Čo je fluoroplast? Fluoroplast (teflón) je unikátny chemicky odolný materiál.

PTFE alebo polytetrafluóretylén (anglicky Polytetrafluoroethylene) je známejší pod obchodným názvom Teflon, čo vlastne znamená len jednu z patentovaných technológií výroby tohto materiálu (od výrobcu DuPont, ale vo všeobecnosti existuje veľa druhov PTFE), takže tu budeme tento materiál nazývať výlučne polytetrafluóretylén alebo PTFE (ruská skratka PTFE je menej používaná, ale tiež možná). Chemicky je PTFE syntetický typ fluórovaného polyméru s vysokou molekulovou hmotnosťou s mnohými kopolymérmi. Molekula je založená na väzbách fluórovaných uhľovodíkov a za hlavnú výhodu tohto materiálu možno bezpochyby považovať jeho vynikajúce vodoodpudivé vlastnosti, takže sa výborne hodí tam, kde je potrebné zabezpečiť ochranu proti prieniku akýchkoľvek tekutín hlboko do materiálu. Túto vlastnosť ocenili aj poprední výrobcovia vstrekovacích lisov a teraz sa tesniace prvky regulačných a uzatváracích ventilov vyrábajú z polytetrafluóretylénu a vzhľadom na vysokú odolnosť materiálu proti opotrebovaniu je aj životnosť potrubných ventilov s použitím PTFE zvýšená.

Vďaka týmto vlastnostiam sa polytetrafluóretylén používa na výrobu potrubí takmer všade, ale je tiež zaujímavé, že z PTFE sa vyrába len veľmi málo rúr, pretože je známe, že tento materiál je veľmi drahý. Napriek tomu je použitie PTFE ako tesniaceho materiálu (napríklad na vytvorenie tesniacich výstužných krúžkov) plne opodstatnené, pretože je to PTFE, ktorý má minimálny koeficient drsnosti spomedzi všetkých polymérnych materiálov. Pokiaľ ide o použitie polytetrafluóretylénu na výrobu rôznych výrobkov pre domácnosť (známe sú najmä panvice s nepriľnavým teflónovým povlakom), je to možné vďaka tomu, že materiál má zníženú chemickú aktivitu, to znamená, že nereaguje prakticky s akýmikoľvek médiami, vrátane dosť agresívnych. Okrem toho je PTFE netoxický, čo umožňuje jeho použitie v oblastiach, kde sa vyžadujú pomerne vysoké environmentálne vlastnosti materiálov.

Keď sa vrátime k rúram vyrobeným z polytetrafluóretylénu, stojí za zmienku, že takéto rúry stále existujú, ale sú bežné len v niektorých podnikoch chemického sektora a príbuzných (napríklad farmaceutický priemysel a čiastočne potravinársky priemysel). A tu sa drahé rúry plne ospravedlňujú, pretože PTFE, ako viete, má výnimočnú chemickú odolnosť a je schopný odolať aj agresívnemu prostrediu pri vysokých teplotách bez toho, aby s nimi reagoval. Ideálna aplikácia pre PTFE rúry bola teda zrejmá – išlo o prepravu chemicky agresívnych médií pri zvýšených teplotách. Nebudeme sa podrobne zaoberať zoznamom spojení, pretože toto je téma osobitného článku. Povedzme, že polytetrafluóretylénové rúry umožňujú prepravu väčšiny agresívnych zlúčenín v pomerne širokom rozsahu teplôt - najmä od -50 C do +100 stupňov Celzia. Preprava agresívnych médií je tiež povolená v širšom teplotnom rozsahu, ale pri zníženom tlaku. V tomto ohľade sa vlastnosti PTFE prekrývajú s vlastnosťami materiálov ako PVDF a ECTFE. A teraz si povieme niečo o ďalšom zaujímavom polyméri, ktorý sa používa aj na výrobu polymérových rúr. Ide o etyléntetrafluóretylén alebo ETFE.

ETFE (angl. EthyleneTetrafluoroethylene), na rozdiel od PTFE, pozostáva nielen z fluórovaných uhľovodíkov, ale aj z fluórovaných uhľovodíkov a vodíkovo-uhlíkových jednotiek. Etyléntetrafluóretylén, podobne ako polytetrafluóretylén, bol vytvorený s cieľom spojiť v jednom produkte také vlastnosti, ako je zvýšená chemická odolnosť a výrazná tepelná stabilita pri vysokých aj nízkych teplotách. A musím povedať, že sa to celkom podarilo, keďže materiál má pomerne vysoký bod topenia a zároveň sa objavilo množstvo príjemných „vedľajších“ efektov. Etyléntetrafluóretylén je teda vynikajúce dielektrikum a dokonale pôsobí aj proti priamemu UV žiareniu. Posledná uvedená kvalita umožnila aktívne využitie ETFE v stavebníctve - vyrábajú sa z neho strešné prvky rôznych budov (napríklad strechy obchodných a priemyselných budov a dokonca aj veľké okná, keďže etyléntetrafluóretylén sa tiež vyznačuje dostatočnou transparentnosťou). A vyrába sa z neho aj vlákno, pričom sa využíva rovnaká kvalita - odolnosť materiálu voči ultrafialovému žiareniu.

