Фторопласт 4 технические характеристики

Фторопласт: применение, свойства, производство и цена

Фторопласт — современный конструкционный материал, который благодаря своим особенным эксплуатационным свойствам широко применяется в машиностроении, электротехнике, медицине, пищевой и химической промышленности.

Пластины и стержни из фторопласта можно приобрести оптом или в розницу.

Современное оборудование позволяет изготавливать разнообразные изделия из фторопласта по чертежам заказчика с точным соблюдением всех размеров.

Удобные сервисы транспортировки позволят организовать быструю доставку фторопластов.

Закупка полимеров и пластиков у крупных поставщиков имеет ряд преимуществ:

• широкая география поставки;
• опт и розница;
• востребованные типоразмеры;
• персональный подход к клиентам.

Ознакомиться с ассортиментом.

В последние десятилетия тефлон, или фторопласт-4, приобрел большую популярность. Широким массам населения этот пластический материал молочно-белого цвета стал известен благодаря его использованию при производстве посуды с антипригарным покрытием (Tefal). Но этим сфера применения данного полимера не ограничивается.

Что такое фторопласт и где он применяется?

Фторопласты представляют собой фторсодержащие полимеры, относящиеся к группе конструкционных пластиков. К наиболее известным разновидностям этих полимеров относятся:

• фторопласт-4 (политетрафторэтилен (-C₂F₄-)n, торговые марки — Teflon, Hostaflon TF, Fluon G, Algoflon F, Polyflon M);
• фторопласт-3 (политрихлорфторэтилен (-CF₂-CFCl)n, торговые марки — Dyflon, KEL-F, Voltalef, Neoflon CTFE);
• фторопласт-2 (поливинилиденфторид (CH₂CF₂)n, торговые марки — Kynar, Solef, Neoflon VDF);
• фторопласт-40 (сополимер тетрафторэтилена (CF₂CF₂CH₂CH₂)n, торговые марки — Tefzel, Hostaflon ET, Neoflon ETFE).

Несмотря на самый низкий коэффициент сухого трения среди полимеров, фторопласты не являются взаимными аналогами друг друга, отличаясь целым рядом технических характеристик.

Фторопласт-4, или тефлон, активно используется:

• в машиностроении . Благодаря устойчивости к трению и воздействию агрессивных сред, из полимера изготавливаются сальники, подшипники, поршневые кольца, пыльники, автомобильные шины. Стойкость к нагреву позволяет производить из него детали для моторов;
• в электро- и радиотехнике . Материал может использоваться в качестве изолятора или проводника тока (при внесении модификаций в его молекулярную структуру). Из политетрафторэтилена изготавливают печатные платы, кабели, элементы реле и выключатели.
• в легкой промышленности . Обработка изделий этим полимером позволяет сделать их водостойкими.
• в химической промышленности . Тефлон используется для производства лабораторной посуды, в том числе антикоррозийных трубок для хроматографов.
• в медицине . Применение фторопласта при производстве протезов сосудов и внутренних органов обусловлено тем, что он не вызывает иммунологических реакций.
• в пищевой промышленности . Тефлон используется при производстве сковород и форм для выпечки с антипригарным покрытием, шприцов для кремов, контейнеров для скоропортящихся продуктов, раскатывающих механизмов для теста.

Технические характеристики фторопласта

Популярность фторопласта-4 обусловлена его техническими характеристиками. Он представляет собой вещество, которое по внешнему виду напоминает полиэтилен или парафин, и характеризуется мягкостью и текучестью. Его плотность составляет 2,18–2,21 г/см 3 (ГОСТ 10007–80).

Этот материал отличается термостойкостью — его гибкость и эластичность сохраняются при температуре от -70 до +270 ?C, а также адгезией, минимальным поверхностным натяжением, устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, влаги, жиров и органических растворителей. Он является физиологически и биологически безопасным.

Химические свойства фторопласта — стойкость, даже более высокая, чем у благородных металлов и всех известных синтетических материалов, невосприимчивость к воздействию агрессивных кислот и щелочей. Разрушить данный полимер можно только трифторидом хлора или расплавами щелочных металлов. Материал хорошо обрабатывается фрезерованием, точением, шлифованием и сверлением.

