к какому классу конструкционных материалов относится фторопласт

Фторопласт. Виды и применение. Формы и плюсы. Особенности

Фторопласт – фторсодержащий полимер, используемый как конструкционный материал в машиностроении, медицине, электронике, пищевой и химической промышленности.

Виды фторопластов

Название фторопласты объединяет целую группу фторсодержащих полимеров, которые имеют отличия по техническим параметрам. За счет этого они не являются взаимозаменяемыми при изготовлении специальных деталей для сложных механизмов. Для каждой конкретной цели оптимально использовать определенную разновидность фторопласта.

К наиболее часто встречаемым в производстве фторопластов можно отнести:

Политетрафторэтилен также известный как Ф-4. Он является самым плотным из всех видов фторопласта. Не изменяет свойства при нагреве до температуры 260°С. Имеет малую пористость и повышенную гидрофобность. Тефлон является универсальным материалом. Сфера его использования в разы обширней прочих фторопластов. Он имеет очень высокую устойчивость к нагреву, поэтому из него делают детали для моторов. Тоже его используют в качестве изолятора тока в электро и радиотехнике.

Политрихлорфторэтилен или Ф-3 – это прочный и твердый материал. Является достаточно удобным в обработке. Он способен размягчаться при нагреве и расплавится до жидкого состояния. Благодаря этому из него отливают детали и заготовки путем прессования горячей массы. Положительным качеством Ф-3 является высокая адгезия к металлам. За счет этого его часто используют как очень износоустойчивое антикоррозийное покрытие.

Политрихлорфторэтилен также известен как Ф-2. Существуют его модификации с включением в состав кобальта или кокса. В таком случае материал маркируется как Ф-2М. Он не содержит пластификаторов и стабилизаторов, но и без этого имеет высокую упругость. Его используют для изготовления труб, емкостей для хранения агрессивных веществ. Отличительным качеством материала является возможность растворения в нейтральных растворителях. Этим пользуются для его удаления, к примеру, при изготовлении литьевых форм.

Сополимер тетрафторэтилена или Ф-40 получил распространение при изготовлении деталей трубопроводов. Из него отливают и вытачивают корпуса для насосов. Материал подходит для производства втулок и прокладок. Этот фторопласт также используется для создания покрытий на детали, которые нужно сделать водостойкими. Существует 2 модификации материала: Ф40П и Ф-40Ш. Первая применяется для изготовления различных деталей методом прессования массы или литья. Ф-40-Ш подходит для получения различных изделий путем экструзии, что более удобно для современного производства, благодаря высокой скорости формовки. Обе модификации не горят, не пропускают ультрафиолет. Кроме этого они устойчивы к воздействию концентрированных кислот.

Общим важным свойством всех фторопластов является самый низкий коэффициент сухого трения. То есть детали из этого материала отличаются высокой износоустойчивостью. Самой широко используемой разновидностью фторсодержащих полимеров является тефлон, также известный как Ф-4. Он является безопасным для человека и благодаря ряду свойств, применяется в пищевой промышленности. Из него помимо всего прочего делают антипригарное покрытие сковородок, форм для выпекания.

Общие технические преимущества

Хотя материалы, относящиеся к группе фторопластов, могут иметь разные технические свойства, но общими качествами для них всех являются:

Фторопласт является очень удобным в работе материалом. Его можно сверлить, резать, точить, шлифовать, фрезеровать. Благодаря этому его часто используют для изготовления различных деталей на токарном станке.

Материал благодаря содержанию фтора приобретает высокую химическую стабильность. Он переносит контакт с большинством кислот и прочих агрессивных соединений. Благодаря этому из него изготавливают детали для оборудования в химической промышленности и фармакологии.

Все фторопласты имеют существенно более низкий коэффициент сухого трения, чем прочие полимеры и вещества. Это позволяет делать из них втулки, легкие подшипники, скользящие детали. Это качество крайне ценится, и благодаря именно ему фторопласты получили столь широкое распространение.

Фторсодержащие полимеры практически не горят. При контакте с открытым пламенем они просто обугливаются. Также материал не боится электрического воздействия.

Так как фторопласты не изменяют свою длину при нагреве или охлаждении, материал широко используется для изготовления уплотнительных деталей в механизмы, работающие в условиях высоких температур. Такой уплотнитель не меняет свой объем, за счет чего работает одинаково эффективно в любых условиях.

