной организации здравоохранения доказали опытным путем, что 25-процентная добавка тефлона от общей массы пищи безвредна для . На производстве получают больше испарений, поэтому и носят .

Говорящие о вреде тефлона ссылаются на способность накапливаться в крови петрофтороктановой . Это канцероген, входящий в состав героя статьи. О способности соединения накапливаться в тканях заявили калифорнийские химики.

Они исследовали беременных женщин. Цель изучения не была связана с тефлоном. Однако, обратило на себя внимание присутствие в крови женщин той самой тетрофтороктановой .

Стали расспрашивать дам о питании, способах готовки. «Всплыли» мультиварка-тефлон , сковороды и противни с ним. В общем, вопрос безвредности политетрафторэтилена спорен. Перейдем к объективному.

У тефлона самый низкий среди веществ коэффициент трения. Это не только сковороды уберегает от износа, но и детали многих машин. В них используется смазка с тефлоном .

Полироль с тефлоном для автомобилей

Она добавляется, к примеру, в автомобильные масла. Можно купить и полироль с тефлоном. Политетрафторэтилен содержится в десятках торговых позиций. Сковороды да мультиварки – лишь вершина «айсберга». Спустимся к подножью.

Применение тефлона

Тефлоновые сальники – часть гидравлических систем и трубопроводов. Подшипники с героем статьи используются в авиационной технике и станкостроении.

Материал пригождается в узлах, подвергающихся большим нагрузкам, а следовательно, и износу. Как и сковороды, подшипники с тефлоном лишь покрыты им. Внутри деталей – металл, как правило, это .

В строительстве пластины из фторопласта – элементы эстакад, мостов и путепроводов. Они состоят из пролетов. Для надежности конструкций требуется возможность их смещения. Это особенно важно в сейсмоактивных местностях.

Тефлоновые изделия

Скольжение по тефлону позволяет пролетам откликаться на вибрации. Поэтому же пластины фторопласта используют в местах крепления балок перекрытия в некоторых высотных зданиях.

Успешные эксперименты по вживлению тефлона в организм позволили использовать политетрафторэтилен в качестве составной протезов. Искусственные сосуды, и вовсе, полностью состоят из героя статьи. Отменно из тефлона получаются и клапаны . Понемногу тефлон вытесняет из сферы протезирования титан.

Последний тяжелее политетрафторэтилена, что уже накладывает ряд ограничений на жизнедеятельность людей с металлическими имплантами. К тому же, у тефлона лучше звукопроводимость. Это пригождается, к примеру, в слуховых аппаратах.

В пищевой промышленности тефлон покрывает трубопроводы и сальники в насосах. Последние по первым перекачивают растительные , жиры, молоко и эмульгатор лецитин.

Так что, если герой статьи токсичен, грешить на присутствие вещества в крови нужно не только из-за домашних сковородок. С другой стороны, широкое применение тефлона в пищевой промышленности успокаивает.

Тефлоновое покрытие автомобиля

Вряд ли производители станут травить население, среди которого есть их дети, родители, друзья. К тому же, тефлоновое покрытие не из самых дешевых. Использование материала связано с его плюсами, которые перевешивают цену.

В химической промышленности тефлон тоже выстилает трубопроводы. Покрывать политетрафторэтиленом все невыгодно. Слой тефлона имеется лишь в трубопроводах, по которым перегоняют химическиагрессивные жидкости.

Стойкость к ним доказывает и использование героя статьи в атомных реакторах колонного типа. Колонным он назван из-за цилиндрической формы агрегатов.

Применяют политетрафторэтилен и в электротехнических приборах. В большинстве материал служит диэлектриком. Так именуют субстанции, блокирующие ток.

Утюг с тефлоновым покрытием эксплуатирует антипригарные свойства пластика. Это препятствует порче нежных и чувствительных к жару материй. Не остается и нагара, типичного для металлических подошв .

Утюг с тефлоновым покрытием

Минусом политетрафторэтилена на утюгах является то же, что и на сковородах. Гладильная доска с тефлоном тоже в списке. Покрытие легко царапается. На одежде бывают твердые и острые элементы, к примеру, пайетки, пуговицы.

Вещи с ними приходится гладить другими утюгами и на других досках. Соответственно, можно иметь технику с политетрафторэтиленом. Но, гладильная доска «Ника» тефлон будет в списке лишь вспомогательной, дополнительной.