Производство, марки и формы поставки материала

В настоящее время используется 4 основных разновидности фторопласта — политетрафторэтилен (Ф4), политрифторхлорэтилен (Ф3), поливинилиденфторид (Ф2) и их сополимеры. Самое широкое распространение получил фторопласт-4, обладающий наибольшей плотностью среди перечисленных разновидностей. Первые три вида материала являются гомополимерами, то есть в их цепях многократно повторяется один мономер (у Ф4 и Ф3 — этилен, у Ф2 — винил).

Сополимеры представляют собой комбинацию углеводородов из Ф2, Ф3 и Ф4 или включают в свой состав пропилен. Данные марки полимера различаются по степени растворимости в щелочах и кислотах, плотности, рекомендуемой температуре эксплуатации, электро- и теплопроводности (см. табл. 1).

Производство фторопласта в России осуществляется в три этапа. На первом из них по реакции Свартса получается хлордифторметан. Затем из него пиролизом получают тетрафторэтилен. На третьей стадии в результате полимеризации тетрафторэтилена образуется фторопластовый порошок.

Существует несколько марок данного порошка. В маркировке каждого из них указывается средний размер частиц, например: Ф4ПН-20 или Ф4ПН-90. Размер может быть 100–180, 46–135, 21–45 или 6–20 мкм. Если при производстве Ф4 используются дополнительные вещества, то к маркировке товара добавляется буква «М», то есть модификатор (например, стекловолокно, кокс, кобальт). Вслед за буквой указывается число, которое обозначает количественное отношение добавки к основному соединению.

Изделия из фторопласта-4 изготавливаются методом прессования. Затем они запекаются при температуре 360–370 °C. Также возможно производство данного полимера методом экструзии, в ходе которого порошок под высоким давлением подается в экструдер. При выходе полученная масса запекается. Подобным методом можно производить изделия длиной до 5 метров. Обе технологии предусматривают производство заготовок простейших форм (пластины, трубки, втулки, стержни). Производство готовой продукции из заготовок осуществляется путем механической обработки на металлорежущих станках.

Таблица 1. Характеристики фторопластов

Фторопласт-4/PTFE и известные композиции фторопласта-4. Свойства. Описание. ГОСТ10007-80.

Фторопласт-4/PTFE и известные композиции фторопласта-4. Свойства. Описание. ГОСТ10007-80.

Фторопласт-4 (Ф-4) обладает исключительной химической инертностью по отношению практически ко всем агрессивным средам (за исключением расплавов щелочных металлов и трифторида хлора). Это качество фторопласта-4 используется при эксплуатации трубопроводов для транспортировки высоко агрессивных сред, футеровке реакторов, аппаратов колонного типа, запорной арматуры, насосов, ёмкостей для хранения химически активных сред, прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами и др.

Самый низкий среди конструкционных материалов коэффициент трения, а также равенство статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обуславливают широкое применение их в машиностроении — в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей — поршневых колец, манжет. Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает стабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при сверхнизких температурах.

Высокая термостойкость в сочетании с превосходными диэлектрическими характеристиками материала позволяет применить его в электронной радиотехнике для изоляции проводов, кабелей, разъёмов, изготовлении печатных плат, а также в технике СВЧ. Фторопласт-4 можно эксплуатировать при температурах от -269 до +260°С, причем верхний предел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств.

Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обусловливает его широкое использование в медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечные клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое.

В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт используется для изготовления антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др. Фторопласт разрешен для применения в пищевой промышленности приказом Минздрава СССР № 177 от 23.02.1976 г. «Об утверждении полимерных материалов и композиций, рекомендованных в медицине».

Это- кристаллический полимер, с температурой плавления кристаллитов (мелких кристаллов, не имеющих ясно выраженной огранённой формы (БСЭ)) 327°С и температурой стеклования* аморфных участков от -100 до -120°С. Даже при температуре выше температуры разложения (415°С) фторопласт-4 не переходит в вязкотекучее состояние (при 370°С вязкость его расплава равна ≈10 11 П, т.е. в 1000000 раз больше вязкости, необходимой для литья под давлением, поэтому переработка его возможна только методом спекания отпрессованных таблеток.