Форма выпуска

Фторопласт поступает в продажу в виде готовых изделий, или же как заготовки для производства деталей. Нужно отметить, что форма и размер таких заготовок регламентируется по утвержденному техническому регламенту. В связи с этим габаритные параметры заготовок у разных производителей могут отличаться. Общим для них является химический состав. Он соответствует принятым нормам. Поэтому изделия разных заводов имеют практически одинаковые рабочие качества.

В качестве заготовок фторопласт можно купить в виде:

Листы и пластины из фторопласта могут иметь толщину от 1 мм до 6 см. Их используют для фрезерования при изготовлении различных прокладок, втулок и прочих деталей. Размер листов у разных производителей может существенно отличаться. Минимально это 100х100 мм. Также бывают листы и пластины от 1х1 мм.

Фторопласт в виде пленки имеет толщину в пределах от 10 до 100 мкм. Это полуфабрикат для изготовления изоляционной оплетки на токопроводящие провода. Также из нее делают тонкие прокладки, мембраны фильтров. Путем вакуумного прессования возможно приклеивание пленки на различные металлические изделия с небольшим рельефом, что обеспечивает надежную защиту от коррозии.

Стержни из фторопласта это достаточно ходовые заготовки для токарных работ. Они имеют толщину от 10 до 300 мм. Длина стержней может доходить до 2 м. В большинстве случаев они имеют круглое сечение, но встречаются и с квадратным или прямоугольным. Их производство выполняется методом экструзии.

Бруски из фторопласта могут иметь толщину от 2 мм до 20 см. Они выпускаются различного размера, но обычно не больше 200х300 мм. Преимущественно используются для фрезеровки деталей в различные механизмы и устройства.

Фторопласт в виде порошка или стружки почти не встречается в свободной продаже, так как является сырьем для крупных производителей готовых изделий. Для обычного потребителя, не имеющего экструдер с определенными техническими возможностями, порошок и стружка являются бесполезным материалом.

Какой фторопласт лучше

Каждая разновидность фторопласта обладает определенными качествами, которые отлично подходят под определенные условия эксплуатации. Однако наиболее универсальным является тефлон, он же Ф-4. У него более высокая плотность, температурная устойчивость, выраженная нейтральность к агрессивным веществам. В связи с этим при закупке заготовок под неопределенное использование, когда трудно предугадать в каких условиях будут эксплуатироваться изделия из них, лучше всего остановиться на Ф-4.

Ф-4 имеет много модификаций, отличающихся по некоторым техническим свойствам. При использовании материала для конкретных условий может оказаться оптимальным остановиться именно на одной из модификаций:

Ф-4ПН обладает более высокой надежностью, чем обычный тефлон. Его применяют при изготовлении деталей, на которые оказывается высокое давление, трение.

Ф-4Д имеет меньший молекулярный вес. Материал отличается от обычного Ф-4 возможностью переработки методом экструзии. В свободной продаже полимер встречается редко, так как преимущественно из него делают пленки и волокна для крупных производств.

Ф-4А имеет аналогичные свойства, что и обычный тефлон, но более технологичен. За счет этого из него можно делать точные тонкие детали с минимальной погрешностью. При обработке с материала снимается тонкая стружка.

Тефлон является самым дорогостоящим среди всех фторопластов. Тоже популярные Ф-3 и Ф-2 стоят практически в 2 раза дешевле. При покупке заготовки из фторопласта важным параметром, кроме ее химической формулы, является то, что материал сделан из первичного полимера или выступает результатом вторичной переработки. Подавляющая доля фторопласта на рынке имеет китайское происхождение. Это преимущественно полимер полученный в результате вторичной переработки. Согласно последним исследованиям вторичный фторопласт уступает первичному по износоустойчивости практически в 2 раза.

При использовании деталей, изготовленных из вторичного фторопласта, существует большой риск их быстрого выхода со строя. Во многих случаях несмотря на дешевизну такого материала, его покупка в конечном счете может оказаться экономически нецелесообразной. Практически всегда лучше использовать первичный полимер.

Источник

Фторопласт: применение,преимущества,виды,фото,обзор,описание

Фторопласт относится к группе углеводородов, имеет полимерную структуру. Он может содержать в своем составе от 1-го до 4-х атомов фтора, что определяет его технические и химические характеристики. В процессе синтеза образуется белый, легко комкующийся порошок, который прессуется и спекается под воздействием высоких температур.

