Физика работы ПТФЭ-ФОРУМ®. Часть 3. Что такое ПТФЭ?
Здравствуйте дорогие Друзья!
Сегодня хотелось бы подробнее остановится на таком веществе как ПТФЭ. Если спросить у рядового гражданина: «Что такое ПТФЭ?» — подавляющее большинство ответивших пожмут плечами. А если расшифровать и спросить про ПолиТетраФторЭтилен — некоторые может быть и скажут, что это полимер. При этом используя синоним Фторопласт-4 многие из этих же респондентов дадут более вразумительные ответы. Кстати, женская половина опрашиваемых легко справится с этим же вопросом при упоминании следующего синонима — Тефлон. Да, сегодня поговорим о родоначальнике ПТФЭ-добавки Форум — это ПТФЭ Фторопласт-4, многие свойства которого ПТФЭ-добавка Форум наследует.
В интернете очень много полезной информации по этой теме, например «нелюбимая» Википедия: ru.wikipedia.org/wiki/%D0…2%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD.
«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.
Рой Планкетт взялся изучать свойства фреонов. Так именуют соединения метана с этаном, в которых на место водорода встают фтор или хлор. «Тефлон» из фреонов вышел случайно.
Что такое «тефлон»?
Научное наименование «тефлона» — политетрафторэтилен (ПТФЭ). Водород в его молекулах заменен фтором. Формула «тефлона»: — СF4. Материал получен заморозкой под давлением тетрафторэтилена с формулой С2F4. Получился белый порошок, напоминающий измельченный воск. Его-то и нарекли тефлоном.
Фторопласт – это фторсодержащий синтетический полимер белого цвета, который обладает уникальными свойствами и применяется во многих отраслях промышленности. Другие названия фторопласта, используемые в разных странах – тефлон, политетрафторэтилен, PTFE, фторопласт-4, фторополимер, фубол, альгофлон, полифлоном, сорефлон, галлон др. Лишь в России «прижилось» первоначальное название — фторопласт. По сути, это пластмассы. Тефлону среди фторопластов присвоен порядковый номер 4.
Популярность фторопласта связана с тем, что он обладает рядом физических и химических свойств, а также технических показателей, которые превышают аналогичные показатели других материалов:
•высокие диэлектрические характеристики и стойкость к электрической дуге;
•высокая прочность электрическая;
•стойкость к воздействию химических веществ;
•низкие показатели водопоглощения — гигроскопичность равна нулю (можно хранить в воде);
•небольшой коэффициент трения;
•малый уровень адгезии;
•биологическая инертность;
•способность сохранять свои свойства в температурном диапазоне.
Существует четыре основных марки фторопласта в зависимости от размера молекул и их количества в составе цепи. Чем выше это показатель, тем больше удельный вес вещества.
Ф-2 или поливиниленфторид (ТУ 6-05-646-77). Может также выпускаться с добавлением модификатора — кобальта, стекловолокна, кокса. В этом случае к маркировке добавляется буква «М». Отличается высокой прочностью, упругостью, не содержит пластификаторов, стабилизаторов и катализаторов. За счет этого применяется в трубопроводных системах и производстве емкостей для агрессивных жидкостей. Ф-2 легко перерабатывается и способен растворяться в апротонных (нейтральных) растворителях.
Ф-3 или политрифторхлоридэтилен (ГОСТ 13744-76). Разновидностью является модифицированный вариант Ф-3М (ТУ 6-05-1812-77). Твердый и прочный материал, способный плавиться, размягчаться и изменять форму в процессе прессования и литься. Устойчив к низким температурам. Имеет хорошую адгезию к металлам и используется в антикоррозийных покрытиях.
Ф-4 или политетрафторэтилен (ГОСТ 10007-80). Трудногорючий материал с самой высокой плотностью среди всех фторопластов. Имеет малую пористость, высокую гидрофобность, устойчивость к воздействию температур. Способен выдержать нагревание до 260°С без изменения свойств.
Ниже приведены данные для полимера фторопласт-4.
Плотность: 2,14-2,26 г / см3.
Температура плавления кристаллов: +327Со.
Температурный интервал (минимальная и максимальная рабочие температуры): от260Со до +260Со.
Температура разложения: выше 415 Со.
Температура стеклования аморфных участков: 120Со.
Температура наибольшей скорости кристаллизации: 310-315Со.
Интенсивность износа: отсутствует.
Коэффициент трения по стали: 0,2.
Коэффициент теплопроводности: 0,25 Вт/(м*К).
