Фторопласт

ФТОРОПЛАСТ — полимерный материал, получаемый химическим путем. Фторопласт содержит атомы фтора, благодаря чему имеет высокую химическую стойкость.

Категория:

Описание

Фторопласт — 4

Основные физико-химические свойства и характеристики фторопласта

Фторопласт обладает уникальными физико-химическими свойствами и характеристиками:

Не окисляется и не подвержен коррозии.

Обладает высокой плотностью и стойкостью.

Фторопласт-4 отмечен в книге рекордов Гиннеса как самый скользкий материал, что открывает полимеру широчайшие возможности в машиностроительной отрасли и в транспортной промышленности.

Фторопласт-4 (он же Тефлон, Политетрафторэтилен ПТФЭ) инертен по отношению к химически агрессивным средам.

Обладает очень низким коэффициентом трения.

Термостоек — рабочая температура от -269°С до +260°С.

Отличный диэлектрик.

Не горит.

Не впитывает воду.

Срок службы более 20 лет.

По видам фторопласт Ф4 является самым востребованным по отношению к маркам Ф-2, Ф-3.

Виды фторопласта

Фторопласты — это группа фторсодержащих пластмасс. Аналогами российского фторопласта — 4 являются «Тефло» в США, «Флюон» в Англии, «Гостафлон» в Германии. Российская промышленность выпускает несколько видов фторопласта:

  • фторопласт-4 (Ф-4) Политетрафторэтилен ПТФЭ;
  • фторопласт-3 (Ф-3) Политрифторхлорэтилен;
  • фторопласт-2 (Ф-2) Поливинилиденфторид;
  • сополимеры.

Фторопласт-4 обладает наиболее высокой плотностью, термической и химической стойкостью, его чаще всего используют в промышленности и в быту.

Технология производства фторопласта

В России технология производства фторопласта осуществляется в три этапа:

  • получение хлордифторметана по реакции Свартса;
  • из хлордифторметана путем пиролиза получают тетрафторэтилен;
  • в результате полимеризации тетрафторэтилена образуется фторопластовый порошок.

Для производства заготовок в виде фторопласта листового (пластины), стержней (кругляк) применяется способ холодной прессовки и дальнейшего спекания при температуре 365°C. Прессование производится на прессах с гидравлическим приводом, работающих с давлением 350 кгс/см2. Затем из заготовок путем механической обработки в дальнейшем изготавливаются различные изделия. Фторопласт можно обрабатывать практически любым механическим способом – сверлением, шлифованием, фрезерованием, точением. Детали могут целиком состоять из фторопласта, или им покрывают только поверхность изделия для улучшения антифрикционных свойств.

Технология производства фторопласта (политетрафторэтилен) является наиболее отработанной для современной промышленности.

Недостатки фторопласта

Фторопласт — универсальный материал, но у него есть и недостатки, большинство из которых современные ученые все же научились преодолевать путем добавления различных наполнителей и созданием новых композитов:

  • выделяет вредные вещества при нагреве более +300°С;
  • не поддается склеиванию без дополнительной обработки, для обеспечения адгезии необходимо провести обработку расплавами окислителей при высокой температуре;
  • ползучесть при высоких нагрузках, с помощью модифицирования радиационным воздействием и армирования стекловолокном улучшаются механические свойства фторопласта.

Фторопласт-4 свойства и характеристики технические данные

Плотность 2100-2200 кг/м³
Температура плавления кристаллов +327°С
Рабочая температура от -269°С до +260°С
Температура разложения более 415°С
Интенсивность износа отсутствует
Коэффициент трения по стали 0,04
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 не плавится

 

Фторопласт черный Ф4К20.

Фторопласт черный Ф4К20 стержни — это фторопласт ф4 стандартный, в который добавили 20% кокса, в результате получили материал черного цвета, который оказался самым лучшим полимером для групп трения. Соединив кокс и фторопласт, удалось повысить важные для его применения показатели: износостойкость фторопласта черного в 600 раз выше чем у фторопласта ф4, на 30% выше напряжение при 10% деформации сжатия в интервале температурных показателей от -60°С до +250°С. Фторопласт черный c коксом стержни применяют для изготовления уплотнений подвижных соединений. Детали антифрикционного назначения, выполненные из стержней черного фторопласта Ф4К20, дают возможность использовать пары трения вообще без смазки, снижают трение и износ, не загрязняют промышленные газы, снижают расходы при любом виде производства.

   Фторопласт черный с коксом стержни (марка PTFE Ф4К20) применяются во всех областях промышленности. Чтобы расширить области применения материала и улучшить его свойства, создаются композиции фторопласта с различными наполнителями. В зависимости от добавляемых химических элементов можно увеличить твердость материала, его износостойкость, снизить коэффициент трения практически до нуля — и полимер ничем не уступит в своих технических характеристиках стали. В качестве наполнителей используют бронзу, кокс, графит, асбест — химические элементы должны выдерживать температуру переработки фторопласта +360°С. Самые популярные композиции на основе фторопласта ф4 — черный фторопласт с коксом Ф4К20, Ф4К15М5 — 15%кокса +5 %молибдена, фторопласт со стекловолокном Ф4С15, Ф4КС2 — 2% кобальта синего, графитонаполненный АФГМ.

   Черные прессованные стержни фторопласт Ф4К20 рекомендуется применять в изделиях для труднодоступных соединений и узлов, где обычная смазка нежелательна, и в тех механизмах, где отсутствие смазки может повлечь нарушения и поломки. Коксонаполненные черные фторопластовые стрежни Ф4К20 поддаются любым видам механической обработки: точение, фрезеровка, вырубка и др., с использованием станков или ручным способом. Стержни черного фторопласта Ф4К20 рекомендуется применять для изготовления подшипников скольжения, поршневых колец, деталей антифрикционного назначения.

    Рабочая температура деталей из композита фторопласт черный Ф4К20 от -60°С до +250°С, выдерживает кратковременные пиковые нагрузки до +300°С. Стержни прессованного черного фторопласта Ф4К20 не впитывают влагу и не подвержены горению и воспламенению. Заготовки выдерживают долговременное хранение — 12 лет со дня изготовления. Выпускают и применяют черные фторопластовые стержни различного диамера и длины.

Свойства композиционного материала фторопласт черный с коксом Ф4К20

В таблице представлены основные физико-механические, химические, электрические свойства черного фторопласта, которые помогут в выборе материала для применения.

Плотность 2050-2170 кг/м³
Относительное удлинение при разрыве 120-160%
Рабочая температура от -60°С до +250°С
Разрушающее напряжение 11,8-14,6 МПа
Модуль упругости 805 МПа при сжатии
1500 МПа при растяжении
Твердость по Бриннеллю 49-53,8 МПа
Деформация под нагрузкой 10 МПа (24ч 22°С) 2,9-3,0%
Напряжение при 10% деформации 21,5 МПа
Коэффициент теплопроводности 0,23 Вт/(м*К)
Водопоглощение через 24ч 0,03%
Коэффициент трения по стали 0,14-0,30
Интенсивность износа 0,25-0,56 Мкг/с