фторопласт плавится при какой температуре

Широко применяются также композиции на основе фторопластов, когда во фторполимер вводятся наполнители, повышающие износостойкость, прочность, твердость или упругость, изделий из фторопластов.
В качестве наполнителей для фторопластовых композиций применяют материалы, выдерживающие температуру спекания фторопласта. Наиболее распространенные наполнители можно разделить на следующие группы:
Порошкообразные:
металлические – медь, серебро, свинец, никель, бронза, олово, алюминий;
минеральные – кварц, стеклопорошок, ситал, керамика, слюда, каолин;
органические – графит, сажа, уголь, кокс.
Волокнистые (армирующие наполнители):
нетканые – стекловолокно, асбестовое, графитовое, кварцевое, базальтовое волокно, металлические усы;
тканые – стеклоткани, графитовые, асбестовые и базальтовые ткани.
Армирующие наполнители каркасного типа:
металлическая смятая сетка;
смятая фольга.
Наполнители можно вводить во фторопласт каждый в отдельности или в различных сочетаниях (комбинированные наполнители) в зависимости от назначения композиций.
Введение во фторопласты таких наполнителей, как стекловолокно, графит, бронза, коксовая мука, дисульфид молибдена, силициды металлов, позволяет в 200-1000 раз уменьшить износ уплотнительного элемента, в несколько раз увеличить теплопроводность, в 5-10 раз увеличить прочность при сжатии и твердость, уменьшить трение.
В частности,
введение графита используют в тех случаях, когда надо повысить механическую прочность и сохранить стойкость;
введение бронзы повышает теплопроводность, твердость, стабильность размеров, в 450 раз увеличивает износостойкость композиции;
введение дисульфида молибдена увеличивает твердость и прочность, снижает коэффициент трения;
введение стекловолокна повышает износостойкость, стабильность размеров при водопоглощении и усадке, теплостойкость, уменьшает коэффициент линейного расширения и хладотекучесть
композиции со стекловолокном и 5% дисульфида молибдена используют для получения деталей, работающих в условиях глубокого вакуума, сухого и влажного воздуха и газов;
внедрение углеродного волокна повышает износостойкость, твердость и удельную теплопроводность, сопротивление ползучести, снижает деформацию при нагрузке, повышает модуль упругости при сжатии и модуль пластичности;
введение коллоидного графита повышает жесткость и уменьшает хладотекучесть материала.
При использовании в качестве наполнителей стекловолокна, кремнезема, асбестовой ткани, металлической ваты увеличивается жесткость композита, уменьшается относительная деформация при невысоких коэффициентах трения.

Среди самих фторопластов наибольшее распространение получил фтропласт-4 и композиции на его основе, благодаря исключительной химической инертности этого полимера по отношению практически ко всем агрессивным средам.
В России фтропласт-4 производится в соответствии с ГОСТ 10007-80, который предусматривает выпуск нескольких марок фторопласта-4:
С – для изготовления специзделий;
П – для изготовления электроизоляционной и конденсаторной пленок;
ПН – для изготовления электротехнических изделий и других изделий повышенной надежности, а также электроизоляционных, изоляционных и пористых, вальцованных пленок и прокладочной ленты (допускается в отдельных случаях при отсутствии фторопласта-4 марки С применять фторопласт-4 марки ПН для изготовления изделий спецназначения);
О – для изготовления изделий общего назначения и композиций;
Т – для изготовления толстостенных изделий и трубопроводов.
Условное обозначение фтропласта-4 состоит из названия материала и сокращенного указания марки. Например: Фторопласт-4 П ГОСТ 10007-80 или Фторопласт-4 С ГОСТ 10007-80.
Марки композиционных материалов отечественного производства маркируются с обозначением материала, на основе которого создан композит, и количественного обозначения массовой доли наполнителей с буквенным указанием материала наполнителя (С – измельченное стекловолокно, К – молотый кокс, М – дисульфид молибдена, Г – графит, НБ – нитрид бора, КС – кобальт синий, УВ – углеродное волокно, Al – безводная окись алюминия). Например:
Ф4К15М5 – композиционный материал на основе фторопласта-4, содержит 15% коксовой муки и 5% дисульфида молибдена (применяется для работы в среде влажных газов);
Ф4С15М5 – композиционный материал на основе фторопласта-4, содержит 15% размолотого стекловолокна и 5% дисульфида молибдена (применяется для деталей, работающих в условиях высокого вакуума сухого и влажного воздуха и газов);
Ф4М15 – композиционный материал на основе фторопласта-4, содержит 15% дисульфида молибдена (применяется для деталей, работающих в среде влажных газов и в вакууме);
Ф4С15В5 – композиционный материал на основе фторопласта-4, содержит 15% измельченного стекловолокна и 5% нитрида бора (применяется для изделий, обладающих высокой химической стойкостью и износостойкостью, а также высокими механическими свойствами в широком интервале температур);
Композиция Ф4Г21М7 – композиционный материал на основе фторопласта-4, содержит 21% графита и 7% дисульфида молибдена (применяется для создания антифрикционных самосмазывающихся графитофторопластовых материалов).