(* Стеклообразное состояние это твёрдое аморфное состояние вещества, образующееся при затвердевании его переохлажденного расплава.)

В зависимости от скорости охлаждения (до температуры ниже 250°С) после спекания можно получить закаленные изделия со степенью кристалличности ≈50% и плотностью ≈2,15 г/см3 или незакаленные со степенью кристалличности более 65% плотностью выше 2,20 г/см3.

При температуре эксплуатации и от -69°С до +260°С степень кристалличности, достигнутая при данном режиме охлаждения, не меняется, при температуре выше 260°С степень кристалличности постепенно увеличивается, особенно быстро она вырастает при 310 — 315°С.

ФТОРОПЛАСТ 4

Фторопласт 4 (фторопласт ф-4) — материал, полученный химическим путем. Фторопласт представляет собой высокомолекулярный кристаллизованный полимер. Этот материал обладает почти абсолютной химической стойкостью. Сочетание уникальных физических, химических, электроизоляционных, антифрикционных и многих других свойств, которыми обладает фторопласт 4, делает его уникальным материалом.
Известными зарубежными аналогами фторопласта 4 являются: тефлон (США), флюон (Англия), сорефлон (Франция), аглофлон (Италия), гостафлон (Германия), полифлон (Япония).

Основные показатели фторопласта-4.
Плотность, кг/м3 2140-2400
Рабочий диапозон температур, оС от-269 до +260
Температура плавления, оС 327
Водопоглощение за 24 часа, % 0,0
Коэффициент трения по стали 0,04

Химическая стойкость: Стоек ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям и другим агрессивным средам.

Особенности фторопласта 4:

• Фторопласт 4 обладает чрезвычайно высокой химической стойкостью (это объясняется высоким экранирующим эффектом электроотрицательных атомов фтора), а также стойкостью ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям, газам и другим агрессивным средам;
• Разрушить полимер в состоянии лишь расплав щелочных металлов, элементарный фтор и трехфтористый хлор при высоких температурах;
• Фторопласт 4 обладает способностью не смачиваться водой и не подвергаться воздействию воды при самом длительном испытании;
• Этот материал демонстрирует исключительно высокие диэлектрические показатели, обусловленные неполярностью полимера;
• Полимер имеет низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости;
• У фторопласта 4 исключительно высокая стойкость к вольтовой дуге;
• Электрическая прочность полимера на образцах толщиной 1 мм — не менее 55 кВ/мм;
• Абсолютная стойкость в тропических условиях, фторопласт не повреждается грибками;
• Полимер обладает способностью оставаться прочным, стабильным и абсолютно работоспособным в интервале температур от -269 до +260 °С;
• Температура плавления фторопласта 4 — около +327 °С, выше которой исчезает кристаллическая структура и он превращается в аморфный прозрачный материал, не переходящий из высокоэластичного в вязкотекучее состояние даже при температуре разложения (+415 °С);
• Фторопласт используется как антиадгезионный материал благодаря крайне низкой поверхностной энергии;
• Фторопласт устойчив к сорбции веществ и нарастанию на его поверхности различных отложений;
• Полимер способен пропускать УФ-лучи и обладает высокой стойкостью к окислению;
• Исключительная стойкость ф-4 к гидролизу;
• Материал устойчив к старению в обычных условиях, гарантийный срок сохранения показателей качества более 20 лет. Фторопласт 4 обладает высокими антифрикционными свойствами, исключительно низким коэффициентом трения (в определенных условиях и парах коэффициент трения до 0,02).

Для изделий, работающих под нагрузкой (например, подшипниках), создаются наполненные композиции, содержащие графитированный уголь, кокс, стекловолокно, дисульфид молибдена.

