Что такое тефлон? Свойства, особенности и применение тефлона. Тефлоновое покрытие. «тефлон» – торговое название «политетрафторэтилена» (ptfe), химические свойства тефлона

Фторопласты — это класс полимеров и сополимеров на основе фтора. Открытие материала произошло случайно в 1938-м году, когда американец Рой Дж. Планкетт изучал свойства нового хладагента хлорфторуглерода. Однажды он обнаружил на стенках канистр с закачанным под большим давлением газом неизвестный белый порошок. Рассудив, что это продукт полимеризации, он решил исследовать свойства нового вещества. Эти свойства оказались столь неординарны, что компания DuPont в 1941-м году его запатентовала под названием «тефлон» и начала искать ему практическое применение.

В 1947-м году были начаты работы над производством отечественного аналога — фторопласта.

Свойства

— Белый материал, скользкий и гладкий на ощупь, внешне похож на парафин или полиэтилен. Тугоплавок, не горюч, тепло- и морозостоек, сохраняет эластичность в температурном диапазоне от -70 до +270 °С. Выпускается также прозрачный фторопласт , но он менее термостоек, обычно выдерживает нагрев до 120 °С.
— Обладает высоким электрическим сопротивлением, великолепный диэлектрик и изоляционный материал.
— Отличается революционно низкой сцепляемостью (адгезией) — настолько, что пришлось разрабатывать специальные технологии, чтобы обеспечить надежное скрепление тефлонового покрытия с другими поверхностями.
— Крайне низок коэффициент трения и скольжения, что делает его популярным смазочным материалом.
— Не боится света и не пропускает УФ-излучение, не разбухает в воде, не смачивается жидкостями, в том числе маслами.
— Фторопласты хорошо обрабатываются, их отливают, прокатывают, сверлят, шлифуют, прессуют давлением.
— Инертен по отношению к человеческим тканям, поэтому подходит для изготовления имплантатов, например, сердечных клапанов, протезов, искусственных сосудов.

Фторопласты устойчивы к самым концентрированным кислотам и щелочам, не реагируют с ацетоном, спиртом, эфиром, не поддаются разрушающему воздействию ферментов, плесени и грибков. По химической стойкости превосходят все известные полимеры и даже такие металлы, как золото и платина. Разрушаются только фтором, трпифторидом фтора и расплавами щелочных металлов.

При температурах свыше 270 °С начинают разлагаться, выделяя, в числе прочих веществ, очень ядовитый газ перфторизобутилен. Тефлоновая посуда и посуда с тефлоновым покрытием безопасна, если ее не перегревать и не сжигать. Частички покрытия, попавшие в пищу, не перевариваются и выводятся через кишечник в неизмененном виде.

Недостатком фторопласта является его текучесть, из-за которой его нельзя в чистом виде использовать под нагрузкой и для больших конструкционных форм.

Применение

Фторопласты нашли широкое применение в различных областях. Они выпускаются в виде порошка, водного раствора (смеси фторопластовой пыли с водой), тонкой пленки, прессованных заготовок, которые методом механической обработки превращаются в детали приборов и машин.

Применяется фторопласт в военной, авиационной, космической технике, в электротехнике и радиоэлектронике, в машиностроении. В электротехнике и радиоэлектронике из них изготавливают изоляционные материалы, в машинах и станках — подшипники, прокладки, шайбы и другие узлы трения, а также детали сложной конструкции. Мелкодисперсионный фторопласт добавляют в смазки. Многие детали и поверхности покрываются тонким слоем вещества для защиты от коррозии.

В химической индустрии он используется для производства контейнеров, покрытий трубопроводов, шлангов, деталей, стойких к агрессивным средам, низким и высоким температурам, высокому давлению.

Фторопласты применяются в текстильном производстве для выпуска тканей с грязе- и водоотталкивающими свойствами, термостойких, износостойких, не впитывающих запахи.

В медицине из этого полимера делают протезы и имплантаты.

Применяется на конвейерных лентах по производству пенопласта в строительной индустрии.

В пищевой индустрии очень популярны противни, формы, печи, вафельницы, грили, кофеварки, посуда с покрытием из тефлона.

Тефлон можно встретить в быту на посуде с антипригарным и антиприлипающим покрытием, на бритвенных лезвиях (для увеличения их срока службы), на пластинах для утюгов и на гладильных досках, в хлебопечках, кофейниках, в обогревательных приборах.

Применяется в энтомологии при содержании нелетающих насекомых — они не могут подняться по гладким фторопластовым стенкам домика, то есть не могут убежать.

Через интернет-магазин «ПраймКемикалсГрупп» вы можете заказать фторопластовую химическую посуду , воронки и емкости для реакторов, выполненные из качественного фторопласта.

TECAFLON PTFE (Политетрафторэтилен) — техническое название термопластичных полимеров — продуктов полимеризации фторпроизводных олефинов. Это самый распространенный фторполимер в данное время (особенно в СНГ). Наибольшее применение получил в качестве материала для уплотнителей. Он отличается высокой химической стойкостью, не изменяемой даже при кипячении в «царской водке».

Вместе с феноменальной инертностью, фторопласт-4 характеризуется малой пористостью, отличными электрическими и механическими свойствами. Он обладает низким, почти не зависящим от температуры коэффициентом трения (ниже чем у льда), совершенно гидрофобен, физиологически инертен (разрешен для контакта с пищевыми продуктами), кроме того обладает исключительными свойствами “отлипания”. Диэлектрические свойства его не изменяются до +200°С, а химические до +300°С, ему присуща исключительная стойкость к вольтовой дуге. Эти свойства материала делают изделия из него незаменимыми в химической, электротехнической промышленности, машиностроении, пищевой, легкой и медицинской промышленности. Из фторопласта изготавливают детали, химическую аппаратуру, ёмкости, мембраны и диафрагмы, клапаны и трубопроводы, прокладки и уплотнительные устройства, колонны и подшипники, транспортерные ленты и многое другое.