Za zmienku tiež stojí, že spolu s PFTE je ETFE jedným z najsľubnejších materiálov na výrobu rôznych častí vstrekovacích lisov (spravidla slúžia na zabezpečenie tesnenia armatúr a sú schopné odolávať zvýšenej teplote a tlaku a súčasne), pričom sa líši aj mierne vyššou odolnosťou voči mechanickému namáhaniu a pevnostnými charakteristikami. Ale napriek tomu je ETFE tiež dosť elastický a dokáže nielen vydržať natiahnutie, ktoré je oveľa väčšie ako jeho objem v smere natiahnutia, ale aj to bez najmenšej straty jeho fyzikálnych a mechanických vlastností. A tento materiál je dokonale obnovený a opravený. Pri ETFE plechu a rúrach sa oprava poškodených povrchov vykonáva tepelným zváraním, pričom opravené povrchy nie sú svojimi vlastnosťami v žiadnom prípade horšie ako nové.

Bežný názov "fluoroplast" pre rad polymérov obsahujúcich fluór sa objavil v polovici minulého storočia v ZSSR. Termín sa stále používa v priemysle Ruska s číselnými indexmi od "Ftoroplast-2" po "Ftoroplast-4", ale nie je registrovanou alebo patentovanou ochrannou známkou.

Hlavné vlastnosti a použitie v priemysle

Podobné nie sú len technické názvy polymérov "Ftoroplast", ale aj vlastnosti a hlavné charakteristiky všetkých jeho typov:

• infúziou;
• zotrvačnosť;
• dielektrická permitivita PTFE.

V rôznych druhoch fluoroplastov sa tieto charakteristiky kvantitatívne líšia, čo vedie k rôznym možnostiam použitia materiálu.

Tri hlavné triedy PTFE:

Výroba dielov z PTFE sa vykonáva jedným zo štyroch spôsobov:

• lisovanie za studena s ďalším vypaľovaním PTFE výrobku a dokončovacie opracovanie;
• extrúzia;
• striekanie;
• pretaviť.

Použitie „dvojky“ v priemysle vyplýva z niekoľkých parametrov, v ktorých je tento typ fluoroplastov lepší ako ostatné:

• vysoká tvrdosť, pevnosť a tuhosť (pri teplotách do 120 °C);
• odolnosť voči vode, rozpúšťadlám, žiareniu akéhokoľvek druhu;
• biologická inertnosť - nereaguje s potravinami a živým organickým materiálom;
• prakticky nehorľavý;
• chemicky čistý materiál (neexistujú žiadne nečistoty, ktoré sa objavujú pri výrobe fluórpolymérov).

Pre fluoroplast-2 je prevádzková teplota do = 150 °C; teplota topenia fluoroplastu-2 = 170 °C.

Je považovaný za univerzálny materiál, používa sa vo všetkých oblastiach činnosti, s výhradou obmedzenia vykurovania.

Proces vytvárania PVDF

Výsledkom laboratórneho výskumu bolo vyvinutých niekoľko technologických postupov na výrobu fluoroplastu-2. Podľa kritérií ziskovosti a odchodu hotový výrobok, priemysel používa tri reťazce, ktoré sa líšia iniciátormi a pomerom cena/kvalita

Vlastnosti kryštalických fáz PVDF

Fluoroplast-2 má štyri odrody kryštalickej fázy, ktoré sa môžu pod vonkajšími vplyvmi pohybovať z jednej do druhej:

• α-fáza. Vzniká z taveniny bez použitia tlaku alebo z iných odrôd pri žíhaní.
• β-fáza. Vzniká z taveniny pod tlakom 350 MPa. Je to obzvlášť zaujímavé, pretože v tejto fáze materiál vykazuje piezo a pyro efekty.
• γ-fáza. Vytvorené z prehriatej taveniny. Nestabilný. Pri mechanickom pôsobení (deformácia vzorky) prechádza do β-fázy.
• 5-fáza. Vzniká z α-fázy, keď je vystavená elektrické pole. Žíhaním vzorky v δ-fáze možno za určitých podmienok získať ktorúkoľvek z ďalších troch odrôd.

Výrobcovia a aplikácia

V súčasnosti sa fluoroplast-2 nevyrába v Rusku. Poprední zahraniční dodávatelia: Agru (Rakúsko), FIP Spa (Taliansko), Georg Fischer (Švajčiarsko), Simona (Nemecko), Glynwed Pipe SYSTEMS LTD.

Rúry a potrubné zostavy (kohúty, armatúry) na čerpanie agresívnych médií alebo na výrobu špeciálnych čisté materiály- to je to, čo je vyrobené z fluoroplastu-2.

List F-2 sa používa na obloženie nádrží a stien miestností.

Do Ruska dovážajú hotové výrobky vyrobené z PTFE-2, ako aj tyče alebo plechy.

Aktuálne sankcie Západu v poslednom čase obmedzili možnosť obstarávania.

Fluoroplast-3 (F-3, F-3B, PCTFE)

Má dvojakú charakteristiku - pri teplotách do 50°C ide o amorfnú hmotu, pri zahriatí kryštalizuje a mení sa na polymérny kryštál s inými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami ako má amorfná fáza, v závislosti od percentá kryštál a amorfná hmota. Pri ďalšom zahriatí na 200°C sa kryštál topí, pri 300°C tavenina zuhoľnatene a rozkladá sa.

Rozsah prevádzkových teplôt od -200 do +125 °C. Materiál je inertný voči všetkým rozpúšťadlám a chemickým prostrediam, ale je nestabilný voči žiareniu a má relatívne nízke elektrické izolačné vlastnosti.

Tieto vlastnosti predurčili použitie fluoroplastu-3 v jednotkách pracujúcich v agresívnom prostredí, ale s nízkou fyzickou námahou.

Fólie vyrobené z polytrifluórchlóretylénu sa používajú na ochranu povrchov pracovných mechanizmov pred kontaktom so spracovanými výrobkami v potravinárskom priemysle, vo farmácii a v medicíne. Klzné vlastnosti umožňujú použitie takýchto jednotiek bez dodatočného mazania.