Фторопласт Ф-4 К20

По сравнению с фторопластом 4, Ф-4 К20 имеет в 600 раз большую износостойкость и при 10%-ной деформации сжатия его внутреннее напряжение выше на 30 %.
Материал Ф-4К20 наиболее универсален по применению. Он рекомендуется для изготовления уплотнительных изделий, подвижных соединений и изделий антифрикционного назначения. Основное преимущество уплотнений из фторопластовых композиций по сравнению с изделиями из стали, бронзы, чугуна, графита и других материалов — способность работать без смазки. Благодаря этому они могут применяться там, где наличие смазки нежелательно, устанавливаться в труднодоступных местах, где уход и смазка затруднительны или невозможны, и там, где отсутствие смазки приводит к нарушению работоспособности механизма.

Фторопласт Ф-4К15М5

Ф4К15М5 имеет износостойкость в 1000 раз выше износостойкости ненаполненного фторопласта и в 1,6 раза выше чем у материала Ф-4К20 и более низкий коэффициент трения. Материал пригоден для работы в узлах трения в условиях влажных газов, в том числе с наличием конденсата. Материал Ф-4К15М5 среди наполненных марок фторопласта-4 имеет наиболее благоприятные характеристики трения и износа для применения его в качестве накладных направляющих опор скольжения, подшипников скольжения. Равенство статического и динамического коэффициентов трения обеспечивает плавное и равномерное движение подвижных узлов оборудования.

Изделия из композиций Ф-4 пригодны для работы в условиях высокого вакуума, в среде углеводородных газов, сухого воздуха, жидких углеводородов, растворителей. Ф-4К20 может применяться в контакте с анодированными алюминиевыми сплавами, титановым сплавом ОТ-4 и нержавеющими сталями.

Фторопласт технические характеристики

Фторопласт — является полимерным синтетическим материалом, который часто применяется в пищевой, электротехнической, а также химической промышленности, в большинстве случаев в качестве покрытий. К преимуществам этого материала относится возможность его использования при различных температурах, а также низкий уровень трения.

Несколько видов пластмасс с содержанием фтора считаются фторопластами. В промышленности, так и в быту политетрафторэтилен используется очень часто. Такой материал имеет разные названия, которые зависят от производителя. В российских магазинах можно встретить политетрафторэтилен импортного производства. Такой материал, сделанный в США, называется «Тефло», в Германии «Гостафлон», в Англии — «Флюон». В России его знают по названию «фторопласт-ф4».

Другие виды данного материала не так широко распространены, хотя также широко используются.

К ним относятся:

1. фторопласт-2, который называют «поливинилиденфторид»;
2. фторопласт-3, под названием «политрифторхлорэтилен»;
3. другие сополимеры.

Как изготавливают фторопласт?

Все перечисленные выше разновидности получают химическим путем. Они представляют собой полимеры, которые состоят частично из атомов фтора. Поэтому данный материал так и называется. Синтезируется фторопласт-4 в виде белого порошка, далее его прессуют и спекают при достаточно высокой температуре. Что касается других марок такого материала, то их обычно получают при помощи закалки.

Во время изготовления различных современных инновационных изделий инженеры применяют именно фторопласт. Его технические характеристики просто превосходные.

Рассмотрим преимущества этого материала:

• небольшая пористость и инертность;
• хорошая химическая стойкость. Даже при кипячении в воде фторопласт-4 не будет растворяться;
• замечательные диэлектрические свойства. Данный материал остается изолятором даже при температуре 200 С;
• низкий коэффициент трения. У фторопласта при любых температурах такой показатель является почти неизменным;
• к основным преимуществам фторопласта относится огнестойкость. Термостойкий полимер характеризуется способностью к самозатуханию. Также он допускается для применения в местах с увеличенной пожароопасностью;
• стабильность. В фторопласте ф4 химические свойства изменяются при температуре выше -300 С;
• биологическая совместимость. Такой тип пластмассы довольно часто применяется для изготовления протезов;
• газонепроницаемость.

Получается, что фторопласт является качественным и универсальным материалом, так как имеет множество положительных характеристик. Но, есть и некоторые минусы.

К недостаткам относятся:

• во время нагревания более +300 С выделяются вредные вещества;
• высокая холодная текучесть. Подобное свойство ограничивает в некотором роде применение фторопласта в электронике;
• относительно других полимеров он имеет большую массу и высокий уровень износостойкости.