Фторопласт был открыт в первой половине XX века в США. Способ получения и формула вещества держались в строгом секрете.

В Советском Союзе материал появился в годы второй мировой войны, а в последствии было налажено собственное производство фторопласта. Поначалу он использовался исключительно в промышленных целях, и только в конце XX века стал применяться для производства товаров народного потребления.

Сегодня этот полимер широко применяется в химической промышленности, строительстве, машиностроении, медицине, используется для изготовления высокотехнологичных тканей. Наиболее известным из всех фторопластов является политетрафторэтилен, называемый в России фторопласт-4. В разных странах он имеет различные названия – в США тефлон или галлон, в Европе – гостафлон, флюон и другие.

Откуда взялось?

Фторопласт – это соединение, которое впервые удалось изготовить в далеком 1938 году. Автором изобретения считается Рем Планкетт. В настоящее время слова «фторопласт» и «тефлон» используются как синонимы. Инженеры Советского Союза смогли создать такое же соединение в период Второй мировой войны. В то время трубка из фторопласта была большой ценностью: материал выдавали на строго ограниченные цели и только в небольших количествах. Каждая такая процедура требовала подтверждения со стороны представителей специальной службы безопасности.

В наши дни фторопласт листовой (а также в иных формах) представляет собой очень распространённый материал, обширно применяемый для достижения самых разных целей. Доступ к нему больше ничем не ограничен (кроме, конечно, цены).

Применение фторопласта в различных областях

Применение фторопласта в различных областях в современном мире происходит повсеместно, начиная от глобальных масштабных проектов, где используют детали из этого конструкционного пластика, и вплоть до напыления на посуде — тефлон. Рассмотрим подробнее, где применяют фторопласт.

Фторопласт в автомобилестроении и машиностроении

Фторопласт в автомобилестроении и машиностроении активно применяют для производства различных запчастей для автомобилей и механизмов машиностроения, используя для этого фторопластовые заготовки в форме листа, пластины, плиты, стержня, круга, трубы. Из фторопласта различными способами изготавливают прокладки, уплотнители, сальники, манжеты, опоры скольжения. Мягкость и текучесть фторопласта-4 и его модификаций увеличивает срок службы деталей и узлов механизмов, подвергающихся трению.
Фторопласт 4 (ф-4) отличный антифрикционный материал, недаром его называют «твердой смазкой»; обладает очень низким коэффициентом трения — 0,04, при взаимодействии между металлическими и фторопластовыми деталями коэффициент трения сопоставим с трением в подшипниках при наличии смазки. Для повышения износостойкости деталей создают композиты из фторопласта с добавлением графита, бронзы, армируют полимер стекловолокном. Фторопласт подходит для работ при высоком давлении, при низких температурах и в глубоком вакууме.

Фторопласт для электроники и радиотехники

Фторопласт для электроники и радиотехники применяют, так как полимер обладает исключительными изолирующими свойствами. Фторопласт-4 прекрасный диэлектрик (поверхностное электрическое сопротивление 1017 Ом), в электронной промышленности он идеален для изоляции проводов, особенно высоковольтных, разъемов, высоковольтных кабелей и электрических машин. Актуально его применение для производства уплотнительных деталей поршневого компрессора (например, поршневых колец), для изготовления сухих подшипников, работающих при низких температурах.

Фторопласт ф 4 незаменим для химической, атомной и космической промышленности

Фторопласт-4 является незаменимым материалом для химической, атомной и космической промышленности благодаря таким своим свойствам: обладает высокой сопротивляемостью к агрессивным средам, может контактировать долгое время с кислотами и щелочами, даже концентрированными, маслами, сточными водами, солями, керосином, нефтью и разными видами топлива. Фторопласт-4 устойчив к воздействию радиации, плесени, тумана и солнца. Благодаря этим характеристикам пластины (листы) фторопласта-4 широко применяют в химической промышленности для изготовления и футеровки насосов, емкостей для хранения и транспортировки; для защиты различных поверхностей от коррозии; для хранения спирта, смесей на его основе и особо чистых веществ, которые не должны быть загрязнены. Опыт применения этого полимера показывает, что защищенные фторопластом трубопроводы, реакторы и аппараты успешно функционируют 25—30 лет и более в тяжелых условиях химпроизводства и радиации.