Уязвимость героя статьи в плане царапин ставит потребителей перед вопросом: — «Тефлон или керамика ?» Последняя терпит больший нагрев, почти до 500-от градусов и экологичнее, ведь состоит из песка, камня и прочих природных компонентов.

Гладильная доска с тефлоновым покрытием

Однако, резкие перепады температур керамика не терпит. Многие привыкли засовывать еще раскаленную посуду в раковину под струю воды. Керамическое покрытие потрескается, как и при опускании в сковороду замороженного мяса.

А вот утюги, да гладильные доски с керамикой – отличный . Гладить замороженную одежду в голову никому не приходит, как и мыть технику под проточной водой. При этом, керамика в разы тверже тефлона, устойчивее к царапинам.

Керамикой не покрыть одежду. Каменный материал тяжелый. А вот ткань-тефлон существует. Как и в прочей продукции, политетрафторэтилен – лишь покрытие материи. Такую часто используют в комплектах для спорта и активного отдыха.

Технологи пользуются легкостью тефлона и его водоотталкивающими свойствами. Ветер ткань с покрытием тоже способна задержать. Отсюда не только красивые, но и теплые одеяния для горнолыжников, альпинистов.

Скатерть с тефлоном не впитывает воду

Ткань с политетрафторэтиленом находит применение и на кухне. Скатерть с тефлоном отталкивает жиры, пыль, вино подобно покрытию на сковородках. Жидкости собираются в капельки, вместо того чтобы впитываться.

Пыль ложится тонкой пленкой на поверхности, а не застревает меж волокнами материи. В итоге, можно протереть скатерть губкой, а не замачивать и застирывать, выгоняя загрязнения из глубин ткани.

Цена тефлона и отзывы о нем

Стоимость тефлона зависит от вида продукции и толщины покрытия на ней. Соответственно, откидываем основу, остается лишь пленка из политетрафторэтилена. Ее цену и узнаем. Рулон, напоминающий скотч шириной 8 сантиметров и длиной 8 метров стоит 300-400 рублей при толщине пленки в 0,1 миллиметра.

Зависит цена тефлона и от присутствия в нем наполнителей. Стекловолокно, к примеру, увеличивает твердость пластика. Добавляют в тефлон и порошок стали, графит, .

Наполнители меняют свойства политетрафторэтилена. Поэтому, выбирая продукцию с ним, рекомендовано ориентироваться на состав покрытия. О том, что оно бывает разным, знают единицы.

Эксперты считают, что с сим связано большинство гневных отзывов о тефлоне. Меж тем, нужно лишь правильно подобрать свой вариант. Впрочем, порой, он не связан с тефлоном. Так, на одном из интернет-форумов Diman823 пишет: — «Я тефлоном кузов машины покрыл.

Полируют вручную. Первые недели к машине ни одна пылинка ни липла. Сверкала тачка, как зеркало. Потом начались царапины. Стал выяснять. Говорят, укрепителей для полиролей с тефлоном нет.

Защитное действие тефлонового покрытия от воды

Альтернативой является жидкое , да только вот в моем салоне его не делают. Списался в сети, хвалят. Тефлоном же авто нужно пару раз в месяц полировать. В копеечку вылетает».

Тверичанка тоже прикупила тефлон. Отзыв женщина оставила на «Отзовике». Машину Тверичанка не полировала, сосредоточилась на женских заботах, а именно, на листах для выпечки. Модели из тефлона позволяют делать пирожки да пиццы без смазки противней , легко чистятся, удобны в хранении.

Череду отзывов можно продолжать и продолжать, как и список вещей, в которых тефлон применяется. Однако, официально «тефлон» — покрытие продукции DuPont. Эта компания запатентовала материал.

Прочие используют иные смеси на основе того же политетрафторэтилена. С разнообразием примесей к нему связано и разнообразие отзывов. Не каждое антипригарное покрытие, к примеру, – тефлон. Потребители же ждут от покупки качества DuPont. Вот и конфликт ожидаемого с получаемым.

140 000- 500 000. получают полимеризацией тетрафторэтилена в присутствии пероксидных инициаторов.

В СССР выпускался под торговой маркой «фторлон» . Корпорация DuPont является правообладателем на использование торговой марки тефлон .

Свойства и применение политетрафторэтилена

Политетрафторэтилен (фторопласт-4) представляет собой белый порошок плотностью 2250-2270 кг/м 3 и насыпной плотностью 400-500 кг/м 3 . Молекулярная масса его равна 140 000- 500 000 .