Proces tvorby PCTFE

radiačná metóda. Technologicky zložité, vyžaduje súlad teplotný režim. Výhoda - vykonáva sa pri izbovej teplote.

suspenzná metóda. Jednoduché, cenovo výhodné, ale produkt je priemernej kvality.

emulzná metóda. Drahšie ako suspenzia, ale kvalita polyméru je vyššia.

V populárnej literatúre je technológia priemyselnej výroby PCTFE zle opísaná.

Vlastnosti PCTFE

Hlavná aplikácia polyméru bola v kryštalickej fáze, ktorá prešla procesom kalenia.

Vytvrdený polymér je priehľadný a možno ho použiť ako priezory pre nádoby s agresívnymi médiami. Pri zahriatí na 200 °C vytvrdnutý fluoroplast-3 stráca tuhnutie, kryštalizuje a zakaľuje sa. Nevýhodou je, že nízka tepelná vodivosť PTFE umožňuje vytvrdzovať časti nie hrubšie ako 3-4 mm.

Výhodou je, že absorpcia vodnej pary a difúzia akýchkoľvek iných plynov cez PCTFE je nulová.

Typ F-3B sa líši od F-3 lepšou priehľadnosťou vo svetle a infračervenom rozsahu.

Výroba PCTFE

V Rusku vyrábajú fluoroplast-3 domáce továrne v súlade s GOST-13744 z roku 1987. Dostupné na trhu vo forme práškov:

• značka "A" - pre kompozície;
• značka "B" - univerzálna;
• stupeň "B" - na lisovanie výrobkov z kompozícií.

Na báze značky "B" sa vyrábajú suspenzie na alkoholovej báze (typ "C"), ktoré sú nestabilizované (typ "SK") a stabilizované (typ "CB").

Fluoroplast-4 (PTFE)

Fluoroplast-4 alebo PTFE materiál je najuniverzálnejším produktom v rade. Význam materiálu pre priemysel a rozšírené používanie polyméru viedli v roku 1980 k prijatiu samostatného GOST 10007-80 „Ftoroplast-4. Špecifikácie (s dodatkami č. 1, 2)“.

Pracuje v širokom rozsahu teplôt, zachováva si vlastnosti. Nezmáča sa vodou, rozpúšťadlami ani mastnotou. Má nízke koeficienty trenia a lepenia (adhézie). Chemická odolnosť PTFE je lepšia ako odolnosť zlata.

Tento typ PTFE odolá teplotám od -200 do +270 °C. Teplota topenia fluoroplastu-4 je 320 °C.

Obmedzením pri použití je relatívna mäkkosť polyméru, preto sa používa v uzloch s minimálnou fyzickou námahou.

Vysokoteplotná odolnosť fluoroplastu-4 sa používa vo vysokoteplotných potrubiach, je z neho vyrobená izolácia vysokonapäťové drôty, technické tkaniny a filtre na rôzne účely. Tesnenia F-4 s plnivami sú inštalované v ložiskách určených na prevádzku v agresívnom prostredí alebo bez možnosti mazania.

V každodennom živote je známa inštalatérom a plynárom ako páska FUM a ženy v domácnosti používajú panvice s nepriľnavým povlakom vyrobeným z fluoroplastu-4, v tomto prípade nazývaného "teflón".

teflón

Toto je patentovaný názov fluoroplastu-4 a vlastnosti teflónu sú rovnaké ako vlastnosti polyméru F-4. Vysoká tvrdosť materiálu a jeho inertnosť viedli k použitiu surovín v kuchynskom riade.

Vďaka masovému rozloženiu v každodennom živote má teflón vysoké hygienické vlastnosti. Štúdie na zvieratách s cieľom zistiť, prečo je teflón škodlivý, odhalili agresívnu zložku a dokázali, že materiál je bezpečný pri bežnom používaní nepriľnavých produktov. Reči o nezdravom teflóne vznikli z dôvodu porušenia podmienok používania. Keď sa riad prehreje, napríklad ak necháte panvicu na ohni bez dozoru, výrobok sa zohreje na nebezpečnú teplotu a teflónový povlak sa zničí, pričom sa uvoľnia toxické zložky. Tieto výpary sú obzvlášť jedovaté pre vtáky, ktoré umierajú takmer okamžite.

Hlavným konkurentom teflónového riadu je keramický riad. Vo väčšine porovnávaných parametrov je keramika lepšia ako teflón. Až na jeden, ale dôležitý – jeho cena je oveľa vyššia.

Proces vytvárania PTFE

V Rusku sa pri výrobe fluoroplastu-4 používa dvojstupňová technológia. V prvej fáze sa atómy chlóru nahradia atómami fluóru v základnej látke, v druhej fáze sa uskutoční tepelné spracovanie a v konečnom štádiu sa hotový produkt polymerizuje.

Špecifikácie PTFE

Parametre viskozity fluoroplastu-4 vylučujú lisovanie výrobkov za tepla. Budúca časť sa formuje studeným spôsobom a potom sa pečie.

Polymér "fluoroplast-4" technické údaje začnite epitetom „výnimočný“:

• výnimočné dielektrické vlastnosti;
• výnimočná odolnosť voči elektrickému oblúku;
• výnimočne nízka tangenta dielektrických strát v širokom frekvenčnom rozsahu;
• vysoká chemická odolnosť;
• absolútny odpor voči tropických podmienkach a v soľnej hmle;
• výnimočne nízky koeficient trenia.