Фторопласт для пищепрома

Фторопласт для пищепрома — этот полимер стал незаменим в этой сфере, он нетоксичен и безвреден для человека. В пищевой промышленности и быту фторопласт используют для изготовления посуды с противопригарным покрытием, кремовых шприцев, насадок для раскатки теста, фильтров и уплотнителей для техники, лезвий бритв. Его наносят тонким слоем способом напыления на поверхности, обеспечивая теплостойкость, несмачиваемость и продлевая срок службы изделий.

Применение фторопласта в медицине

Фторопласт-4 гигиеничен, обладает отсутствием вредного воздействия на организм человека и широко применяется в медицине в качестве емкостей для хранения крови и лекарственных препаратов, как материал для изготовления искусственных кровяных сосудов и клапанов. Из композитов на основе фторопласта изготавливают биосовместимые импланты для пластики уха, носовых перегородок, в стоматологии и офтальмологии.

Современные смазочные материалы с измельченным полимером фторопласт

Фторопласт в измельченном виде применяют в составах смазочных материалов. Благодаря развитию нанотехнологий в России появились различные присадки, масла и смазки с добавлением фторопласта, который в порошковом виде налипает на поверхность, заполняет все микротрещины и дефекты, значительно повышая защиту от трения и износа фрикционных деталей, в том числе при высоких температурах до +260°С. Но нужно понимать, что во многих недостоверных источниках указано, что фторопласт ф-4 российского или китайского производства выдерживает кратковременные нагрузки при +300°С и даже +400°С. На самом деле исходя из нашей практики при таких критических температурах этот полимер начинает деформироваться и разрушаться.

Применение фторопласта в строительстве

В строительстве современных мостов, путепроводов, эстакад и галерей из фторопласта листового делают важнейшие детали конструкций скользящих опор; фторопластовые детали (тефлоновые прокладки) повсеместно используют при строительстве зданий в зонах с повышенной сейсмической активностью, они дают возможность свободного перемещения элементам фундамента и каркаса зданий при землетрясениях.

Фторопласт в текстильной промышленности

Текстильная промышленность также использует фторопласт для своих нужд. Современные высокотехнологичные ткани для пошива одежды покрывают тончайшей пленкой из фторопластового сырья для придания им водоотталкивающих, паропроницаемых, ветрозащитных свойств. Модифицированный фторопласт применяют для пропитки кожаных изделий с целью придания им гидрофобности.

Это интересно

Впервые текстильную промышленность и фторопласт совместили братья Гор. В 1969 году Уилберт и Роберт Гор произвели первую мембранную ткань на основе пористой тонкой фторопластовой пленки для космической программы. Запатентовали эту чудо-ткань под названием Gore-Tex (гортэкс). Позже появились другие аналогичные материалы, которые в настоящее время активно находят применение в производстве спецодежды и обуви.

Марки и технические характеристики фторопласта

Сегодня существует несколько марок фторопласта, которые различаются размерами молекул и их количеством. Рассмотрим наиболее популярные марки, и их технические характеристики:

Основные технические характеристики перечисленных фторопластов представлены в таблице.

В России вот уже много лет фторопласты в большом количестве производятся на химических предприятиях. Сфера применения полимеров чрезвычайно широка и обусловлена их техническими характеристиками. Материал имеет ряд исключительных свойств, благодаря которым он востребован в самых разных отраслях, и потребность в нем только возрастает последние годы, а соответственно и увеличивается и доля его производства в химической промышленности страны.

Преимущества материала

Популярность фторопласта объясняется его уникальными свойствами. Материал имеет ряд преимуществ, благодаря которым он с успехом используется как в машиностроении, так и в медицине. Его основными достоинствами являются:

Помимо всего прочего материал легко обрабатывается, он без труда поддается сверлению, шлифовке и фрезеровке. Рассмотрим более подробно сферу применения этого полимера.

Фторопласт: виды

В настоящее время фторопласт – это термин, применяемый к группе материалов, несколько отличающихся друг от друга. Каждая разновидность свойственна какой-либо стране, где она преимущественно производится и применяется, имеет специфическое наименование. Например, в Америке широкое распространение получил тефлон – это так называемый четвертый фторопласт, а вот японский вариант – это полифон.