Фторопласт-4 - кристаллический полимер со 80-85% , температурой плавления 327 °С и аморфной части около -120 °С . При нагревании политетрафторэтилена степень кристалличности уменьшается, при 370 °С он превращается в аморфный полимер. При охлаждении политетрафторэтилен снова переходит в кристаллическое состояние; при этом происходит его усадка и повышение плотности. Наибольшая скорость кристаллизации наблюдается при 310 °С .

При температуре эксплуатации степень кристалличности фторопласта-4 составляет 50-70% , теплостойкость по Вика – 100-110 °С. Рабочая температура - от 269 до 260 °С .

При нагревании выше 415 °С политетрафторэтилен медленно разлагается без плавления с образованием тетрафторэтилена и других газообразных продуктов.

Политетрафторэтилен , обладает очень хорошими диэлектрическими свойствами, которые не изменяются в пределах от -60 до 200 °С , имеет хорошие механические и антифрикционные свойства и очень низкий коэффициент трения.

Ниже приведены основные показатели физико-механических и электрических свойств фторопласта-4:

Разрушающее напряжение, МПа при растяжении
незакаленного образца	13,7-24,5
закаленного образца	15,7-30,9
при статическом изгибе	10,8-13,7
Модуль упругости при изгибе, МПа
при - 60 °С	1290-2720
при 20°С	461-834
Ударная вязкость , кДж/м 2	98,1
Относительное удлинение при разрыве , %	250-500
Остаточное удлинение , %	250-350
Твердость по Бринеллю , МПа	29,4-39,2
Удельное объемное электрическое сопротивление , Ом·м	1015-1018
Тангенс угла диэлектрических потерь при 10 6 Гц	0,0002-0,00025
Диэлектрическая проницаемость при 10 6 Гц	1,9-2,2

Химическая стойкость политетрафторэтилена превосходит стойкость всех других синтетических полимеров специальных сплавов, благородных металлов, антикоррозионной керамики и других материалов.

Политетрафторэтилен не растворяется и не набухает ни в одном из известных органических растворителей и пластификаторов (он набухает лишь во фторированном керосине).

Вода не действует на полимер ни при каких температурах. В условиях относительной влажности воздуха, равной 65%, политетрафторэтилен почти не поглощает воду.

До температуры термического разложения политетрафторэтилен не переходит в вязкотекучее состояние, поэтому его перерабатывают в изделия методами таблетирования и спекания заготовок (при 360-380 °С).

Благодаря сочетанию многих цепных химических и физико-механических свойств политетрафторэтилен нашел широкое применение в технике.

Производство политетрафторэтилена

Политетрафторэтилен получают в виде рыхлого волокнистого порошка или белой, либо желтоватой непрозрачной водной суспензии, из которой при необходимости осаждают тонкодисперсный порошок полимера с частицами размером 0,1-0,3 мкм .

Волокнистый политетрафторэтилен

Полимеризацию тетрафторэтилена обычно осуществляют в водной среде, без применения эмульгаторов. Процесс проводят в автоклаве из нержавеющей стали, рассчитанном на давление не менее 9,81 МПа , снабженном якорной мешалкой, системой обогрева и охлаждения.

Автоклав предварительно продувают азотом, не содержащим кислорода, затем в него загружают воду и инициатор.

Ниже приведена норма загрузки компонентов (в массовых частях):

• Тетрафторэтилен – 30
• Вода дистиллированная – 100
• Персульфат аммония – 0,2
• Бура -0,5

По окончании полимеризации автоклав охлаждают, не вступивший в реакцию мономер сдувают азотом и содержимое автоклава направляют на центрифугу. После отделения полимера от жидкой фазы его измельчают, многократно промывают горячей водой и сушат при 120-150 °С.

Технологическая схема процесса получения политетрафторэтилена приведена на рисунке 1.

Тетрафторэтилен из мерника-испарителя 1 поступает в реактор-полимеризатор 3 , предварительно обескислороженный и заполненный до необходимого объема дистиллированной деаэрированной водой из мерника 2 . Перед подачей мономера в реакторе растворяют инициатор - персульфат аммония . Реактор охлаждают рассолом до температуры - 2-4°С и при давлении 1,47- 1,96 МПа начинают полимеризацию. Если после загрузки мономера полимеризация не начинается, то в реактор постепенно малыми порциями вводят активатор процесса - 1 % -ную соляную кислоту . Введение активатора прекращают после начала повышения температуры в реакторе.