Источник

Свойства и характеристики фторопласта

Свойства и характеристики фторопласта

Фторопласт создан в 1938 году. Он очень быстро стал популярным и востребованным материалом, который используется в самых разных отраслях – от медицины до военной промышленности. А все благодаря уникальным для полимеров свойствам. Чем же так хорош этот пластик? Предлагаем подробное описание свойств и физико-химических характеристик фторопласта, его преимуществ и недостатков.

Общие данные

Под названием «фторопласт» чаще всего имеется в виду Ф-4 (это самый распространенный и недорогой из всех фторопластов). Его химическая формула – (-C2F4-)n. В мире полимер известен по аббревиатуре PTFE (политетрафторэтилен, у нас ПТФЭ) и по многим фирменным названиям, которые прижились и стали общими (тефлон, галон, флубон, алгофлон, хостафлон, полифлон, гафлон, сорефлон).

Чистый фторопласт – это белый непрозрачный пластик, гладкий и скользкий на ощупь. Основные свойства, которые отличают его от других пластмасс:

Если дополнить эти характеристики еще и высокими диэлектрическими и антифрикционными показателями фторопласта, можно увидеть, что такое сочетание полезных свойств не встречается ни в одном другом материале. Но даже его можно улучшить. Поэтому сейчас, кроме чистого полимера, производят фторопласт с наполнителями (добавляют в композиции графит, стекловолокно, порошки металлов).

Популярные марки фторопласта Ф-4 (и область их применения):

Выпускают материал в виде готовых изделий, но чаще в форме заготовок – листов, пленок, втулок, стержней. Подробнее о разных марках полимера и особенностях его производства смотрите в нашей статье здесь.

Преимущества ПТФЭ:

Недостатки:

Физико-химические свойства

8–25Теплопроводность, ккал/м, ч·°С0,2Температура стеклования, °С-120Температура плавления, °С327Минимальная рабочая температура, °С-269Максимальная рабочая температура, °С260Водопоглощение за 24 часа0Теплостойкость по Вика, °С110Термостабильность при 415 °С, ч, не менее110Температура разложения, °СБолее 415Потеря массы при 420 °С за 5 часов, % за 3 часа0,2АтмосферостойкостьпревосходнаяХимическая стойкостьВсе минеральные и органические кислоты, щелочи, органические растворители, окислители, газы

Газопроницаемость ПТФЭ

Плавление и горение

Механические свойства

Предел прочности при растяжении, кгс/см 2

Предел прочности при сжатии, кгс/см 2

Модуль упругости при сжатии, кгс/см 2

Предел прочности при статическом изгибе, кгс/см 2

Модуль упругости при изгибе (при 200 °С), кгс/см 2

Удельная ударная вязкость, кгс·см/см 2

Твердость по Бриннелю, кгс/мм 2

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/см 2 ):

А вот так изменяется предел текучести при растяжении:

Предел текучести, кгс/см 2

Электроизоляционные свойства

Источник

Свойства и температура плавления фторопластов

Фторопласты или фторлоны — это фторсодержащие полимеры или пластмассы, к которым относятся фторопласт 2 (поливинилиденфторид), фторопласт 3 (политрифторхлорэтилен), фторопласт-4 (политетрафторэтилен) и сополимеры фторпроизводных этилена.

Название «фторлон» появилось в Советском Союзе, но не прижилось. Впервые материал попал в СССР во время Великой Отечественной войны из США: союзники использовали его для уплотнений и подшипников танков. Первые работы по созданию фторопласта начались уже в 1947 году под руководством Черешкевича Льва Викентьевича. Первая опытная партия была готова в 1949 году.

Фторопласт-4

Чаще всего при упоминании фторопластов имеют ввиду именно фторопласт-4. Это наиболее распространенный и дешевый в производстве вариант пластмассы, известный в Европе под несколькими названиями. В США его называют «Тефлон» или «Галон», в Великобритании – «Флубон», в Германии – «Гостафлон ТФ», в Японии – «Полифлон», в Италии – «Алгофлон», во Франции – «Сорефлон» или «Гафлон».