Итальянская промышленность построена с использованием алгофона, английская прибегает к флюону, а французская – к сорефлону. В Германии материал, наиболее активно используемый в промышленных процессах, носит название гостафлон ТР. Есть также третий фторопласт, который в разных странах представлен под разными наименованиями: в Японии его знают как дайфлон, а во Франции как волталеф. Американская промышленность применяет кель Ф. Также существует второй фторопласт, фторопласт-40 и сополимер, построенный на совмещении винилиденфторида и тетрафторэтилена. В продаже он обычно обозначается как фторопласт-42.

Источник

Виды фторопласта

На современном рынке синтетических материалов из полимеров представлено очень большое количество разнообразных изделий, одним из которых и является фторопласт. Этот материал представляет собой насыщенную фтором пластмассу, которая используется в очень многих сферах промышленного производства, в том числе в машиностроении, химической и электротехнической отраслях, а также пищевой промышленности, медицине и текстиле. При этом, в зависимости от молекулярной структуры, различают следующие виды фторопласта:

За счет уникальных технических характеристик и свойств, самым распространенным видом считается именно фторопласт-4. Кстати говоря, «фторопластом» данный материал по большей части называют лишь в русскоязычных странах. Во всем мире он более известен как «тефлон» — зарегистрированная в Америке торговая марка. Существуют также еще и другие уникальные обозначения фторопласта. Например, Англичане называют его «Флюон», а вот в Германии, в свою очередь, немцы производят фторопласт под торговой маркой «Гостафлон».

Состав фторопласта

Использование фторопласта в качестве высокоэффективного покрытия поверхностей и как заготовки для производства различных конструкционных деталей, в первую очередь, обусловлено хорошими физико-химическими свойствами данного материала. Однако данные свойства могут изменяться в зависимости от того, каков молекулярный состав фторопласта. Разные виды фторопласта имеют разное число атомов фтора в своей химической цепочке, при этом, чем насыщенней будет полимер, тем более высокими будут и его характеристики.

При этом, фторопласт с двумя, тремя или же с четырьмя атомами фтора в структуре считают гомополимером. Это означает то, что один из мономеров в химической цепи у этого материала многократно повторяется. У фторопласта-2 таким мономером является винил, а у фторопласта-3 и фторопласта-4 роль данного мономера выполняет этилен.

Получение фторопласта

Получение фторопласта любого вида происходит посредством химического синтеза, после окончания которого образуется волокнистый материал белого цвета в виде рыхлого порошка. Далее этот порошок запрессовывается и обрабатывается под воздействием высокой температуры в промышленных автоклавах. При этом возможно проведение нескольких видов синтеза, которые будут различаться между собой только лишь процессом полимеризации. Существует эмульсионная, суспензионная, а также полимеризация фторопласта в массе.

Примечательно, что первоначальные манипуляции, например, введение в мономер фтора и других дополнительных соединений, при любом виде полимеризации происходят одинаково — через нагрев углеводорода и галогенов. Собственно, сам такой процесс нагрева называется пиролиз. Он необходим для того, чтобы добиться распада сложных молекулярных цепочек, после которого они упростятся и вступят в соединение с атомами фтора. После чего и будет возможным проведение синтеза, с использованием одного из способов полимеризации:

Источник

К какому классу конструкционных материалов относится фторопласт

Дата введения 1981-07-01

1. РАЗРАБОТАН Министерством химической промышленности

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17.04.80 N 1735

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, приложения

5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

6. ИЗДАНИЕ (сентябрь 2005 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в апреле 1986 г., октябре 1990 г. (ИУС 7-86, 12-90)

ПЕРЕИЗДАНИЕ (по состоянию на май 2008 г.)

Настоящий стандарт распространяется на фторопласт-4, представляющий собой продукт полимеризации тетрафторэтилена.

Фторопласт-4 предназначается для изготовления изделий, пленок, обладающих высокими диэлектрическими свойствами, стойкостью к сильным агрессивным средам и работающих при температуре до плюс 260 °С.

Настоящий стандарт устанавливает требования к фторопласту-4, изготовляемому для нужд народного хозяйства и экспорта.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. МАРКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. В зависимости от свойств и назначения фторопласт-4 выпускают следующих марок, которые рекомендуются:

Допускается в отдельных случаях при отсутствии фторопласта-4 марки С применять фторопласт-4 марки ПН для изготовления изделий спецназначения.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. По Общесоюзному классификатору промышленной и сельскохозяйственной продукции код ОКП для каждой марки должен соответствовать указанному в табл.1.

Источник