Твердость по Бринеллю: 30-40 МПа.
Водопоглощение: отсутствует.
Разрушающее напряжение при растяжении: 20-30 МПа.
Относительное удлинение при разрыве: от 250% до 500%.
Особенности плавления Фторопласт практически не горит и не плавится, что позволяет использовать его в радиоэлектронной аппаратуре, радиолокационных станциях и других чувствительных приборах. Сгорание возможно только при наличии кислорода, выделяемое количество теплоты невелико — в 10 раз меньше, чем при сгорании полиэтилена
На сегодня выпускается несколько разновидностей Ф-4:
Ф-4ПН — используется для изготовления изделий повышенной надежности. В зависимости от среднего размера частиц может иметь дополнительную маркировку: Ф-4 (100–180 мкм), Ф-4ПН-90 (46–135 мкм), Ф-4ПН-40 (21–45 мкм), Ф-4ПН-20 (6–20 мкм).
Ф-4О — применяется для изготовления изделий общего назначения (втулок, прокладок, деталей трубопроводов и насосов).
Ф-4Д — тонкодисперсная модификация с меньшим молекулярным весом. В отличие от Ф-4 его можно перерабатывать с помощью экструзии и готовить из него суспензии. Применяется для изготовления пленок, покрытий, волокон.
Ф-4А — свободносыпучий фторопласт. Обладает всеми свойствами Ф-4, но при этом более технологичен. Используется для получения изделий точного размера методами автоматического, изостатического, компрессионного прессования и поршневой экструзии.
Ф-4HTD — тонкодисперсный фторопласт с размером частиц 5–30 мкм. Используется в качестве сухой смазки в узлах трения различных механизмов, загустителя для масел и пластичных смазок.
В маркировке фторопласта Ф-4 также встречается буква «М», что означает его модификацию с помощью различных добавок. Фторопласты всех марок находят свое применение в промышленности.
Ф-40. Это сополимер тетрафторэтилена и этилена (ОСТ 6-05-402-47). Может выпускаться в двух видах:
•Ф-40П — для изготовления изделий под давлением путем прессования и литья;
•Ф-40Ш — для изготовления изделий путем экструзии.
Химические свойства Ф-40 близки к фторопласту Ф-4 (см. табл.). Он устойчив к воздействию концентрированных кислот и растворителей, не горит, не пропускает ультрафиолетовые лучи.
В Таблице 1 представлены основные технические характеристики различных фторопластов.
Его активно используют в медицине, фармацевтике, энергетике и строительстве, конструкциях автомобилей и самолетов. Распространено применение фторопласта в пищевой промышленности. Из него изготавливают наполнители для высокотемпературных мембранных фильтров, термостойкие прокладки различных видов, ответственные элементы запорной и регулирующей арматуры, клапанов и насосного оборудования в химической отрасли.
Машины и механизмы
В производстве транспортных средств, машин, механизмов, в станкостроении и авиационной промышленности используются конструкционные свойства тефлона. В узлах, подвергающихся воздействию больших нагрузок, используются скользящие элементы и подшипники, состоящие из металлического основания, покрытого тефлоном.
Во время работы механизма фторопласт оставляет тонкую пленку на поверхности, с которой соприкасается, благодаря чему удается значительно снизить коэффициент трения.
По этой же причине мелкодисперсный фторопласт иногда вводят в состав смазочных материалов. Тонкий слой тефлонового покрытия, образующийся на трущихся поверхностях элементов в процессе эксплуатации, позволяет механизму некоторое время продолжать работать, если смазка по какой-то причине перестала поступать в систему. Кроме этого, тефлоновые сальники и уплотнительные элементы являются обязательной составляющей трубопроводов и гидравлических систем высокого давления в конструкциях большинства машин.
Медицина и фармацевтика
Фторопласт имеет хорошую совместимость с человеческим телом, поэтому его успешно применяют для изготовления протезов в хирургии, кардиологии и стоматологии. Из фторопласта изготавливают искусственные заменители сосудов кровеносной системы и сердечных клапанов. Сейчас тефлон заменил титан, использование которого для изготовления протезов ранее накладывало ряд ограничений на жизнедеятельность человека.
Пищевая отрасль
Заслуживает внимания также применение фторопласта в пищевой промышленности. Он используется в качестве внутреннего покрытия трубопроводов и сальникового уплотнения насосов, перекачивающих различные сырьевые жидкости, такие как подсолнечное масло, лецитин, жировые и молочные массы.
Антипригарные покрытия емкостей для термической обработки пищевых продуктов также изготавливают из тефлона.