Полимеризацию заканчивают по достижении температуры реакционной смеси 60-70 °С и при уменьшении давления в реакторе до атмосферного. Затем реакционная масса самотеком поступает в приемник суспензии 5 , где удаляется маточник, а суспензия политетрафторэтилена с частью маточника, при перемешивании насосом передается в приемник пульпы 6 . Далее включается в работу система репульпатор 7 - коллоидная мельница 8 , в которой производится непрерывная многократная отмывка и размол частиц полимера в суспензии. Соотношение твердой и жидкой фазы в репульпаторе составляет 1: 5 . Влажный продукт поступает в пневматическую сушилку 9 (температура сушки полимера 120 °С). Сухой политетрафторэтилен рассеивают на фракции с разной степенью дисперсности и передают на упаковку.

Дисперсный политетрафторэтилен получают полимеризацией тетрафторэтилена в водной среде в присутствии эмульгаторов - солей перфторкарбоновых или моногидроперфторкарбоновых кислот. В качестве инициатора применяют пероксид янтарной кислоты . Процесс проводят в автоклаве с мешалкой при 55- 70 °С и давлении 0,34-2,45 МПа . В результате полимеризации образуется полимер с частицами шарообразной формы. Полученную водную дисперсию концентрируют или выделяют из нее полимер в виде порошка. При получении водной суспензии, содержащей 50-60% полимера, в нее вводят 9-12% для предотвращения коагуляции частичек полимера.

Дисперсный политетрафторэтилен (фторопласт-4Д , или фторлон-4Д) выпускается в виде тонкодисперсного порошка (от 0,1 до 1 мкм), водной суспензии, содержащей 50-60% полимера, и суспензии, содержащей 58-65% полимера (для изготовления волокна).

Список литературы:
Коршак В. Б. Прогресс полимерной химии. М., Наука, 1965, 414 с.
Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. Изд. 2-е. М. - Л., Химия, 1966. 768 с.
Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Л., Химия, 1977. 367 с.
Кузнецов Е. В., Прохорова И. П., Файзулина Д. А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластмасс на их основе. Изд. 2-е. М., Химия, 1976. 108 с.
Получение и свойства поливинилх лор ид а/Под ред. Е. Н. Зильбермана. М., Химия, 1968. 432 с.
Лосев И. Я., Тростянская Е. Б. Химия синтетических полимеров. Изд. 3-е. М., Химия, 1971. 615 с.
Минскер К. С., Колесов С. В., Заиков Г. Е. Старение и стабилизация полимеров на основе винилхлорида. М., Химия, 1982. 272 с.
Хрулев М. В. Поливинилхлорид. М., Химия, 1964. 263 с.
Минскер /С. С, Федосеева Г. 7. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. М., Химия, 1979. 271 с.
Штаркман Б. Я. Пластификация поливинилхлорида. М., Химия, 1975. 248 с.
Фторполимеры/Пер. с англ. Под ред. И. Л.Кнунянца и Б. А. Пономаренко. М., Мир, 1975. 448 с.
Чегодаев Д. Д.., Наумова 3. К, Дунаевская Ц. С. Фторопласты. М.-Л.,Госхимиздат, 1960. 190 с.

Само по себе слово «Тефлон» (Teflon) — это зарегистрированный товарный знак фирмы DuPont (США).

Непатентованное название этого материала Политетрафторэтилен (ПТФЭ, PTFE).

В России (СССР) его традиционное техническое и торговое наименование Фторопласт (Фторопласт-4)

Выпускается по ГОСТ10007-80. Его химическая формула (CF2-CF2)n.

Политетрафторэтилен был открыт ученым-химиком Роем Планкеттом в далеком 1938 году совершенно случайно. Закаченный в баллоны газ (тетрафторэтилен), под давлением полимеризовался в белый порошок, при изучении свойств которого, ученым с удивлением были обнаружены уникальные свойства полученного вещества. Спустя несколько лет компании Kinetic Chemicals, где работал ученый, был выдан патент на Тефлон, а в 1949 году данная фирма стала подразделением знаменитой американской компании DuPont. В мире есть достаточно много зарегистрированных торговых наименований этого материала: Polyflon M (Япония), Hostaflon TF (Германия), Fluon G (Англия), Gaglon, Soreflon (Франция), Algoflon F (Италия).

Фторопласт (Тефлон), сам по себе, выпускается заводами в виде белого порошка различной фракции. Для изготовления изделий из него материал прессуют, изготавливают на его основе водную суспензию, затем спекают при разных температурных режимах. Из порошка получают всевозможные заготовки (стержни, втулки, диски), трубы и трубки различной длины и диаметров. Водным раствором (суспензией) пропитывают различные ткани, наносят на металлические и иные покрытия. Современное использование Фторопласта (Тефлона) находит применение во многих отраслях промышленности из-за своих уникальных свойств.