Его изготавливают и продают как в «чистом» виде, так и с наполнителями: графитом, металлическими порошками и стекловолокном. Добавки позволяют усилить определенные свойства, приспосабливая полимер к определенным нуждам. В продажу обычно выпускают заготовки в форме дисков, стержней, пластин и штулок.

Фторопласт-4 обладает отличными термостойкими и антифрикционными свойствами, является прекрасными изоляторами тока и легко выдерживает даже агрессивную химическую среду. Это позволяет использовать материал при создании первичной обмотки высоковольтных проводов, токопроводящей и нагревательной жилы, нагревательного кабеля, при изготовлении прокладок, шайб, шлангов для гидросистем и для оборудования теплого пола.

Свойства фторопласта-4

Уникальные свойства полимера в большинстве своем связаны с его молекулярной структурой. Благодаря сильной и устойчивой связи фтора и углерода характеристики фторопласта не встречаются ни в одном другом сочетании. Это делает пластмассу крайне востребованным материалом. На основе фторопласта-4 созданы материалы с добавлениями.

Ниже приведены данные для полимера фторопласт-4.

Особенности плавления

Без открытого огня процесс горения невозможен: если вытащить фторопласт-4 из огня, он прекратит гореть. При этом сам процесс представляет собой не плавление, а обугливание, но при сильном нагреве (выше 327С о ) происходит выделение опасных газов фтора. Последние не выделяются в вакууме. При температуре 415С о материал начинает разлагаться.

Немного минусов

Несмотря на многочисленные достоинства, фторопласт-4 имеет незначительное количество недостатков. Материал практически не подлежит склеиванию: для этого необходимо провести обработку расплавами окислителей при высокой температуре. Также пластмасса реагирует на трехфтористый хлор при воздействии высоких температур, на расплавы щелочных металлов и их растворы.

Области применения

Благодаря сочетанию уникальных свойств и невысокой цены фторопласт-4 применяют в самых разных областях. Изделия могут целиком состоять из вещества, но в некоторых случаях им покрывают только поверхность. Они легко поддаются пилению, сверлению, резке и другим работам.

Чаще всего в материал добавляют примеси для усиления твердости, износостойкости и других параметров. Например, добавление графита, бронзы, стекловолокна или кокса позволяет уменьшить износ и увеличить теплопроводность и прочность при сжатии.

Виды материала

Помимо чистого использования часто можно встретить добавки. Это позволяет усилить определенное свойство фторопласта и приспособить материал под конкретные запросы.

Источник

Что такое фторопласт?

Основные свойства и применение в промышленности

Схожи не только техническое название полимеров «Фторопласт», но и свойства, и основные характеристики всех его видов:

В различных марках фторопластов эти характеристики количественно разнятся, что обуславливает разные возможности применения материала.

Три основных марки фторопласта:

Изготовление деталей из фторопласта производят одним из четырех способов:

Фторопласт-2 (ПВДФ, PVDF)

Применение «двойки» в промышленности вытекает из нескольких параметров, по которым этот вид фторопласта превосходит другие:

Для фторопласта-2 температура эксплуатации to = 150 оС; температура плавления фторопласта-2 = 170 оС.

Считается универсальным материалом, применяется во всех сферах деятельности, при условии ограничения нагрева.

Процесс создания ПВДФ

В результате лабораторных исследований, разработали несколько технологических процессов для получения фторопласта-2. По критериям рентабельности и выхода готового продукта, в промышленности используются три цепочки, отличающиеся инициаторами и балансом «стоимость/качество»

Свойства кристаллических фаз ПВДФ

Фторопласт-2 обладает четырьмя разновидностями кристаллической фазы, способными переходить из одной в другую под внешними воздействиями:

Производители и применение

В настоящее время фторопласт-2 в России не производится. Ведущие зарубежные поставщики: Agru (Австрия), FIP Spa (Италия), Georg Fisсher (Швейцария), Simona (Германия), Glynwed Pipe SYSTEMS LTD.

Трубы и узлы трубопроводов (краны, фитинги) для перекачки агрессивных сред или для производства особо чистых материалов – это то, что делают из фторопласта-2.

Листовой Ф-2 используется для футеровки емкостей и стен помещений.

Импортируют в Россию готовые изделия из фторопласта-2, а также прутки или листы.

Действующие санкции Запада в последнее время снизили возможности закупки.

Фторопласт-3 (Ф-3, Ф-3Б, PCTFE)

Обладает двойственными характеристиками — при температуре до 50 оС представляет собой аморфную массу, при нагреве кристаллизуется и превращается в полимерный кристалл с иными, чем у аморфной фазы, физическими и химическими свойствами, зависящими от процентного соотношения кристалла и аморфного вещества. При дальнейшем нагреве до 200 оС кристалл расплавляется, при 300 оС – расплав обугливается и разлагается.

