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 |