Свойства фторопластов

Немного разобравшись в торговых названиях и истории происхождения, давайте обратим внимание на уникальные свойства фторопласта (остановимся на российском наименовании материала). Данный полимер имеет особенно сильную связь в структуре молекул атомов углерода и фтора, что предопределяет огромный набор уникальных как физических, так и химических свойств не характерных для других пластмасс и прочих материалов.

Фторопласт имеет особенно высокую устойчивость к воздействию практически любых химических сред, в том числе и агрессивных, таких как кислоты и щелочи, превосходными анти адгезионными свойствами, является прекрасным диэлектриком, имеет низкий коэффициент скольжения и способен не терять данные свойства в широком диапазоне температур. Для достижения наилучших прочностных параметров: твердости, износостойкости, теплопроводности во фторопласт добавляют различные наполнители. Такие композиции позволяют использовать материал в самых широких областях промышленности и сельского хозяйства.

Области применения фторопласта

В связи с тем, что фторопласт обладает уникальными физическими и химическими свойствами, его использование становится незаменимым во многих областях. Материал очень активно и успешно используют в пищевой промышленности, фармацевтике, медицине, строительстве, авиастроении, радиоэлектронике, энергетике и других важных отраслях промышленности, осваивая все новые и новые способы и методы работы фторопласта. Вот некоторые примеры.

— Абсолютная инертность ко всем пищевым и биологическим средам позволяет использовать изделия из фторопласта или его частей в любом оборудовании, как вспомогательный материал при различных температурных воздействиях от глубокой заморозки до экстремальной термообработки продуктов. Также используют в трубопроводах для перекачки пищевых масел, в качестве антипригарных материалов в виде лакотканей, сеток и специальных покрытий посуды.

— В медицине успешно применяется для изготовления протезов, изготавливают искусственные сердечные клапаны и сосуды кровеносной системы благодаря совместимости с человеческим организмом. Свойства фторопласта, по сравнению с применением в этой отрасли металлических составляющих, помогли преодолеть ограничения в последующей жизнедеятельности человека.

— В машиностроении, транспортном производстве и авиастроении хорошо себя зарекомендовали конструкционные свойства фторопласта. Благодаря композиционным фторопластам широко используется в узлах, подвергающихся высокой нагрузке в качестве подшипников и элементов скольжения, покрытия металлических оснований конструкций. Фторопласт вводят в состав смазочных материалов, где он образует защитную пленку и предотвращает некоторое время износ деталей. Фторопласт не заменим в качестве уплонителей и сальников трубопроводов и гидросистем высокого давления. Заготовки из фторопласта легко подвергаются механической обработке и могут принимать любую по сложности необходимую форму.

— В химической отрасли, в основном, фторопласт, благодаря своим уникальным свойствам не реагировать с агрессивными химическими средами и жидкостями, применяется для изготовления деталей запорной арматуры, покрытия емкостей любого объема, футеровке поверхностей, изготовления элементов трубопроводов и сосудов, уплотнительных колец и прокладок.

— Широкое применение фторопласт нашел в строительстве сложных конструкций и сооружений таких как мосты, путепроводы, эстакады. Особенно в районах с сейсмической активностью. В данных объектах используются прокладки в местах опирания балок, в местах установки колонн на фундаменты для создания «подвижности» частей.

— Благодаря уникальным диэлектрическим свойствам, фторопласт с успехом применяется в электротехнике, электронике, кабельной промышленности и приборостроении. Изоляционные материалы используются в различного рода конденсаторах, плат и катушек. Особенно важно, что примененные частей и изделий из фторопласта позволяют использовать узлы приборов в различных атмосферных условиях и противостоять воздействию агрессивных сред.

— Современная легкая промышленность, особенно в производстве пошива спортивной одежды и одежды для активного отдыха, в последнее время, так же активно использует тончайшие фторопластовые пористые пленки. Данные виды тканей способны с одной стороны противостоять проникновению влаги во внутрь одежды, с другой дышать телу человека при активных движениях.

Таким образом, мы видим что применение фторопласта в различных отраслях промышленности, дает возможность открытиям новых, современных технологий, повышению качества продукции и существенной экономии производственных процессов.