Перечисленные особенности определили применение фторопласта-3 в узлах, работающих в агрессивной среде, но с невысокой физической нагрузкой.

Пленки из политрифторхлорэтилена используют для защиты поверхностей рабочих механизмов от контакта с обрабатываемой продукцией в пищевой промышленности, в фармацевтике, в медицине. Скользящие свойства позволяют применять такие узлы без дополнительной смазки.

Процесс создания PCTFE

Радиационный метод. Технологически сложен, требует соблюдения температурного режима. Достоинство – проводится при комнатной температуре.

Суспензионный метод. Простой, экономически выгодный, но продукт получается среднего качества.

Эмульсионный метод. Дороже, чем суспензионный, но качество полимера выше.

В популярной литературе технология промышленного получения PCTFE описана скудно.

Свойства PCTFE

Основное применение полимер получил в кристаллической фазе, прошедшей процесс закалки.

Закаленный полимер прозрачен, может использоваться в качестве смотровых окон для емкостей с агрессивными средами. При нагреве до 200 оС закаленный фторопласт-3 теряет закалку, кристаллизуется и мутнеет. Недостаток в том, что низкая теплопроводность фторопласта позволяет закалять детали не толще 3-4 мм.

Достоинство – поглощение паров воды и диффузия любых других газов через PCTFE равна нулю.

Тип Ф-3Б отличается от Ф-3 лучшей прозрачностью в световом и инфракрасном диапазонах.

Производство PCTFE

В России фторопласт-3 выпускается отечественными заводами, в соответствии с ГОСТ-13744 от 1987 года. На рынке представлен в виде порошков:

На основе марки «Б» выпускают суспензии на спирту (вид «С»), которые бывают нестабилизированными (вид «СК») и стабилизированными (вид «СВ»).

Фторопласт-4 (PTFE)

Фторопласт-4, или PTFE-материал, – самый универсальный продукт, представленный в линейке. Важность материала для промышленности и широкое применение полимера привели к принятию в 1980 году отдельного ГОСТ 10007-80 «Фторопласт-4. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)».

Работает в широком температурном диапазоне, сохраняя свои свойства. Не смачивается ни водой, ни растворителями, ни жирами. Обладает низкими коэффициентами трения и прилипания (адгезии). Химическая стойкость политетрафторэтилена превосходит химическую стойкость золота.

Ограничение в использовании — относительная мягкость полимера, поэтому его применяют в узлах с минимальной физической нагрузкой.

Высокая термостойкость фторопласта-4 используется в высокотемпературных трубопроводах, из него делают изоляцию высоковольтных проводов, технические ткани и фильтры различного назначения. Прокладки из Ф-4 с наполнителями устанавливают в подшипниках, предназначенных для работы в агрессивных средах, или без возможности смазки.

В быту он известен сантехникам и газовикам как ФУМ-лента, а домохозяйки используют сковородки с антипригарным покрытием из фторопласта-4, называемого в этом случае «Тефлон».

Тефлон

Это запатентованное название фторопласта-4, и свойства тефлона – то же самое, что и свойства марки полимера Ф-4. Высокая твердость материала и его инертность обусловили применение сырья в кухонной посуде.

Массовое распространение в быту предъявляет тефлону высокие гигиенические свойства. Исследования на животных для выяснения, чем вреден тефлон, выявили агрессивный компонент и доказали, что материал безопасен при обычной эксплуатации изделий с антипригарным покрытием. Разговоры о том, что тефлон вреден для здоровья, возникли из-за нарушения условий использования. Действительно, при перегреве посуды, например, если оставить сковородку на огне без присмотра, изделие нагревается до опасных значений температуры, и тефлоновое покрытие разрушается, выделяя ядовитые компоненты. Особенно ядовиты эти испарения для птиц, которые гибнут почти мгновенно.

Основным конкурентом для посуды с тефлоновым покрытием является керамическая посуда. По большинству сравниваемых параметров керамика лучше, чем тефлон. Кроме одного, но важного — ее цена гораздо выше.

Процесс создания PTFE

В России при производстве фторопласта-4 используют двухступенчатую технологию. На первом этапе в базовом веществе замещают атомы хлора на атомы фтора, на втором – производят термообработку и на финальном – полимеризуют готовый продукт.

Технические характеристики PTFE

Параметры вязкости фторопласта-4 исключают горячую штамповку изделий. Будущую деталь формируют холодным способом, а затем запекают.