Области применения фторопласта

Применяется данный материал во многих сферах народного хозяйства, а именно:

1. В электронике и электротехнической промышленности. Фторопласт является великолепным изолятором. В связи с этим его часто применяют в производстве радиодеталей, плат, кабелей и т.д.
2. В автомобилестроении. Так как коэффициент трения у фторопласта незначительный, из него выходят качественные узлы трения, подшипники, опорные стойки.
3. В пищевой промышленности. Данный материал хорошо подходит для производства валов проката теста, которые применяются на хлебозаводах, а также насосов разливающих молоко и т.д.
4. В медицине. Из фторопласта кроме имплантантов и протезов изготавливают емкости для хранения плазмы и сыворотки.
5. При сборке канализационных систем и водопроводов.

Получается, что этот материал является очень востребованным и незаменимым в определенных случаях. Характеристики этого материала, который без преувеличения очень востребован, предусмотрены ГОСТом, их мы рассмотрим ниже.

Коэффициент трения

Данный показатель у фторопласта является небольшим. Статический/кинетический коэффициент трения по стали составляет у него 0,04. Хотя при этом фторопласт как говорилось ранее не слишком износостойкий. Из-за этого через 100 проходов изменяются свойства его поверхности. Статический коэффициент трения при этом поднимается до 0.13, тогда как кинетический до 0,08.

Необратимые изменения поверхность фторопласта получает и при довольно высокой скорости скольжения. В таком случае коэффициент трения увеличивается в несколько раз. Значение этого показателя сильно может изменяться при колебании температур. Коэффициент трения фторопласта также может снижаться при поднятии нагрузки.

Например, при давлении:

• 150-300 кг/м2 – 0.02;
• в 20-30 кг/м2 значение данного показателя составляет – 0.1.

Фторопласт, технические характеристики которого без преувеличения являются отличными, относится к мягким материалам. Например, при использовании в производстве подшипников к нему нужно также добавлять наполнители (порошкообразные). К таким наполнителям относится стекловолокно, кокс, дисульфат молибдена.

Оптические свойства. Фторопласт в тонких пленках легко пропускает свет, другими словами он прозрачный. С виду он похож на полиэтилен. Если пленка толстая, то такой материал просвечивается. В зависимости от марки, показатель прозрачности этого материала для уф-лучей составляет 2000-4000 А, а вот для инфракрасных она составляет 2-7,5 µ.

Фторопласт и высокие температуры

Если фторопласт нагреть более чем на +327 С, его кристаллы начинают разрушаться, и в результате он начинает переходить в аморфную форму. Толстые детали в нормальном состоянии, сделанные из этого материала, являются непрозрачными. Но после перехода в форму аморфную он начинает легко пропускать свет. Фторопласт при этом остается высокоэластичным, но не вязкотекучим. Если его нагреть до температуры 425 С и более, начинается процесс разложения. При разных температурах вязкотекучим этот материал не считается.

Такое свойство влияет на технологию процесса производства деталей. Материал фторопласт (технические характеристики которого отличные) нельзя применять для переработки пластмасс по традиционным методикам. Например, из него невозможно изготавливать изделия методом экструзии либо путем литья. Узлы и детали из этого материала производят по технологии спекания, с применением спрессованных «таблеток» при низких температурах.

Химические свойства материала

Материал фторопласт ф4 относится к химически устойчивым веществам. Он не растворяется в достаточно агрессивных веществах, а также крепких/разбавленных кислотах. Щелочные концентрированные растворы не оказывают на рассматриваемый материал воздействия.

Например, раствор щелочных металлов в аммиаке — это одно из веществ, с чем фторопласт не переносит контакта. К таким веществам можно отнести и трехфтористый хлор. Действие таких химических веществ проявляется при высокой температуре.

Коэффициент расширения

Фторопласт ф4 по такому параметру также отличается хорошими характеристиками. Хотя в зависимости от температуры коэффициент его расширения имеет свойство изменяться.