Hustota fluoroplastického PTFE závisí od percenta kryštalizácie a pohybuje sa od 2,12 do 2,28 g/cm3.

Ďalším vonkajším faktorom ovplyvňujúcim hustotu PTFE je teplota. S jeho nárastom hustota klesá na hodnotu 1,53 g/cm 3 .

Na porovnanie, za normálnych podmienok je hustota kaprolónu \u003d 1,14 g / cm3.

Do nevýhod materiál PTFE nízka pevnosť, nízka priehľadnosť a zničiteľnosť žiarením.

Aplikácia PTFE

Uplatňuje sa všade tam, kde sú požadované antikorózne vlastnosti, inertnosť uzlov, ale zároveň nedochádza k veľkému mechanickému zaťaženiu. V medicíne sa vyrábajú zariadenia a prvky protéz, vrátane umelých ciev, implantátov, nádob na odber krvi.

Odrody fluoroplastov-4

F-4A a F-4T vo forme prášku sa používajú na výrobu dielov lisovaním.

F-4D vo forme obzvlášť jemného prášku so zvýšenou chemickou odolnosťou.

V medzinárodnej notácii sa F-4 nazývajú "teflón". Použitie teflónu ako materiálu na nepriľnavé poťahovanie kuchynského náradia je najznámejším použitím PTFE-4 pod týmto názvom.

Kompozitné fluoroplasty

Ide o polyméry, do ktorých bolo pri výrobe pridané plnivo.

Používajú sa rôzne plnivá v závislosti od toho, ktoré vlastnosti základného polyméru je potrebné zlepšiť. technické údaje počíta sa s použitím uhlia (koksu), uhlíkových vlákien, molybdénu, kobaltu v prísadách.

Prídavný obrázok

Fluoroplast s koksom alebo čierny fluoroplast má jedinečnú odolnosť proti opotrebovaniu, 600-krát vyššiu ako základný polymér F-4. Kompozitný materiál fluoroplast plnený grafitom (čierny) sa používa v jednotkách s kritickými trecími podmienkami a ťažkým servisným prístupom.

Problémy spájania fluoroplastových častí

Vynikajúce vlastnosti PTFE z hľadiska odolnosti voči agresívnym médiám, nízkej zmáčavosti, nulovej difúzie vytvárajú problémy pri potrebe lepenia dielov. Boli navrhnuté metódy s predúpravou povrchu, umývaním, sušením a lepením epoxidovými zlúčeninami. Testy ukázali nízku pevnosť takéhoto lepeného spoja, lepidlo pri zaťažení odpadávalo z povrchu.

Riešenie, ako zlepiť fluoroplast s fluoroplastom, bolo nájdené a patentované v ZSSR v roku 1977.

Metóda spočíva v ošetrení pripraveného povrchu tekutým zlatom a zahriatí dielu na teplotu, pri ktorej sa zlato redukuje a difunduje do polyméru do hĺbky 1 mikrónu. Pozlátený povrch je podlepený hmotou s ďalšou časťou.

Namiesto zlata je povolené používať platinu alebo striebro, ale platina znižuje pevnosť švu a striebro nie je dostatočne odolné voči agresívnemu prostrediu.

Problém, ako prilepiť fluoroplast na kov, alebo polymér na fluoroplast, nebol doteraz uspokojivo vyriešený. Moderné technológie ponúkajú špeciálne lepidlá, napríklad FRAM-30, ale povrch, ktorý sa má lepiť, musí byť vopred naleptaný tekutým sodíkom a kvalita spoja je nízka.

Plán dodania

Fluoroplasty určené na ďalšie spracovanie sú dodávané vo forme tyčiniek, dosiek, fólií, práškov a suspenzií. Webové stránky väčšiny predajcov majú zabudované online kalkulačky, ktoré vypočítajú hmotnosť objednaného sortimentu, pričom ako základ sa špecifická hmotnosť fluoroplast. Hmotnosť fluoroplastu je možné približne určiť rýchlosťou 2200 kg / 1 m3, to znamená, že doska s rozmermi 1000 mm x 1000 mm x 10 mm bude vážiť 22 kg. Pre porovnanie, podobný list kaprolónu bude vážiť asi 15 kg.

Hmotnosť fluoroplastovej tyče s dĺžkou 1000 mm a priemerom 100 mm bude asi 18 kg.

Porovnanie fluoroplastu a kaprolónu

Kaprolon alebo polyamid-6 má podobné vlastnosti ako fluoroplast. Rozdiel medzi kaprolónom a fluoroplastom je v mechanických vlastnostiach, ale nedá sa jednoznačne odpovedať, čo je silnejšie - fluoroplast alebo kaprolón. Ten je o niečo tvrdší, menej deformovaný a poškodený pri rovnakom zaťažení. Zároveň je však jeho odolnosť voči opotrebovaniu počas dlhodobej prevádzky nižšia ako odolnosť fluoroplastu.

Výroba dielov z kaprolónu si vyžaduje vyššiu presnosť, ale technologicky je jednoduchšie a lacnejšie vyrobiť z neho diel odlievaním ako lisovaním a vypaľovaním z fluoroplastu.

Teploty topenia kaprolónu a fluoroplastu sa líšia takmer dvakrát. Prvý sa topí pri 220 ° C a druhý - to je prevádzková teplota.

Ak je potrebná dlhodobá prevádzka s malým mechanickým zaťažením, je vhodné nainštalovať fluoroplastovú časť, ak je mechanické zaťaženie významné, potom je kaprolón lepší ako fluoroplast. Pri porovnávaní, čo je lepšie - fluoroplast a kaprolón, sa pri výrobe puzdier zohľadňujú parametre vyrobiteľnosti a pevnosti.