У полимера «фторопласт-4» технические характеристики начинаются с эпитета «исключительный»:

К недостаткам материала PTFE относятся малая прочность, низкая прозрачность и разрушаемость при радиации.

Применяется везде, где требуются антикоррозионные свойства, инертность узлов, но при этом нет большой механической нагрузки. В медицине изготавливают оборудование и элементы протезов, в том числе искусственные сосуды, имплантаты, емкости для сбора крови.

Разновидности фторопласта-4

Ф-4А и Ф-4Т в виде порошка применяются для изготовления деталей прессованием.

Ф-4Д в виде особо тонкого порошка с усиленными свойствами химической стойкости.

В международной нотации Ф-4 называются «Тефлон». Применение тефлона, как материала для антипригарного покрытия кухонной утвари, – самое известное использование фторопласта-4 под этим названием.

Композитные фторопласты

Это полимеры, в которые при изготовлении добавили наполнитель.

Применяются различные наполнители, в зависимости от того, какие свойства базового полимера необходимо усилить. Техническими условиями предусмотрено использование в добавках угля (кокса), угольного волокна, молибдена, кобальта.

Фторопласт с коксом, или фторопласт черный, обладает уникальной износостойкостью, в 600 раз превышающей показатель базового полимера Ф-4. Композитный материал фторопласт графитонаполненный (черный) применяют в узлах с критическими условиями по трению и затрудненным доступом обслуживания.

Проблемы соединения фторопластовых деталей

Превосходные свойства фторопласта по устойчивости к агрессивным средам, низкой смачиваемости, нулевой диффузии создают проблемы при необходимости склеить детали. Предлагались способы с предварительной обработкой поверхности, промывкой, сушкой и склеиванием эпоксидными составами. Испытания показали низкую прочность такого клеевого шва, клей под нагрузкой отваливался от поверхности.

Решение, чем склеить фторопласт с фторопластом, было найдено и запатентовано в СССР в 1977 году.

Метод заключается в обработке подготовленной поверхности жидким золотом и нагреве детали до температуры, когда золото восстановится и продиффундирует в полимер на глубину 1 микрон. Позолоченную поверхность склеивают компаундом с другой деталью.

Допускается вместо золота применять платину или серебро, но платина снижает прочность шва, а серебро недостаточно стойкое к воздействию агрессивной среды.

Проблема, чем клеить фторопласт к металлу, или полимер к фторопласту, удовлетворительно не решена до сих пор. Современные технологии предлагают специальные клеи, например, ФРАМ-30, но склеиваемая поверхность должна быть предварительно протравлена жидким натрием, да и качество шва получается невысокое.

Сортамент поставки

Вес фторопластового стержня длиной 1000 мм и диаметром 100 мм будет около 18 кг.

Сравнение фторопласта и капролона

Капролон, или полиамид-6, по характеристикам близок к фторопласту. Отличие капролона от фторопласта в механических свойствах, но однозначно ответить, что прочнее – фторопласт или капролон, невозможно. Последний немного тверже, меньше деформируется и повреждается при равных нагрузках. Но при этом его износостойкость при длительной эксплуатации ниже, чем у фторопласта.

Изготовление деталей из капролона требует более высокой точности, но технологически деталь из него методом литья сделать проще и дешевле, чем прессовкой и запеканием из фторопласта.

Почти вдвое отличаются температуры плавления капролона и фторопласта. Первый плавится при 220 оС, а для второго – это рабочая температура.

Если требуется длительная эксплуатация с небольшими механическими нагрузками – желательно установить фторопластовую деталь, если механические нагрузки значительные, то лучше капролон, чем фторопласт. При сравнении, что лучше – фторопласт и капролон, при изготовлении втулок в расчет берутся параметры технологичности и прочности.

Фторопластовые втулки делают с допуском, чуть больше по внешнему размеру и чуть меньше по внутреннему, методом запрессовывания туда вала. При ударной нагрузке на вал втулка теряет форму и подлежит замене.

Капролоновые втулки жесткие, ударную нагрузку держат отлично, форму не теряют, но быстро изнашиваются. Требуются прецизионная точность изготовления и дополнительная амортизация узла.

Замена фторопласта

Высокие характеристики затрудняют замену фторопласта другими материалами. Принять решение, чем заменить фторопласт, можно при ограничениях в эксплуатационных параметрах узла. Например, низкие рабочие температуры позволяют произвести замену фторопласта на капролон без потери надежности. На рынке недавно появился импортный материал TECAPET (полиэтилентерефталат), пришедший на замену капролону. В России он пока не производится.

Источник