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.
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.
Благодаря прочному фторо - углеродному соединению и надежной защите атомов углерода атомами фтора, тефлон обладает почти универсальной химической устойчивостью.
Из вышесказанного ясно, что при использовании тефлона отпадает необходимость в многочисленных таблицах совместимости материалов.
Устойчивость к свету и погодным условиям
Отличается необыкновенной устойчивостью к свету и погодным условиям. Поэтому он без ограничений подходит для наружного применения при самых неблагоприятных погодных условиях, при этом все механические и электрические свойства остаются без изменений.
Гигроскопичность
Гигроскопичность тефлона практически равна нулю. Даже после длительного хранения в воде водопоглащения обнаружено не было (согласно DIN 53472/8.2).
Физиологические свойства тефлона
Тефлон без наполнителей является физиологически нейтральным материалом. Несколько опытов по имплантации материала в живые ткани не показали какой-либо несовместимости. Имеются допуски организаций FDA (Комитет пищевой и лекарственной промышленности США) и BGA (Федеральный Союз оптовой и внешней торговли Германии), согласно которым материал может применяться в медицине и пищевой промышленности. В этом отношении незаменимым качеством материала является устойчивость к горячему водному пару, благодаря чему могут подвергаться стерилизации при их применении в медицинских целях, а также в фармацевтической и пищевой промышленности.
Антифрикционные свойства тефлона
Очень слабые межмолекулярные силы являются причиной того, что имеет самый низкий коэффициент трения среди всех твердых материалов. При чем величины статического и динамического коэффициентов трения почти одинаковы. Движения рывками при этом не наблюдается. Антифрикционная способность сохраняется также при температуре ниже 0 °C При температуре выше 20 °C коэффициент трения незначительно возрастает. При добавлении к тефлону различных наполнителей может наблюдаться несущественное изменение коэффициента трения.
Физические свойства тефлона в сравнении с другими фтортермопластами
| материал |
PTFE | FEP | PFA | PCTFE | PVDF | |||
| свойства | Метод испытания | Ед. | ||||||
| Плотность | 23 °C | DIN 53479 | g/cm 3 | 2,15-2,19 | 2,12-2,17 | 2,12-2,17 | 2,10-2,20 | 1,76-1,78 |
| Прочность в момент разрыва | 23 °C | DIN 53455 | N/mm 2 | 22-40 | 18-25 | 27-29 | 30-38 | 38-50 |
| Удлинение при разрыве | 23 °C | DIN 53455 | % | 250-500 | 250-350 | 300 | 80-200 | 30-40 |
| Твердость при вдавливании шарика | 23 °C | DIN 53456 | N/mm 2 | 23-32 | 23-28 | 25-30 | 30 | 65 |
| Предел вдавливания | 23 °C | DIN 53455 | N/mm 2 | 10 | 12 | 14 | 40 | 46 |
| Модуль упругости при движении | 23 °C | DIN 53457 | N/mm 2 | 400-800 | 350-700 | 650 | 1000 - 2000 | 800 - 1800 |
| Модуль упругости при изгибе | 23 °C | DIN 53457 | N/mm 2 | 600-800 | 660-680 | 650-700 | 1200 - 1500 | 1200 - 1400 |
| Предельное напряжение изгиба | 23 °C | DIN 53452 | N/mm 2 | 18-20 | 15 | 52-63 | 55 | |
| Твердость по Шору D | 23 °C | DIN 53505 | 55-72 | 55-60 | 60-65 | 70-80 | 73-85 | |
| Температура плавления | . | ASTM 2116 | °C | 327 | 253-282 | 300-310 | 185-210 | 165-178 |
| Температура эксплуатации без нагрузки | . | . | °C | 260 | 205 | 260 | 150 | 150 |
| Коэффициент теплового расширения 10 -5 | . | DIN 52328 | K -1 | 10-16 | 8-14 | 10-16 | 4-8 | 8-12 |
| Теплопроводность | 23 °C | DIN 52612 | W/K · m | 0,25 | 0,2 | 0,22 | 0,19 | 0,17 |
| Удельная теплоемкость | 23 °C | KJ/kg · K | 1,01 | 1,17 | 1,09 | 0,92 | 1,38 | |
| Содержание кислорода | . | . | % | >95 | >95 | >95 | >95 | >43 |
| Гигроскопичность | . | DIN 53495 | % | <0,01 | <0,01 | <0,03 | <0,01 | <0,03 |
Коэффициенты трения тефлон / перлитный чугун при сухом ходе (p = 0,2 N/mm 2 , T = 30°C, R t ß <1,5 µm)
Фторопласты — это класс полимеров и сополимеров на основе фтора. Открытие материала произошло случайно в 1938-м году, когда американец Рой Дж. Планкетт изучал свойства нового хладагента хлорфторуглерода. Однажды он обнаружил на стенках канистр с закачанным под большим давлением газом неизвестный белый порошок. Рассудив, что это продукт полимеризации, он решил исследовать свойства нового вещества. Эти свойства оказались столь неординарны, что компания DuPont в 1941-м году его запатентовала под названием «тефлон» и начала искать ему практическое применение.
