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:
- фторопласт-2, который называют «поливинилиденфторид»;
- фторопласт-3, под названием «политрифторхлорэтилен»;
- 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:
- В электронике и электротехнической промышленности. Фторопласт является великолепным изолятором. В связи с этим его часто применяют в производстве радиодеталей, плат, кабелей и т.д.
- В автомобилестроении. Так как коэффициент трения у фторопласта незначительный, из него выходят качественные узлы трения, подшипники, опорные стойки.
- В пищевой промышленности. Данный материал хорошо подходит для производства валов проката теста, которые применяются на хлебозаводах, а также насосов разливающих молоко и т.д.
- В медицине. Из фторопласта кроме имплантантов и протезов изготавливают емкости для хранения плазмы и сыворотки.
- 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:
- если температура от -60 до -10, то коэффициент расширения составляет 8Х10-5;
- при температуре до +20 коэффициент расширения составляет 25х10-5;
- при температуре до +50 коэффициент расширения составляет 11х10-5;
- при температуре от +100 до +120 коэффициент расширения поднимается до 10Х15-5;
- 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:
- Ф-4Д. Такой материал является очень технологичным и используется для производства изделий точного размера;
- Ф-4Д. Из этой марки фторопласта изготавливают тонкостенные трубы, шланги и ФУМ-ленты, изоляцию для кабелей;
- Ф-4О. Он используется для создания изделий общего назначения;
- 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.