Большую популярность получила посуда Тефаль с антипригарной поверхностью.
Химия
В химическом производстве широко распространено применение фторопласта для изготовления деталей запорно-регулирующей арматуры и уплотнительных элементов сосудов и трубопроводов, транспортирующих жидкие растворы с высокой степенью химической агрессии. Благодаря своей способности противостоять воздействию химически активных веществ, материал используется в реакторах колонного типа, экстракторах и различных емкостях в качестве футеровки поверхностей, контактирующих с агрессивной средой.
Электротехника и электроника
В электротехнике, приборостроении и электронике фторопласт применяют как диэлектрик. Тефлоновая пленка – важная составляющая современной высококачественной кабельной продукции. Изоляционные фторопластовые материалы используют для производства катушек, конденсаторов и плат. Фторопластовая изоляция способна противостоять воздействию высокотемпературных агрессивных сред.
Строительство
Фторопластовые пластины – важнейшие детали конструкций скользящих опор ответственных сооружений, таких как мосты, галереи, эстакады, путепроводы и другие пролетные строения. В регионах с высоким уровнем сейсмической активности тефлоновые прокладки используются в местах опирания балок перекрытия на колонны, а также в узлах установки колонн на фундаменты для того, чтобы обеспечить возможность свободного перемещения элементов строительных конструкций каркаса здания.
Производство одежды и специальных видов ткани
Тончайшая пленка, которая образуется в процессе деформации тефлонового сырья, служит покрытием для специальных видов ткани.
Такая ткань применяется для пошива высокотехнологичной одежды с водоотталкивающими и ветрозащитными свойствами.
При этом пористый материал не задерживает естественные испарения человеческого тела. Большая часть современной одежды для спорта и активного отдыха имеет тонкое тефлоновое покрытие.
Комбинирование с другими материалами
Довольно обширное применение в промышленных процессах получили разнообразные соединения, построенные на фторопласте. Большинство из них производится следующим образом: в качестве основы берут полимер на базе фтора, в него добавляют специальные компоненты, корректирующие необходимые качества. Таким образом можно повысить плотность или стойкость к износу, увеличить сопротивление высоким и низким температурам, откорректировать параметры упругости и твердости конечного продукта
Наполнителями могут быть самые разные компоненты, основное условие – способность выдержать ту температуру, при которой спекают фторопласт. В настоящее время принято разделять возможные наполнители на несколько групп. Широко используются металлы (медь, никель, благородное серебро и ряд других соединений). Можно вводить во фторопласт минералы – каолин, кварц или керамическую крошку. Довольно хороший результат может дать добавление органических соединений – сажи, угля, кокса, графита. Армирующий эффект могут придать наполнители в виде каркаса или волокон. Первые обычно представляют собой мятые сетки из металла или фольгу, а вторые представлены неткаными и ткаными материалами. Нетканые – усы из металла, волокна базальта, кварца, асбеста. Тканые наполнители фторопласта – стеклоткань, ткань базальта, асбеста, графита.
Итог
Как видим, за относительно короткий промежуток времени тефлон смог заменить довольно широкий спектр материалов, которые традиционно применялись в различных сферах хозяйственной деятельности. Применение фторопласта в промышленности – это хороший пример того, что успешное внедрение в жизнь новых технологий позволяет существенно повысить качество принимаемых технических решений.
Материал PTFE
В производстве важен прочный материал, который не будет вступать в реакцию с другими веществами, проводить ток и промокать. Такими характеристиками обладает PTFE.
Определение
PTFE, или политетрафторэтилен – изоляционный и утеплительный материал для производства РТИ, который отличается выгодными техническими свойствами. Он также известен как фторопласт-4 и тефлон. При отсутствии добавок представляет собой белый прочный материал. PTFE используется при очень низких и высоких температурах и проявляет устойчивость к влиянию жидкости и химических веществ. В его состав входит цепочка углеродов, которая защищена атомами фтора. Из-за этого материал не взаимодействует с другими веществами и пригоден для использования в пищевой продукции. Уплотнение PTFE не горит, не изнашивается, не проводит электричество и сохраняет тепло.
Технические характеристики материала PTFE
Политетрафторэтилен широко используется во всех отраслях промышленности благодаря своим техническим характеристикам:
Для улучшения технических характеристик материал PTFE может использоваться с добавлением других веществ, например, угольного кокса, сажи, стекловолокна. Это уплотняет его структуру и увеличивает сопротивляемость нагрузкам и механическому воздействию. При этом он может становится прозрачным, цветным, более эластичным.