Fluoroplastové puzdrá sa vyrábajú s toleranciou, o niečo väčšou vonkajšou veľkosťou a o niečo menšou vnútornou, zalisovaním hriadeľa do nej. Pri nárazovom zaťažení hriadeľa stráca puzdro svoj tvar a musí sa vymeniť.

Kaprolonové puzdrá sú tuhé, perfektne držia rázovú záťaž, nestrácajú tvar, ale rýchlo sa opotrebúvajú. Vyžaduje sa presnosť výroby a dodatočné odpruženie zostavy.

Výmena PTFE

Vysoké vlastnosti sťažujú nahradenie PTFE inými materiálmi. O spôsobe výmeny fluoroplastu je možné rozhodnúť s obmedzeniami v prevádzkových parametroch zostavy. Napríklad nízke prevádzkové teploty umožňujú nahradiť PTFE kaprolónom bez straty spoľahlivosti. Nedávno sa na trhu objavil dovážaný materiál TECAPET (polyetyléntereftalát), ktorý nahradil kaprolón. V Rusku sa ešte nevyrába.

Polytetrafluóretylén(-CF2CF2-) n - produkt polymerizácie tetrafluóretylénu, polyméru s unikátnou kombináciou fyzikálnych, elektrických, antifrikčných, chemických a iných vlastností, ktoré nenájdete u žiadneho iného materiálu, ako aj so schopnosťou zachovať si tieto vlastnosti v širokom rozsahu teplôt: od -269 °C až +260 °C.

Polytetrafluóretylén (PTFE, PTFE) objavil 6. apríla 1938 Roy Plunkett, zamestnanec spoločnosti DuPont. Plunkett pri práci s freónmi našiel na stenách valca biely prášok, ktorý obsahoval plynný tetrafluóretylén. Ďalší výskum zistil, že táto látka je polymér - polytetrafluóretylén vzniká ako výsledok spontánnej polymerizácie tetrafluóretylénu.

Prvá pilotná výroba PTFE bola uvedená na trh v USA v roku 1943 spoločnosťou DuPont (produkt bol vyrobený pod obchodným názvom teflón), len šesť rokov po objavení tohto fluórpolymér a v Anglicku sa začal vyrábať v ICI na základe licencie od DuPont koncom roku 1947.

AT Sovietsky zväzteflón(teflón) prišli so vzorkami vojenského materiálu prevedeného v rámci Lend-Lease. Vzhľadom na exkluzivitu vlastností tohto polyméru, ktoré umožňujú riešiť mnohé problémy vo vojenskom priemysle, vláda ZSSR v roku 1947 poverila tri vedecké organizácie: NII-42, Akadémiu vied ZSSR a NIIPP, aby vyvinuli syntézu. monoméru a polyméru, ako aj spôsoby spracovania domácich produktov na produkty. PTFE.

V marci 1949 na GIPH ( Štátny ústav aplikovaná chémia) boli vytvorené prvé poloprevádzkové zariadenia na syntézu monomérov a fluórpolymérov PTFE na ktorých sa spracovanie vykonalo technologický postup. Zároveň NIIPP (neskôr ONPO „Plastpolimer“) pracoval na novom vedeckom a technickom smere: „Spracovanie polytetrafluóretylén do rôznych produktov“. V roku 1956 sa začala prvá priemyselná výroba o PTFE v Rusku pod ochrannou známkou fluoroplast-4(F-4). Od roku 1961 výroba iných s obsahom fluóru polyméry a kopolyméry. Vzhľadom na rastúcu potrebu fluórpolyméry v roku 1963 v Uralskom chemickom závode ďalšie kapacity na výrobu fluoroplasty F-4 a F-4D

Od roku 1950 do roku 1961 sa na základe šiestich monomérov vyvinutých v GIPH na NIIPP získalo viac ako 60 rôznych produktov obsahujúcich fluór, vrátane homopolymérov: fluoroplast-1, fluoroplast-2, fluoroplast-3, fluoroplast-4 a kopolyméry - fluoroplast -23, fluoroplast -32, fluoroplast-30, fluoroplast-40, fluoroplast-4MB.
V roku 1961 bola spustená prvá výroba (fluoroplast-42, fluoroplast-40).

V 60. - 80. rokoch pokračoval vývoj a vývoj nových značiek PTFE a nové druhy termoplastické fluórpolyméry(TPFP) a fluoroelastoméry(FE).

Vlastnosti a použitie fluoroplastu-4

Fluoroplast-4- vysokomolekulárny kryštalický polymér s teplotou topenia asi 327 °C, nad ktorou kryštalická štruktúra mizne a mení sa na amorfný transparentný materiál, ktorý neprechádza z vysoko elastického do viskózneho stavu ani pri teplote rozkladu (nad 415°C). Viskozita taveniny polytetrafluóretylénu pri 380 °C je 1010 -1011 Pa*s, čo eliminuje spracovanie tohto polyméru konvenčnými metódami pre termoplasty. V tomto ohľade sa fluoroplast-4 spracováva na výrobky predtvarovaním obrobku za studena a jeho následným spekaním.

Zahraničné analógy PTFE-4: ALGOFLON ® PTFE F (Solvay Plastics), Teflon ® 7 (DuPont), HOSTAFLON ® TF 1702 (3M/Dyneon), POLYFLON ® M 12, 14 (Daikin Industries Inc.), G Fluon ® PTFE 163, 190 (Asahi Glass Co., Ltd.)

