Фторопласт

За последние десятилетия фторопласт стал очень популярным и широко используется. Особенно известен фторопласт-4, или тефлон. Сковородки и другая посуда с антипригарным покрытием производятся из него. Однако это не предел применения этого полимерного материала, и сейчас мы поговорим о его истории и применении.

История

В 1938 году американский химик Роу Планкетт из корпорации Kinetic Chemicals совершил поистине прорывное открытие: он синтезировал потрясающий материал - фторопласт. Исследователь закачал газообразный тетрафторэтилен в баллоны под давлением и получил порошок с неподражаемыми характеристиками. В 1941 году американское правительство выдало патент на производство, и 8 лет спустя Kinetic Chemicals была присоединена к мировому гиганту DuPont. Во время Второй Мировой Войны советские ученые узнали о фторопласте по американской военной технике, но пришлось разрабатывать свою производственную технологию. Сегодня фторопласт применяется во многих отраслях промышленности, а лидерами по его производству являются США, Евросоюз и Китайская Народная Республика. Этот материал поставляется в заготовках, которые превращаются в полезные изделия путем механической обработки.

Названия фторопласта

Фторопласт-4 представляет собой светлый порошок, который легко прессуется и плавится при высоких температурах. Он содержит от одного до четырёх атомов фтора, что отображается в его названиях. Тефлон имеет большое количество преимуществ, применяется для производства многих различных продуктов и имеет значительное применение в различных отраслях.

Технические характеристики

В настоящее время существует несколько различных марок фторопластов, различающихся физическими и химическими свойствами. Они все пользуются популярностью в промышленности, поскольку имеют множество преимуществ, таких как устойчивость к химическим воздействиям, низкий коэффициент трения, устойчивость к сцеплению с другими поверхностями и термостойкость. Фторопласт-4 по внешнему виду напоминает полиэтилен или парафин, и имеет мягкую текучую структуру. Он прочно противостоит воздействию температуры, влаги, жиров, органических растворителей, химических веществ и электрического тока. Кроме того, фторопласт плотностью 2,18-2,21 г/см3 (ГОСТ 10007-80) не горит и прекращает обугливание при извлечении из огня. Также он может быть обработан, процессами сверления, шлифования, фрезерования и обтачивания. Фторопласт абсолютно безопасен для человека и планеты.

Фторопласт проявляет потрясающую стойкость и невосприимчивость к агрессивным веществам, даже большую, чем у благородных металлов и обычных синтетических материалов. Однако, единственным способом разрушить этот полимер - это воздействие трифторида хлора или расплавов щелочных металлов.

Марки и особенности

Этот фторопласт отличается более высоким удельным весом, чем Ф2. Он применяется для изготовления деталей и корпусов приборов, которые подвергаются антикоррозионной обработке. Помимо этого, Ф3 используется для изготовления контейнеров для технической жидкости или для хранения пищевых продуктов, а также для производства проводов и кабелей. Ф3 представляет собой материал, обладающий более высокой химической стойкостью, негорючим и отличающимся хорошими электроизолирующими свойствами.

Модифицированный вариант Ф-4 - Ф-3М (ТУ 6-05-1812-77) - является прочным и устойчивым к низким температурам материалом, который способен плавиться, размягчаться и изменять форму в процессе прессования и литься. Он имеет высокую адгезию к металлам, поэтому применяется для создания антикоррозийных покрытий.

Ф-4НТД - это тонкодисперсный фторопласт с частицами диаметром от 5 до 30 мкм. Он находит применение в качестве сухой смазки для трениевых узлов машин, также используется для придания пластичности маслам и пластичным смазкам. Кроме того, Ф-4НТД может быть модифицирован для получения полимера Ф-4О путем добавления специальных добавок. Этот полимер хорошо подходит для производства изделий, долгое время устойчив к постоянному воздействию кислот и растворителей, а также не пропускает ультрафиолетовые лучи.

Применения фторопласта

Фторопласт-4, или тефлон, является наиболее востребованным материалом в промышленности. Он широко используется не только для производства посуды с антипригарным покрытием, но и в различных отраслях - машиностроении, лёгкой промышленности, медицине, радио- и электротехнике. Он представляет собой идеальное сочетание из устойчивости к трению, уникальной термостойкости, биологической безвредности и водостойкости. Фторопласт применяется для изготовления подшипников, пыльников, поршневых колец, деталей для двигателей, обуви, протезов и изоляторов.

В химической промышленности фторопласт предлагает потрясающую инертность по отношению ко всем кислотам и щелочам, что позволяет использовать его для изготовления лабораторной посуды, для транспортировки агрессивных сред и для футеровки реакторов. Также фторопласт используется и пищевой промышленностью для изготовления антипригарного покрытия для сковородок, противней и кастрюль, форм для выпечки, раскатывающих механизмов для теста, а также для контейнеров для хранения продуктов. Фторопласт может быть изготовлен в виде листов, стержней, трубок или втулок.