Описание

Политетрафторэтилен (PTFE, фторопласт 4) - материал с достаточно высокими механическими свойствами. При низких температурах он обнаруживает высокую прочность, вязкость и свойства самосмазки; при отрицательных температурах до -80°С PTFE (ПТФЭ, Ф4) сохраняет гибкость. Под действием внешней нагрузки политетрафторэтилен имеет способность к холодному течению (псевдо- или хладо- текучесть). Политетрафторэтилен (фторопласт 4) в сравнении с другими полимерами имеет наиболее низкий коэффициент трения по стали (около 0,04)

При нагревании выше плюс 327°С происходит плавление кристаллитов, но полимер не переходит в вязкотекучее состояние вплоть до температуры начала разложения (плюс 415° С).

Изделия из PTFE (ПТФЭ, Ф4) могут применяться при температуре от минус 269 до плюс 260°С и кратковременно при температурах до плюс 300°С. Благодаря отличным диэлектрическим свойствам в широком диапазоне частот и температур PTFE (ПТФЭ, Ф4) уникальный диэлектрик. Сопротивление изоляции изготовленной из него очень велико - превышает 1016 ОмхСм.

Благодаря своим химическим свойствам, полимер ПТФЭ обладает очень высокой стойкостью к химически агрессивной среде и списком других не менее отличительных свойств, которые выгодно располагают данный материал на фоне других. Фторопласт Тефлон весьма устойчив практически ко всем кислотам и щелочам. В том числе, данный материал выдерживает воздействие органических и не органических растворителей, нефтепродуктов при широких интервалах температуры, от минус 269 градусов до плюс 260 градусов. Исключением являются только расплавленные щелочные металлы, элементарный фтор и трехфтористый хлор. Непревзойденные PTFE характеристики химической устойчивости позволяют ему применяться в тяжелой химической промышленности для изготовления деталей, необходимых в химической аппаратуре, различных емкостей, мембран, трубопроводов, уплотнительных элементов, прокладок и насосов.

Из ПТФЕ производят различные набивки, уплотнители для резьбы, фланцевые прокладки, детали торцевых уплотнений, пропитки различного вида для улучшения характеристик эксплуатации покрытия. Политетрафторэтилен имеет возможность использоваться в электротехнике и радиотехнике в качестве материала, позволяющиго изолировать провода и кабели. Листовой Тефлон обладает очень низкими показателями коэффициента трения, его практически невозможно намочить водой или какими либо органическими жидкостями, что прекрасно сочетается с широкими температурными качествами эксплуатации. Низкий коэффициент удельного трения делает ПТФЭ незаменимым в машиностроении в качестве прокладочного материала с высокими антифрикционными свойствами.

Технические характеристики

• Плотность, г/см куб.: 2,2
• Предел текучести, МПа: 11,8
• Прочность при разрыве, МПа: 14-34
• Относительное удлиннение, %: 250-500
• Модуль упругости (при сжатии/растяжении), МПа: 410/686
• Твердость по Бриннелю, МПа: 29-39
• Теплоемкость, Дж/(кг С): 1,04
• Теплопроводность, Вт/(м С): 0,25
• Коэф. линейного расширения, а*10.0000: 8-25
• Коэфициент трения: 0,04
• Интервал рабочих температур, C: -269 до +260

Общее название «фторопласт» для линейки фторсодержащих полимеров появилось в середине прошлого века в СССР. Термин до сих пор используется в промышленности России с номерными индексами от «Фторопласт-2» до «Фторопласт-4», но не является зарегистрированной или запатентованной торговой маркой.

Основные свойства и применение в промышленности

Схожи не только техническое название полимеров «Фторопласт», но и свойства, и основные характеристики всех его видов:

• тугоплавкость;
• инертность;
• диэлектрическая проницаемость фторопласта.

В различных марках фторопластов эти характеристики количественно разнятся, что обуславливает разные возможности применения материала.

Три основных марки фторопласта:

Изготовление деталей из фторопласта производят одним из четырех способов:

• холодная прессовка с дальнейшим запеканием изделия из фторопласта и финишной механической обработкой;
• экструзия;
• напыление;
• оплавка.

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.

Фторопласт-3 (Ф-3, Ф-3Б, PCTFE)

Обладает двойственными характеристиками - при температуре до 50 оС представляет собой аморфную массу, при нагреве кристаллизуется и превращается в полимерный кристалл с иными, чем у аморфной фазы, физическими и химическими свойствами, зависящими от процентного соотношения кристалла и аморфного вещества. При дальнейшем нагреве до 200 оС кристалл расплавляется, при 300 оС – расплав обугливается и разлагается.