Fluoroplast-4 má:

• výnimočne vysoký dielektrický výkon v dôsledku nepolarity polyméru;
• nízke hodnoty tangens dielektrickej straty a dielektrickej permitivity, takmer nezávislé od frekvencie a teploty;
• výnimočne vysoká odolnosť voči elektrickému oblúku;
• elektrická pevnosť (pri meraní na tenkých vrstvách s hrúbkou 5-20 mikrónov dosahuje elektrická pevnosť 300 MV/m a viac);
• extrémne vysoká chemická odolnosť, ktorá sa vysvetľuje vysokým tieniacim účinkom elektronegatívnych atómov fluóru;
• odolnosť voči všetkým minerálnym a organickým kyselinám, zásadám, organickým rozpúšťadlám, plynom a iným agresívnym médiám. Deštrukcia polyméru sa pozoruje iba pri pôsobení roztavených alkalických kovov, ich roztokov v amoniaku, elementárnom fluóre a fluoride chlóru pri zvýšených teplotách;
• schopnosť nezmáčať sa vodou a nevystavovať sa vode počas dlhodobých testov;
• absolútna odolnosť v tropických podmienkach, odolnosť voči hubám;
• vysoké antifrikčné vlastnosti, extrémne nízky koeficient trenia (za určitých podmienok a párov je koeficient trenia až 0,02). Je to spôsobené malou veľkosťou medzimolekulových síl, ktoré spôsobujú miernu príťažlivosť iných látok). Koeficient trenia klesá so zvyšujúcim sa zaťažením a nevratne sa zvyšuje o faktor 2-3 pri 327°C a pri 16-18°C po vystavení vysokej rýchlosti.

Fluoroplast-4 s jeho nízka pevnosť a tepelná vodivosť zriedkavo sa používa vo svojej čistej forme v produktoch proti treniu pracujúcich pri zaťažení (napríklad ložiská); na tento účel sa vytvárajú plnené kompozície obsahujúce grafitizované uhlie, koks, sklolaminát, sulfid molybdénu alebo takzvané kov-fluoroplastové kompozície, ktoré majú zvýšenú tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu a tepelnú vodivosť. Alternatívou k PTFE môžu byť v niektorých prípadoch tvrdšie a odolnejšie fluoroplasty F-2, F-2M, F-3 alebo F-40.

nevýhodouPTFE je plaziť sa, zvyšujúce sa so zvyšujúcou sa teplotou. Už pri špecifických zaťaženiach 2,95-4,9 MPa sa objavuje znateľná zvyšková deformácia a pri tlakoch 19,6-24,5 MPa a teplote 20 °C materiál začína tiecť. deformačný jav polytetrafluóretylén pri zaťažení v chlade je možné ho použiť pri jednostrannom tlaku nie vyššom ako 0,295 MPa.

Optické vlastnosti PTFE nízka. Pre viditeľné svetlo je priehľadný len v hrúbke meranej v desiatkach mikrometrov. Pre ultrafialové lúče je transparentný vo vlnových dĺžkach 200-400 mikrónov, pre infračervené lúče -2-75 mikrónov. Mnohé typy termoplastických fluórpolymérov majú vynikajúce optické vlastnosti.

Fluoroplast-4nestabilné voči žiareniu. Jeho mechanické vlastnosti sa pôsobením λ - a β - žiarenia rýchlo zhoršujú. Už pri dávke 5*10 4 Gy je deštrukcia polyméru taká hlboká, že sa stáva krehkým a pri ohýbaní sa láme. Vzhľadom na nedostatočnú radiačnú odolnosť výrobku vyrobeného z PTFE nie je možné používať dlhodobo vysoký stupeň prenikajúce žiarenie. Fluoroplasty obsahujúce vodík F-40 alebo PVDF sa môžu stať náhradou pri použití F-4 pri vystavení žiareniu.

Produkty z fluoroplast-4 možno prakticky použiť vo veľmi širokom rozsahu teplôt: od -269 °C do +260 °C. Avšak pri zmene teploty mechanické vlastnosti polymér (pozri tabuľku vlastností). Nakoľko sa kalenie pri zvýšených teplotách postupne odstraňuje, kalené výrobky sa používajú len zriedka a hlavne pri nízke teploty.

Vďaka vysokej odolnosti voči teplu, mrazu a chemikáliám, proti treniu, priľnavosti a výnimočným dielektrickým vlastnostiam je fluoroplast-4 široko používaný:

• ako antikorózny materiál v chemický priemysel na výrobu prístrojov, prvkov destilačných kolón, výmenníkov tepla, čerpadiel, potrubí, ventilov, obkladové dlaždice, omentové tesnenia atď. Použitie PTFE v chemických zariadeniach ako potrubia, tesnenia, tesnenia prispieva k výrobe produktov vysokej čistoty;
• ako dielektrikum v elektrotechnike, elektronike. Obzvlášť úspešne sa používa v technike vysokých a ultravysokých frekvencií. Napríklad orientovaná fólia sa používa na výrobu vysokofrekvenčných káblov, drôtov, kondenzátorov, izolácie cievok; na štrbinovú izoláciu elektrických strojov, rámov, izolátorov;
• v mechanické inžinierstvo v čistej a naplnenej forme na výrobu častí strojov a zariadení, ložísk pracujúcich bez mazania v korozívnom prostredí, vo forme tesnení kompresorov atď.;
• v výroba lepidiel a farbív na kryty žehličiek, lyží atď.;
• v potravinárskom priemysle (vystieranie valčekov na vyvaľkanie cesta, zakrývanie misiek na pečenie a pod.);
• v medicíne (protézy a štepy z tkaniva a plsti na báze fluoroplastického vlákna, tkanivá a protézy krvných ciev z vlákna fluoroplast-4, implantáty a šijacie materiály, nádoby na príjem koronárnej krvi, držiaky na minerálne chlopňové protézy atď.)