Типы заготовок из полимера

Фторопласт предлагает два разновидности изделий - заготовки и готовые продукты. Начав с производства пластиковых заготовок, можно получить готовое изделие, которое подходит для различных применений. Заготовки из фторопласта представляют собой надежные и долговечные продукты, которые могут прослужить долгое время.

Первая группа

Первая группа заготовок представляет собой почти готовые изделия, предназначенные для использования в дальнейших технологических процессах. Они выпускаются в соответствии с требованиями ТУ 6-05-810-88 и согласованными спецификациями между изготовителем и заказчиком. Точность изготовления предельных отклонений от номинальных размеров обеспечивается по требованию ОСТ 6-05-322-74. Качество заготовок может быть как Высшего, так и Первого сорта.

Заготовки представляют собой листы и пластины различной формы, размера и толщины, стержни и диски, бруски, стружку или порошок. Их можно использовать для изготовления конденсаторов, изолирования проводов и кабелей, производства уплотнителей, подшипников, фильтров, мембран и других деталей для технологического оборудования.

Вторая группа

Вторая группа продуктов представляет собой готовые изделия для использования в качестве комплектующих различных механизмов, оборудования и узлов арматуры. Это могут быть диски, трубки, ленты, жгуты и шарики производимые или по типовым размерам, или же по чертежам заказчика. Изготовление изделий происходит из вторичных фторопластов или композиций по ТУ 6-05-1947-83, либо из фторопластовых порошков, обработанных термически по ТУ 301-05-25-89, методом прессования или экструзии с последующим спеканием в формах под давлением или в свободном состоянии. На все готовые изделия и заготовки распространяется гарантийный срок пяти лет с момента их изготовления.

Стоимость

Различные факторы влияют на окончательную стоимость фторопласта, включая производителя (отечественного или иностранного), объём партии (крупный опт, мелкий опт и розница), и марку. Цена на листовой фторопласт Ф-4 отличается в зависимости от его толщины и находится в пределах от 400 до 800 рублей за килограмм. Стоимость плёнки более высокая и составляет в среднем 1700 рублей за 1 кг. А цена за диски, стержни и прутки зависит от диаметра и способа изготовления, и колеблется в пределах от 400-700 рублей за 1 кг. Однако, порошковый фторопласт практически не продаётся в свободной форме, и его цена обычно составляет 1000-1100 рублей за 1 кг. Кроме того, другие виды фторопласта, такие как Ф-3 и Ф-2, дешевле и стоят по цене 500-700 и 500-550 рублей за кг соответственно. Заказные изделия в свою очередь имеют цену, зависящую не только от веса, но и от сложности их изготовления. Например, цена защитного кольца из фторопласта для грузового автомобиля БелАЗ достигает 16,5 рублей за единицу. Если же вы планируете покупать дешёвый импортный фторопласт, то стоит готовиться к тому, что он может состоять из вторсырья в доле до 70 процентов.

Практические исследования показывают, что материалы, состоящие из 100 процентов первичного фторопласта и 35 процентов рециклированного фторопласта, имеют одинаковые коэффициенты трения. Однако их износостойкость может отличаться в два и более раза. В статичных условиях это может не иметь большого значения, однако при применении в динамичных средах покупка дешёвого китайского вторичного фторопласта может привести к потере денег и неудовлетворению потребностей. Кроме того, не все фторопласты аналогичны, поэтому следует учитывать различия в плотности, разрушающем напряжении и других характеристиках.

Производство в России

Производство фторопласта-4 в России происходит в три этапа. На первом этапе по реакции Свартса синтезируется хлордифторметан. Далее, при помощи пиролиза из него получают тетрафторэтилен. Последним этапом производства является полимеризация тетрафторэтилена, в результате которой получается фторопластовый порошок. Он может быть маркирован различными средними размерами частиц, например, 100-180, 46-135, 21-45 или 6-20 мкм. Для производства модифицированных изделий используются дополнительные компоненты, что обозначают буквой "М" после маркировки товара, а число указывает на относительное соотношение добавляемых веществ.

Фторопласт-4 изготавливают методом прессования или экструзии. При прессовании полученные массы запекаются при температуре 360-370 °C, а в результате экструзии можно получить изделия длиной до 5 метров. Далее для получения продукции необходимо произвести механическую обработку на станках.

Квадратные пластины из фторопласта могут быть изготовлены в различных размерах от 250х250 до 500х500 мм. Изготовление стержней из фторопласта может производиться двумя способами: вертикальным и горизонтальным прессованием. Вертикальное прессование обеспечивает продукцию с более высокими физико-механическими характеристиками, но длина не должна превышать 110 мм, в то время как при горизонтальном прессовании длина может достигать 500 мм. Кольца и втулки с диаметром от 50 до 360 мм используются для изготовления манжет, прокладок, оболочек и уплотнительных колец.