Рабочий диапазон температур от -200 до +125 оС. Материал инертен ко всем растворителям и химическим средам, но неустойчив к радиации и обладает относительно невысокими электроизоляционными свойствами.

Перечисленные особенности определили применение фторопласта-3 в узлах, работающих в агрессивной среде, но с невысокой физической нагрузкой.

Пленки из политрифторхлорэтилена используют для защиты поверхностей рабочих механизмов от контакта с обрабатываемой продукцией в пищевой промышленности, в фармацевтике, в медицине. Скользящие свойства позволяют применять такие узлы без дополнительной смазки.

Процесс создания PCTFE

Радиационный метод. Технологически сложен, требует соблюдения температурного режима. Достоинство – проводится при комнатной температуре.

Суспензионный метод. Простой, экономически выгодный, но продукт получается среднего качества.

Эмульсионный метод. Дороже, чем суспензионный, но качество полимера выше.

В популярной литературе технология промышленного получения PCTFE описана скудно.

Свойства PCTFE

Основное применение полимер получил в кристаллической фазе, прошедшей процесс закалки.

Закаленный полимер прозрачен, может использоваться в качестве смотровых окон для емкостей с агрессивными средами. При нагреве до 200 оС закаленный фторопласт-3 теряет закалку, кристаллизуется и мутнеет. Недостаток в том, что низкая теплопроводность фторопласта позволяет закалять детали не толще 3-4 мм.

Достоинство – поглощение паров воды и диффузия любых других газов через PCTFE равна нулю.

Тип Ф-3Б отличается от Ф-3 лучшей прозрачностью в световом и инфракрасном диапазонах.

Производство PCTFE

В России фторопласт-3 выпускается отечественными заводами, в соответствии с ГОСТ-13744 от 1987 года. На рынке представлен в виде порошков:

• марка «А» - для композиций;
• марка «Б» - универсальная;
• марка «В» - для выпрессовки изделий из композиций.

На основе марки «Б» выпускают суспензии на спирту (вид «С»), которые бывают нестабилизированными (вид «СК») и стабилизированными (вид «СВ»).

Фторопласт-4 (PTFE)

Фторопласт-4, или PTFE-материал, – самый универсальный продукт, представленный в линейке. Важность материала для промышленности и широкое применение полимера привели к принятию в 1980 году отдельного ГОСТ 10007-80 «Фторопласт-4. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)».

Работает в широком температурном диапазоне, сохраняя свои свойства. Не смачивается ни водой, ни растворителями, ни жирами. Обладает низкими коэффициентами трения и прилипания (адгезии). Химическая стойкость политетрафторэтилена превосходит химическую стойкость золота.

Этот вид фторопласта выдерживает температуру от -200 до +270 оС. Температура плавления фторопласта-4 – 320 оС.

Ограничение в использовании - относительная мягкость полимера, поэтому его применяют в узлах с минимальной физической нагрузкой.

Высокая термостойкость фторопласта-4 используется в высокотемпературных трубопроводах, из него делают изоляцию высоковольтных проводов, технические ткани и фильтры различного назначения. Прокладки из Ф-4 с наполнителями устанавливают в подшипниках, предназначенных для работы в агрессивных средах, или без возможности смазки.

В быту он известен сантехникам и газовикам как ФУМ-лента, а домохозяйки используют сковородки с антипригарным покрытием из фторопласта-4, называемого в этом случае «Тефлон».

Тефлон

Это запатентованное название фторопласта-4, и свойства тефлона – то же самое, что и свойства марки полимера Ф-4. Высокая твердость материала и его инертность обусловили применение сырья в кухонной посуде.

Массовое распространение в быту предъявляет тефлону высокие гигиенические свойства. Исследования на животных для выяснения, чем вреден тефлон, выявили агрессивный компонент и доказали, что материал безопасен при обычной эксплуатации изделий с антипригарным покрытием. Разговоры о том, что тефлон вреден для здоровья, возникли из-за нарушения условий использования. Действительно, при перегреве посуды, например, если оставить сковородку на огне без присмотра, изделие нагревается до опасных значений температуры, и тефлоновое покрытие разрушается, выделяя ядовитые компоненты. Особенно ядовиты эти испарения для птиц, которые гибнут почти мгновенно.

Основным конкурентом для посуды с тефлоновым покрытием является керамическая посуда. По большинству сравниваемых параметров керамика лучше, чем тефлон. Кроме одного, но важного - ее цена гораздо выше.