Fluoroplast-4A a -4AT- druhy fluoroplastov-4 s sypkosťou. Použitie sypkých druhov pri výrobe tvarovaných výrobkov izostatickým lisovaním umožňuje výrazne zjednodušiť náročný proces plnenia formy a znížiť hrúbku steny hotových výrobkov 1,5 až 2-krát.

Fluoroplast-4D- je jemne rozptýlená modifikácia polytetrafluóretylénu s nižšou molekulovou hmotnosťou ako fluoroplast-4, svojimi fyzikálnymi, mechanickými a elektrickými vlastnosťami sa približuje fluoroplastu-4, z hľadiska chemickej odolnosti fluoroplast-4D presahuje všetko známe materiály vrátane zlata a platiny; odolný voči všetkým minerálnym a organickým kyselinám, zásadám, organickým rozpúšťadlám, oxidačným činidlám; nie je zmáčaný vodou a nenapučiava, dielektrické vlastnosti sú takmer nezávislé od teploty, frekvencie a vlhkosti. Fluoroplast-4D spracované vytlačovacou metódou nazývanou "vytláčanie pasty" na profilové výrobky (tenkostenné rúry, izolácie, tenkovrstvové povlaky) neobmedzenej dĺžky, ktoré je ťažké alebo nemožné získať z bežného fluoroplastu-4. Na báze fluoroplastu-4D je možné pripraviť suspenzie používané na výrobu nepriľnavého materiálu teflónové povlaky striekaním alebo vrúbkovaním valčekom, ako aj na antikoróznu, treciu a antiadhéznu ochranu kovov.

Výrobky z fluoroplastu-4D: páska FUM - určená na tesnenia závitové spojenia pri teplote od -60°C do 150°C a tlaku 65 atm., elektroizolačné rúrky - na izoláciu vodivých častí elektrotechnických výrobkov pri práci v agresívnom prostredí, rúrky, tyče a pod. sa vyrábajú vytláčaním rámu (piest extrúzia).

Vlastnosti PTFE-4

Fluoroplasty sú triedou polymérov a kopolymérov na báze fluóru. K objavu materiálu došlo náhodou v roku 1938, keď Američan Roy J. Plunkett študoval vlastnosti nového chladiva, chlórfluórovaného uhľovodíka. Raz objavil neznámy biely prášok na stenách kanistrov naplnených plynom čerpaným pod vysokým tlakom. Keďže ide o produkt polymerizácie, rozhodol sa preskúmať vlastnosti novej látky. Tieto vlastnosti sa ukázali byť natoľko výnimočné, že si ho spoločnosť DuPont nechala v roku 1941 patentovať pod názvom „Teflon“ a začala preň hľadať praktické aplikácie.

V roku 1947 sa začali práce na výrobe domáceho analógu - fluoroplastu.

Vlastnosti

— biely materiál, klzký a hladký na dotyk, vzhľadovo podobný parafínu alebo polyetylénu. Žiaruvzdorná, nehorľavá, žiaruvzdorná a mrazuvzdorná, zachováva si pružnosť v rozsahu teplôt od -70 do +270 °C. Vyrába sa aj priehľadný fluoroplast, ktorý je však menej tepelne odolný, zvyčajne odoláva ohrevu až do 120 °C.
- Má vysokú elektrický odpor, vynikajúci dielektrický a izolačný materiál.
- Má revolučne nízku priľnavosť (adhéziu) - natoľko, že museli byť vyvinuté špeciálne technológie na zabezpečenie spoľahlivého priľnutia teflónového povlaku k iným povrchom.
- Extrémne nízky koeficient trenia a sklzu, vďaka čomu je obľúbeným mazivom.
- Nebojí sa svetla a neprepúšťa UV žiarenie, nenapučí vo vode, nezmáča ho tekutiny vrátane olejov.
- Fluoroplasty sa dobre spracovávajú, odlievajú sa, valcujú, vŕtajú, leštia, lisujú tlakom.
– Inertné voči ľudským tkanivám, preto vhodné na výrobu implantátov, ako sú srdcové chlopne, protézy, umelé cievy.

Fluoroplasty sú odolné voči najkoncentrovanejším kyselinám a zásadám, nereagujú s acetónom, alkoholom, éterom a nie sú náchylné na ničivé účinky enzýmov, plesní a húb. Chemická odolnosť prevyšuje všetky známe polyméry a dokonca aj kovy ako zlato a platina. Ničí ich len fluór, fluorid fluór a taveniny alkalických kovov.

Pri teplotách nad 270 °C sa začnú rozkladať, pričom sa uvoľňuje okrem iných látok aj veľmi jedovatý plyn perfluórizobutylén. Teflónový riad a riad potiahnutý teflónom sú bezpečné, pokiaľ sa neprehrievajú alebo nespaľujú. Častice povlaku, ktoré spadli do potravy, sa nestrávia a vylučujú sa cez črevá nezmenené.

Nevýhodou fluoroplastu je jeho tekutosť, kvôli ktorej sa nemôže použiť v čistej forme pri zaťažení a pre veľké konštrukčné formy.

Aplikácia

Fluoroplasty našli široké uplatnenie v rôznych oblastiach. Vyrábajú sa vo forme prášku, vodného roztoku (zmes fluoroplastického prachu s vodou), tenkého filmu, lisovaných prírezov, ktoré sa mechanickým spracovaním menia na časti prístrojov a strojov.