В 1947-м году были начаты работы над производством отечественного аналога — фторопласта.
Свойства
— Белый материал, скользкий и гладкий на ощупь, внешне похож на парафин или полиэтилен. Тугоплавок, не горюч, тепло- и морозостоек, сохраняет эластичность в температурном диапазоне от -70 до +270 °С. Выпускается также прозрачный фторопласт , но он менее термостоек, обычно выдерживает нагрев до 120 °С.
— Обладает высоким электрическим сопротивлением, великолепный диэлектрик и изоляционный материал.
— Отличается революционно низкой сцепляемостью (адгезией) — настолько, что пришлось разрабатывать специальные технологии, чтобы обеспечить надежное скрепление тефлонового покрытия с другими поверхностями.
— Крайне низок коэффициент трения и скольжения, что делает его популярным смазочным материалом.
— Не боится света и не пропускает УФ-излучение, не разбухает в воде, не смачивается жидкостями, в том числе маслами.
— Фторопласты хорошо обрабатываются, их отливают, прокатывают, сверлят, шлифуют, прессуют давлением.
— Инертен по отношению к человеческим тканям, поэтому подходит для изготовления имплантатов, например, сердечных клапанов, протезов, искусственных сосудов.
Фторопласты устойчивы к самым концентрированным кислотам и щелочам, не реагируют с ацетоном, спиртом, эфиром, не поддаются разрушающему воздействию ферментов, плесени и грибков. По химической стойкости превосходят все известные полимеры и даже такие металлы, как золото и платина. Разрушаются только фтором, трпифторидом фтора и расплавами щелочных металлов.
При температурах свыше 270 °С начинают разлагаться, выделяя, в числе прочих веществ, очень ядовитый газ перфторизобутилен. Тефлоновая посуда и посуда с тефлоновым покрытием безопасна, если ее не перегревать и не сжигать. Частички покрытия, попавшие в пищу, не перевариваются и выводятся через кишечник в неизмененном виде.
Недостатком фторопласта является его текучесть, из-за которой его нельзя в чистом виде использовать под нагрузкой и для больших конструкционных форм.
Применение
Фторопласты нашли широкое применение в различных областях. Они выпускаются в виде порошка, водного раствора (смеси фторопластовой пыли с водой), тонкой пленки, прессованных заготовок, которые методом механической обработки превращаются в детали приборов и машин.
Применяется фторопласт в военной, авиационной, космической технике, в электротехнике и радиоэлектронике, в машиностроении. В электротехнике и радиоэлектронике из них изготавливают изоляционные материалы, в машинах и станках — подшипники, прокладки, шайбы и другие узлы трения, а также детали сложной конструкции. Мелкодисперсионный фторопласт добавляют в смазки. Многие детали и поверхности покрываются тонким слоем вещества для защиты от коррозии.
В химической индустрии он используется для производства контейнеров, покрытий трубопроводов, шлангов, деталей, стойких к агрессивным средам, низким и высоким температурам, высокому давлению.
Фторопласты применяются в текстильном производстве для выпуска тканей с грязе- и водоотталкивающими свойствами, термостойких, износостойких, не впитывающих запахи.
В медицине из этого полимера делают протезы и имплантаты.
Применяется на конвейерных лентах по производству пенопласта в строительной индустрии.
В пищевой индустрии очень популярны противни, формы, печи, вафельницы, грили, кофеварки, посуда с покрытием из тефлона.
Тефлон можно встретить в быту на посуде с антипригарным и антиприлипающим покрытием, на бритвенных лезвиях (для увеличения их срока службы), на пластинах для утюгов и на гладильных досках, в хлебопечках, кофейниках, в обогревательных приборах.
Применяется в энтомологии при содержании нелетающих насекомых — они не могут подняться по гладким фторопластовым стенкам домика, то есть не могут убежать.
Через интернет-магазин «ПраймКемикалсГрупп» вы можете заказать фторопластовую химическую посуду , воронки и емкости для реакторов, выполненные из качественного фторопласта.