Использование
Химический состав фторопласта-4 позволяет использовать его универсальные свойства в легкой и тяжелой промышленности, строительстве, медицине. В России он распространен в следующих отраслях производства.
Изделия из политетрафторэтилена применяются также в станкостроении, атомной энергетике, авиапромышленности, мостостроении.
Виды продукции
Из фторопласта-4 изготавливаются следующие изделия:
PTFE – материал, который отличается уникальным химическим составом, делающим его прочным и безопасным. Он используется во многих отраслях: от нефтедобычи до пищевой промышленности.
В строительстве он применяется в качестве утеплительного и изоляционного материала.
Политетрафторэтилен: свойства и применение
Материал был открыт в конце 30-х годов прошлого века в процессе исследования фреонов. «Авторство» открытия принадлежит Рою Планкетту – одному из сотрудников небезызвестной компании DuPont. Исследователь заметил образование белого порошкового налета на стенках сосуда, где в газообразном состоянии содержался тетрафторэтилен. Последующие анализы показали, что порошок представляет собой продукт полимеризации вещества.
Уже в начале 40-х годов ХХ века политетрафторэтилен стали производить в промышленных масштабах. Компания DuPont запатентовала полимер и дала ему торговое название «Тефлон». В тогда еще Советском Союзе этот материал появился в процессе поставок военной техники из-за рубежа. Уникальные свойства материала недооценить советское правительство не смогло. Было принято решение разработать политетрафторэтилен самостоятельно – этим занимались несколько научных организаций, включая НИИПП и НИИ-42. В стране полученный ПТФЭ получил отличное от запатентованного в DuPont название – фторопласт-4.
Первое промышленное производство тефлона в России было запущено только в 1956 году. Специально для него на Кирово-Чепецком химическом комбинате открыли отдельный цех. Спустя пять лет здесь же стали производить иные полимеры и сополимерные продукты, содержащие фтор.
Дополнительные производственные мощности, специализирующиеся на выпуске фторопластов, с 1963 года были введены в эксплуатацию и на крупном химическом заводе Урала.
Особые термопластичные фторполимеры с рабочими названиями «фтороплат-40» и «фторопласт-42» запустили в производство в 1961 году. Освоение новых марок политетрафторэтилена, а также разных типов термопластичных фторполимеров осуществляется и сегодня.
Уникальные свойства политетрафторэтилена
Политетрафторэтилен (тефлон) представляет собой кристаллический полимер с высокомолекулярной организацией. Плавиться подобный продукт начинает только при достижении температуры в 327 градусов по Цельсию. В этот момент кристаллическая структура порошкообразного материала исчезает, а сам продукт принимает аморфное состояние (при высоких температурах становится полностью прозрачным).
Даже в процессе разложения при температуре свыше 415 градусов полимер не переходит в вязкотекучее состояние. По этой причине его невозможно перерабатывать с использованием традиционных для работы с другими термопластами методов. Для переработки фторопласта-4 создаются специальные заготовленные заранее формы.
Сферы применения политетрафторэтилена и особенности его эксплуатации
Поскольку тефлон отличает незначительная теплопроводность и небольшие показатели прочности, в чистом виде при производстве антифрикционных элементов этот продукт используется крайне редко. К примеру, в процессе разработки подшипников, содержащих фторопласт, дополнительно применяются: стекловолоконные материалы, металлофторопластовые композиции, кокс, графитовый уголь и пр. Другими словами, делается все для получения высокопрочных, стойких к истиранию и выходу из строя деталей.
Готовая продукция с использованием фторопласта-4 хороша тем, что пользоваться ею можно в значительном интервале температур. Важно понимать, что перепад температуры может отразиться на механических свойствах изделия. С повышением температуры важно «убрать» закалку, при низких, наоборот, увеличить закаливание.
Современный политетрафторэтилен активно используется:
Отдельные виды политетрафторэтиленов, характеризующиеся сыпучими свойствами, задействуют в производстве фасонной продукции. Применение методики изостатического прессования существенно упрощает процедуру наполнения пресс-форм.
PTFE (Политетрафторэтилен)
Политетрафторэтилен (PTFE, ТЕФЛОН) — материал с уникальными антифрикционными свойствами и очень высоким диапазоном рабочих температур. Изделия из PTFE могут применяться при температуре от −269 С до +260 С и кратковременно при температурах до +300 С. Материал обладает уникальной химической стойкостью, тефлон устойчив почти ко всем агрессивным средам, включая кислоты и щёлочи очень высокой концентрации.