Рассмотрим как именно:

1. если температура от -60 до -10, то коэффициент расширения составляет 8Х10-5;
2. при температуре до +20 коэффициент расширения составляет 25х10-5;
3. при температуре до +50 коэффициент расширения составляет 11х10-5;
4. при температуре от +100 до +120 коэффициент расширения поднимается до 10Х15-5;
5. при температуре от +200 до +210 коэффициент расширения поднимается до 21х10-5.

Рекристаллизация фторопласта

Среди недостатков фторопласта можно выделить высокий уровень холодной текучести. Это наблюдается в изменении формы сделанных из него изделий при высоком давлении. Когда они применяются при не очень высоких температурах, например, от +80 до +100 С, то нагрузка на них не должна составлять более 10 кг/м2. Если давление большое, то на изделии будут наблюдаться заметные деформации. Нагрузка также должна снижаться с увеличением температуры.

Если давление сильное (100-200 кг/м2), то образец, сделанный из фторопласта, может раздавить в пластине, а толщина уменьшиться до 3-5 раз, что будет зависеть от температуры. В процессе деформации данного материала в основном не наблюдается растрескиваний и появления других повреждений.

Рассмотрим технические характеристики фторопласта в этом плане:

• при температуре +20 С и нагрузке 33 кг/см2, степень деформации составляет в 1 сутки 6%, а в 4 суток 6,25%. При этом коэффициент будет составлять 0,03;
• при температуре 20 С и нагрузке 21 кг/см», степень деформации составляет 3,05% в 1 сутки и 3,19% в 4 суток. При этом коэффициент будет составлять 0,032.

Фторопласт также можно использовать для изготовления деталей, которые применяются при давлении более 30 кг/м2. Но при этом в изделии конструкция узлов сопряжения должна быть предельно плотной. Также не допускается присутствие значительных зазоров и полостей. В такой ситуации фторопласту просто некуда деваться.

Стоит отметить, что материал не очень эластичный. В связи с этим для получения плотного прилегания, на производстве в него добавляют резину. В некоторых случаях в узлах примыкания применяют пружинные компенсаторы.

Технические характеристики фторопласта

Во время производства фторопласта ф4 обязательно соблюдается ГОСТ 10007-80.

Рассмотрим самые значимые свойства (физико-химические) фторопласта:

• рабочая температура материала составляет от -269 до +260 С;
• при комнатной нормальной температуре теплопроводность составляет 0,25 Вт/м.град;
• удлинение (относительное) до разрыва составляет 350 %;
• коэффициент трения по стали — 0,2;
• давление, нужное для разрушения при растяжении составляет 20-30 МПа;
• по Бринеллю твердость составляет 30-40 МПа;
• плотность составляет 2100-2200 кг/м3;
• водопоглощение за сутки — 0.

Такие характеристики имеет фторопласт-4. Данные свойства материала позволяют его применять для производства деталей самого высокого качества.

Фторопласт — ф4

Политетрафторэтилен является наиболее популярным видом полимеров данного типа.

Сейчас выпускаются следующие марки фторопласта-4:

1. Ф-4Д. Такой материал является очень технологичным и используется для производства изделий точного размера;
2. Ф-4Д. Из этой марки фторопласта изготавливают тонкостенные трубы, шланги и ФУМ-ленты, изоляцию для кабелей;
3. Ф-4О. Он используется для создания изделий общего назначения;
4. Ф-4ПН, который применяется для производства изделий увеличенной надежности.

Фторопласт листовой

Данный тип изделий в современной промышленности является очень востребованным.

Листовой фторопласт по технологии изготовления классифицируют на:

• прессованный, материал марки «П»;
• строганный, материал марки «С».

Этот вид фторопласта продается в рулонах без катушки. Его толщина определяется ГОСТом и может составлять 2-4 мм, что будет зависеть от ширины.

Фторопласт с превосходными техническими характеристиками относится к новейшим материалам. Он применяется для производства различных деталей и узлов. Если его сравнивать с обычной пластмассой, то он характеризуется множеством неоспоримых достоинств. При этом сам фторопласт, а также изделия из него должны быть изготовленными в соответствии с ГОСТами.