Процесс создания PTFE

В России при производстве фторопласта-4 используют двухступенчатую технологию. На первом этапе в базовом веществе замещают атомы хлора на атомы фтора, на втором – производят термообработку и на финальном – полимеризуют готовый продукт.

Технические характеристики PTFE

Параметры вязкости фторопласта-4 исключают горячую штамповку изделий. Будущую деталь формируют холодным способом, а затем запекают.

У полимера «фторопласт-4» технические характеристики начинаются с эпитета «исключительный»:

• исключительные диэлектрические свойства;
• исключительная стойкость к вольтовой дуге;
• исключительно низкий тангенс угла диэлектрических потерь в широком диапазоне частот;
• высокая химическая стойкость;
• абсолютная стойкость в тропических условиях и в соляном тумане;
• исключительно низкий коэффициент трения.

Плотность фторопласта PTFE зависит от процента кристаллизации и колеблется от 2,12 до 2,28 г/см 3 .

Еще одним внешним фактором, влияющим на плотность фторопласта, является температура. При ее повышении плотность снижается до значения 1,53 г/см 3 .

Для сравнения, в нормальных условиях плотность капролона = 1,14 г/см 3 .

К недостаткам материала PTFE относятся малая прочность, низкая прозрачность и разрушаемость при радиации.

Применение PTFE

Применяется везде, где требуются антикоррозионные свойства, инертность узлов, но при этом нет большой механической нагрузки. В медицине изготавливают оборудование и элементы протезов, в том числе искусственные сосуды, имплантаты, емкости для сбора крови.

Разновидности фторопласта-4

Ф-4А и Ф-4Т в виде порошка применяются для изготовления деталей прессованием.

Ф-4Д в виде особо тонкого порошка с усиленными свойствами химической стойкости.

В международной нотации Ф-4 называются «Тефлон». Применение тефлона, как материала для антипригарного покрытия кухонной утвари, – самое известное использование фторопласта-4 под этим названием.

Композитные фторопласты

Это полимеры, в которые при изготовлении добавили наполнитель.

Применяются различные наполнители, в зависимости от того, какие свойства базового полимера необходимо усилить. Техническими условиями предусмотрено использование в добавках угля (кокса), угольного волокна, молибдена, кобальта.

Картинка присадки

Фторопласт с коксом, или фторопласт черный, обладает уникальной износостойкостью, в 600 раз превышающей показатель базового полимера Ф-4. Композитный материал фторопласт графитонаполненный (черный) применяют в узлах с критическими условиями по трению и затрудненным доступом обслуживания.

Проблемы соединения фторопластовых деталей

Превосходные свойства фторопласта по устойчивости к агрессивным средам, низкой смачиваемости, нулевой диффузии создают проблемы при необходимости склеить детали. Предлагались способы с предварительной обработкой поверхности, промывкой, сушкой и склеиванием эпоксидными составами. Испытания показали низкую прочность такого клеевого шва, клей под нагрузкой отваливался от поверхности.

Решение, чем склеить фторопласт с фторопластом, было найдено и запатентовано в СССР в 1977 году.

Метод заключается в обработке подготовленной поверхности жидким золотом и нагреве детали до температуры, когда золото восстановится и продиффундирует в полимер на глубину 1 микрон. Позолоченную поверхность склеивают компаундом с другой деталью.

Допускается вместо золота применять платину или серебро, но платина снижает прочность шва, а серебро недостаточно стойкое к воздействию агрессивной среды.

Проблема, чем клеить фторопласт к металлу, или полимер к фторопласту, удовлетворительно не решена до сих пор. Современные технологии предлагают специальные клеи, например, ФРАМ-30, но склеиваемая поверхность должна быть предварительно протравлена жидким натрием, да и качество шва получается невысокое.

Сортамент поставки

Фторопласты, предназначенные для дальнейшей переработки, поставляются в виде прутка, листов, пленок, порошков и суспензий. На сайтах большинства дилеров встроены онлайн-калькуляторы, рассчитывающие массу заказываемого ассортимента, беря за основу удельный вес фторопласта. Приблизительно можно определить вес фторопласта листового из расчета 2200 кг/1 м 3 , то есть лист 1000 мм х 1000 мм х 10 мм будет весить 22 кг. Для сравнения, аналогичный лист капролона будет весить около 15 кг.

Вес фторопластового стержня длиной 1000 мм и диаметром 100 мм будет около 18 кг.

Сравнение фторопласта и капролона

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.