Стойкость к реагентам сохраняется даже при их нагревании до +100С и выше. А благодаря химической инертности, PTFE широко применяется в медицинской и пищевой промышленности. Всем известна посуда с тефлоновым покрытием, к которой ничего не прилипает и которое не разрушается даже при самых высоких температурах.
Из-за отличных диэлектрических свойств в широком диапазоне частот и температур, политетрафторэтилен — уникальный диэлектрик. Сопротивление изоляции изготовленной из него очень велико — превышает 1016 Ом х См.
При отрицательной температуре ПТФЭ обнаруживает высокую прочность, вязкость и великолепные антифрикционные характеристики. Даже при сверх низких температурных режимах, вплоть до −260 С, PTFE сохраняет пластичность, не ломается и не трескается. При нагревании выше +327°С происходит плавление кристаллитов, но полимер не переходит в вязкотекучее состояние вплоть до температуры начала разложения (плюс 415° С).
Непревзойденные характеристики PTFE и уникальная химическая устойчивость позволяют его применять в ядерной, химической, нефтедобывающей промышленности, в том числе, в условиях крайнего севера.
Из PTFE стержней изготавливают различные ролики, шестерни, звездочки, шнеки и мешалки.
PTFE плиты используют для создания емкостей, реакторов, для изготовления деталей, необходимых в химической аппаратуре.
Листовой тефлон обладает очень низкими показателями коэффициента трения, что делает его незаменимым в машиностроении в качестве прокладочного материала с высокими антифрикционными свойствами. Так же, из ПТФЕ производят различные набивки, уплотнительные элементы, фланцевые прокладки, детали торцевых уплотнений, элементы и уплотнения для насосов.
Ключевые причины заказать PTFE (политетрафторэтилен) у нас:
Наши менеджеры проведут бесплатную подробную консультацию по вопросам приобретения и применения тефлона в стержнях и плитах. +7 (812) 715-05-83, info@plastimet.ru. Обращайтесь!
Технические характеристики
ПТФЭ или что такое тефлон?
В 1938 году американская компания DuPont запатентовала свое изобретение – полимер тетрафторэтилена (PTFE), который был назван «ТЕФЛОН». Это особая пластмасса, которая обладает уникальными свойствами, благодаря которым стала широко применяться в различных сферах человеческой деятельности.
Свойства ПТФЭ
Где используется тефлон?
Тефлон получил широкое распространение в качестве материала для покрытия в химической, пищевой, электротехнической промышленности, в медицине и в военной сфере. Поскольку этот материал отличается теплостойкостью, его широко используют в процессе производства высокочастотной, военной и аэрокосмической техники.
Тефлон используют также в текстильной промышленности: им покрывают ткани, чтобы сделать их более устойчивыми при стирке и химчистке. Ткани с тефлоновым покрытием имеют грязеотталкивающие свойства.
ПТФЭ активно используется при изготовлении посуды: кастрюль, сковород, форм для выпечки. Этот материал обладает хорошими антипригарными свойствами, но он плохо переносит механические повреждения. Посуда с тефлоновым покрытием требует бережного обращения и аккуратной чистки. Так, в процессе приготовления пищи следует использовать только пластиковые или деревянные кухонные аксессуары, никак ни металлические. Не допускается использование жестких щеток, абразивных губок и твердых чистящих средств.
Чем опасен тефлон?
В обычных условиях этот материал безопасен, но при нагревании до температуры выше 200°C ПТФЭ начинает разлагаться, выделяя токсичные продукты, которые обладают канцерогенными свойствами. Наиболее опасным продуктов термического разложения тефлона является перфторизобутилен (C4F8), который представляет собой чрезвычайно ядовитый газ. Кроме того, в процессе производства тефлонового покрытия используется перфтороктановая кислота (PFOA, C-8).
Попадая в пищу при термической обработке, эти вещества способствуют развитию онкологических заболеваний. Кроме того, вещество приводит к мутациям клеток, нарушениям иммунной системы. Наиболее уязвимыми для воздействия веществ, выделяемых из тефлона, являются щитовидная и поджелудочная железы. Эти ядовитые вещества могут вызывать гормональные нарушения различного характера.
Альтернатива тефлону
Принимая во внимание опасное воздействие тефлона на живой организм, сегодня все больше производителей посуды отказываются от использования этого вещества в своей продукции. На рынке появляется посуда, которая на 100% является экологичной, безопасной для здоровья человека. К примеру, литая алюминиевая посуда с керамическим антипригарным покрытием Ecolon от компании Neoflam.