Fluoroplast sa používa vo vojenskej, leteckej, kozmickej technike, v elektrotechnike a rádioelektronike, v strojárstve. V elektrotechnike a rádioelektronike sa z nich vyrábajú izolačné materiály, v strojoch a obrábacích strojoch - ložiská, tesnenia, podložky a iné trecie jednotky, ako aj súčasti komplexného dizajnu. Jemne rozptýlený fluoroplast sa pridáva do mazív. Mnohé časti a povrchy sú pokryté tenkou vrstvou látky na ochranu proti korózii.

V chemickom priemysle sa používa na výrobu nádob, náterov potrubí, hadíc, dielov odolných voči agresívnemu prostrediu, nízkych a vysoké teploty, vysoký tlak.

Fluoroplasty sa používajú v textilnom priemysle na výrobu tkanín s vlastnosťami odpudzujúcimi nečistoty a vodu, žiaruvzdorné, odolné voči opotrebovaniu a odolné voči zápachu.

V medicíne sa z tohto polyméru vyrábajú protézy a implantáty.

Používa sa na dopravných pásoch na výrobu peny v stavebníctve.

Podnosy, formy, pece, vaflovače, grily, kávovary, náčinie potiahnuté teflónom sú v potravinárskom priemysle veľmi obľúbené.

Teflón nájdeme v každodennom živote na riadoch s nepriľnavým a nepriľnavým povrchom, na žiletkách (pre zvýšenie ich životnosti), na platniach žehličiek a žehliacich doskách, v pekárňach na chlieb, v kanviciach a vykurovacích zariadeniach.

Používa sa v entomológii pri chove nelietavého hmyzu - nemôže vyliezť na hladké fluoroplastové steny domu, to znamená, že nemôže utiecť.

Prostredníctvom internetového obchodu "PrimeChemicalsGroup" si môžete objednať fluoroplastové chemické sklo, lieviky a nádoby pre reaktory vyrobené z vysoko kvalitného fluoroplastu.

Popis

Polytetrafluóretylén (PTFE, PTFE 4) je materiál s dostatočne vysokými mechanickými vlastnosťami. Pri nízkych teplotách vykazuje vysokú pevnosť, húževnatosť a samomazacie vlastnosti; pri negatívnych teplotách až do -80°C si PTFE (PTFE, F4) zachováva svoju pružnosť. Pri pôsobení vonkajšieho zaťaženia má polytetrafluóretylén schopnosť prúdiť za studena (pseudo alebo studený prúd). Polytetrafluóretylén (PTFE 4) má najnižší koeficient trenia voči oceli (asi 0,04) v porovnaní s inými polymérmi

Pri zahriatí nad plus 327°C sa kryštály topia, ale polymér neprechádza do viskózneho stavu až do teploty začiatku rozkladu (plus 415°C).

Výrobky z PTFE (PTFE, F4) je možné použiť pri teplotách od mínus 269 do plus 260°C a krátkodobo pri teplotách do plus 300°C. Vďaka svojim vynikajúcim dielektrickým vlastnostiam v širokom rozsahu frekvencií a teplôt je PTFE (PTFE, F4) jedinečným dielektrikom. Odolnosť izolácie z nej je veľmi vysoká - presahuje 1016 OhmxSm.

Vďaka ich chemické vlastnosti, PTFE polymér má veľmi vysokú odolnosť voči chemicky agresívnemu prostrediu a zoznam ďalších rovnako výrazných vlastností, ktoré priaznivo umiestňujú daný materiál na pozadí iných. Fluoroplast Teflon je veľmi odolný voči takmer všetkým kyselinám a zásadám. Najmä tento materiál odoláva účinkom organických a neorganických rozpúšťadiel, ropných produktov v širokom rozsahu teplôt, od mínus 269 stupňov do plus 260 stupňov. Výnimkou sú iba roztavené alkalické kovy, elementárny fluór a fluorid chloritý. Neprekonateľné vlastnosti chemickej odolnosti PTFE ho predurčujú na použitie v ťažkom chemickom priemysle na výrobu dielov potrebných v chemických zariadeniach, rôznych nádob, membrán, potrubí, tesniacich prvkov, tesnení a čerpadiel.

Z PTFE sa vyrábajú rôzne tesnenia, závitové tesnenia, prírubové tesnenia, časti mechanických upchávok, impregnácie. iný druh na zlepšenie výkonu povlaku. Polytetrafluóretylén má schopnosť byť použitý v elektrotechnike a rádiotechnike ako materiál, ktorý umožňuje izolovať drôty a káble. Teflónový plech má veľmi nízky koeficient trenia, je takmer nemožné ho zmáčať vodou alebo akýmikoľvek organickými kvapalinami, čo je dokonale kombinované so širokým teplotným výkonom. Nízky koeficient špecifického trenia robí PTFE nepostrádateľným v strojárstve ako tesniaci materiál s vysokými klznými vlastnosťami.

technické údaje

• Hustota, g/cm3: 2,2
• Medza klzu, MPa: 11,8
• Pevnosť v ťahu, MPa: 14-34
• Relatívne predĺženie, %: 250-500
• Modul pružnosti (v tlaku/ťahu), MPa: 410/686
• Tvrdosť podľa Brinella, MPa: 29-39
• Tepelná kapacita, J / (kg C): 1,04
• Tepelná vodivosť, W / (m C): 0,25
• Coef. lineárna expanzia, a * 10,0000: 8-25
• Koeficient trenia: 0,04
• Rozsah prevádzkových teplôt, C: -269 až +260