Что такое фторопласт

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 материалаПлотность, кг/м3Температура использования, CºУдельное сопротивление, Ом*мРастяжение, МПа
Фторопласт-21 780– 45/+1501 010 – 1 01344 – 55
Фторопласт-32 090 – 2 160– 195/+1901 015 – 1 01735 – 43
Фторопласт-42 150 – 2 240– 260/+1601 017 – 1 01816 – 35
Фторопласт-401 700– 200/+2001 01627 – 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.

Видео

Виды фторопластов

Применяется несколько основных марок фторполимеров, отличающихся по химическому строению макромолекул полимера и по свойствам. Ниже представлены самые популярные виды фторопластов и их основные особенности.

Фторопласт-2 (PVDF, химическое наименование — поливиниленфторид). Обладает хорошей прочностью, упругостью и высокой химической стойкостью. Кристаллизующийся материал с температурой плавления от 135 до 180 градусов С и температурой стеклования от минус 42 до минус 25 градусов С.

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

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

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

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

Области применения

Полимеры, содержащие фтор применяют в электрике, радиоэлектронике, машино и авиастроении, а также в энергетике и атомной и химической промышленности. А фторопласты, насыщенные специальными наполнителями используют для создания подшипников, уплотнительных колец, направляющих, опор скольжения для мостов, медицинских изделий.

Благодаря устойчивости к химическим реакциям, изде

Благодаря устойчивости к химическим реакциям, изделия из фторопласта можно применять при продолжительном воздействии радиации, сильного тумана и плесени.

Благодаря тому, что фторопласт не подвержен радиационным процессам его применяют для изоляции проводов, которые используют на АЭС.

Провода в такой изоляции можно использовать в качестве нагревателей, работающих в щелочных и кислотных растворах. Они не подвергаются воздействию керосина, масел, гидравлических жидкостей, высоких температур, благодаря чему их применяют на борту самолетов.



Мембранные листовые пластины используют при созд

Мембранные листовые пластины используют при создании современной одежды. При деформации тефлон превращается в тонкую пористую пленку, которую наносят на ткань, из которой в дальнейшем шьют одежду, как видно на фото. Листовые мембраны устойчивы к ветрам, дождю и морозу.

Маркировка листовых композитов на основе фторопласта

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

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

Рекристаллизация

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

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

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

Температура (С)

Нагрузка кгс/см2

Степень деформации (%)

Коэффициент

1 сутки

4 сутки

20

33

6.00

6.25

0.03

20

21

3.05

3.19

0.032

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

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.

Преимущества и недостатки

Полимерный материал с содержанием фтора имеет множество достоинств. Он превосходит различные виды полимеров по физическим и химическим свойствам, а также по техническим характеристикам. Фторопласт обладает следующими свойствами:

  • биологической инертностью;
  • небольшой пористостью;
  • малым уровнем адгезии;
  • небольшим коэффициентом трения;
  • низкими показателями водопоглощения;
  • огнестойкостью;
  • устойчивостью к химическим веществам;
  • Высокой электрической прочностью;
  • диэлектрическими характеристиками;
  • стабильностью при изменении температур.

Поскольку фторопласт имеет множество положительных характеристик, его можно считать качественным и универсальным материалом. Он отлично поддаётся сверлению, шлифовке и другим методам обработки.

Применение

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

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

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

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

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

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

— каучуки для использования в критических условиях.

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

Наиболее распространенные фторопластики применяются следующим образом:

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

Механические свойства

Характеристика Значение

Предел прочности при растяжении, кгс/см2

200–300
Удлинение при разрыве, %: 300–350
относительное 350–500
остаточное 250–350

Предел прочности при сжатии, кгс/см2

120

Модуль упругости при сжатии, кгс/см2

7000

Предел прочности при статическом изгибе, кгс/см2

110–140

Модуль упругости при изгибе (при 200 °С), кгс/см2

4700

Удельная ударная вязкость, кгс·см/см2

более 100

Твердость по Бриннелю, кгс/мм2

3–4
Твердость по Шору при 20 °С:
шкала С 85–87
шкала D 55–59
Твердость по Роквеллу (шкала I) 80–95
Коэффициент Пуассона 0,45
Коэффициент трения по стали 0,2
  • Низкая поверхностная адгезия материала – это следствие его исключительно низкой поверхностной энергии.
  • При определенных условиях и без того низкий коэффициент трения может снижаться до 0,02.
  • Одно из важных эксплуатационных преимуществ фторопласта – возможность легко обрабатывать его механически. Он режется, сверлится, шлифуется.

Физико-механические свойства фторопласта зависят от температуры. Вот так, например, меняются показатели нагрузки, необходимой, чтобы вызвать деформацию сжатия (в таблице приведены величины нагрузок в зависимости от температуры, кгс/см2):

Деформация, % -50 °С 0 °С 25 °С 50 °С 100 °С 150 °С 200 °С
1 203 157 62 49 31 17,5 11
2 304 210 92 66 39 27 20
3 350 236 105 77 48 33 27
4 374 251 120 85 59 39 31
5 390 262 127 92 62 44 35

А вот так изменяется предел текучести при растяжении:

Температура, °С 25 50 75 100 150 200 250

Предел текучести, кгс/см2

42,4 106,9 83,5 67,2 46,6 35,5 28,6

Теги