Единственный полимер устойчивый к УФ излучениям в чистом виде (неокрашенный и не уф-стабилизированный). Он наиболее стойкий из всех известных пластмасс ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям, газам и другим агрессивным средам. Устойчив к гидролизу (водопоглощние менее 0,05%). TECAFLON PTFE морозостоек, он не становится хрупким даже при t -269°С, но его механические характеристики зависят от положительных температур эксплуатации. Свойства износостойкости оставляют желать лучшего. PTFE — высокоэластичный материал с очень низкой собственной возгораемостью. Коэффициент трения TECAFLON PTFE самый низкий из всех ненаполненных полимеров.

Фторопласты не горючи или самозатухают при возгорании. Фторопласты плохо растворимы или вообще нерастворимы во многих органических растворителях. Фторопласт-4 стоек ко всем кислотам, нефтепродуктам, щелочам в интервале температур от -269°С до +260°С, за что удостоился названия «пластиковая платина». На него оказывают воздействие только расплавы щелочных металлов, растворы щелочных металлов в аммиаке, трехфтористый хлор и элементарный фтор при высоких температурах.

Механические, термические, электрические свойства РTFE

Важное замечание! Если фторопласт-4 «плывет», ближайшей заменой по классу выше является TECATRON или TECAPEEK. В России (из-за широкой популярности полимера) обычно фторопласт-4 применяют для изготовления инженерных деталей подвергающихся механическим нагрузкам, но работающих при температурах до +120°С и без воздействия агрессивных химических веществ. В практике мы часто сталкиваемся с такими ситуациями и знаем многочисленные варианты решений и как существенно сэкономить за счет выбора более эффективного и дешевого материала.

Применение TECAFLON PTFE и Фторполимеров:

Заготовки из PTFE предназначены для изготовления путём механической обработки уплотнительных, электроизоляционных, антифрикционных, химически стойких элементов конструкций.

• В машиностроении: в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей поршневых колец, манжет. Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает cтабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред глубокого вукуума и при криогенных температурах.
• В электронной промышленности: для изоляции проводов, кабелей, разъемов, изготовления печатных плат, пазовой изоляции электрических машин, а также в технике СВЧ. В медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечных сосудов, сердечных клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое.
• В пищевой промышленности и бытовой технике: для изготовления облицовки валков для раскатки теста, антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др.

PTFE или политетрафторэтилен (англ. Polytetrafluoroethylene) больше известен под своим коммерческим названием тефлон, которое на самом деле обозначает просто одну из патентованных технологий производства этого материала (от производителя DuPont, а вообще разновидностей PTFE очень много), поэтому здесь мы будем называть этот материал исключительно политетрафторэтилен или PTFE (российская аббревиатура ПТФЭ используется реже, но также возможна). Химически ПТФЭ - фторированный высоко молекулярный полимер синтетического типа с множеством сополимеров. В основе молекулы фторуглеродные связи, а главным достоинством данного материала можно без сомнения считать его отличные водоотталкивающие свойства, благодаря чему он отлично подойдёт там, где нужно обеспечить защиту от проникновения каких-либо жидкостей вглубь материала. Это свойство оценили и передовые производители ТПА, и теперь из политетрафторэтилена изготавливаются уплотнительные элементы регулирующей и запорной арматуры, а благодаря высокой износоустойчивости материала увеличивается и срок службы трубопроводной арматуры с использованием PTFE.

За счёт этих качеств политетрафторэтилен используется для создания трубопроводов уже практически повсеместно, но и интересно и то, что трубы из PTFE изготавливают очень мало, поскольку этот материал, как известно, очень дорогой. Тем не менее использование ПТФЭ в качестве герметизирующего материала (например, для создания герметизирующих колец арматуры) полностью оправдывает себя, поскольку именно PTFE имеет минимальный коэффициент шероховатости среди всех полимерных материалов. Что же касается применения политетрафторэтилена для изготовления различных бытовых изделий (особенно известны сковороды с антипригарным тефлоновым покрытием), то оно возможно за счёт того, что материал обладает пониженной химической активностью, то есть не вступает в реакции практически ни с какими средами, в том числе и достаточно агрессивными. А ещё ПТФЭ нетоксичен, что и позволяет использовать его в тех областях, где требуются довольно высокие экологические характеристики материалов.

Возвращаясь к трубам из политетрафторэтилена, стоит заметить, что такие трубы всё же есть, но распространены они лишь на некоторых предприятиях химического сектора и связанных с ним (например, фармацевтической отрасли и отчасти пищевой). И здесь дорогие трубы полностью оправдывают себя, поскольку PTFE, как известно, обладает исключительной химической стойкостью и способен выдерживать даже агрессивные среды при высокой температуре, не вступая с ними в реакцию. Таким образом, идеальное применение трубам из PTFE напрашивалось само собой - это транспортировка химически агрессивных сред при повышенных температурах. Подробно на списке соединений останавливаться не будем, поскольку это тема специальной статьи. Скажем лишь, что трубы из политетрафторэтилена позволяют транспортировать большинство агрессивных соединений в достаточно широком диапазоне температур - в частности от –50 С до +100 градусов по Цельсию. Допускается транспортировка агрессивных сред и в более широком диапазоне температур, но при пониженном давлении. В этом отношении свойства PTFE пересекаются с характеристиками таких материалов, как PVDF и ECTFE. А теперь поговорим о ещё одном интересном полимере, который также используется для производства полимерных труб. Это этилентетрафторэтилен или ETFE.

ETFE (англ. EthyleneTetrafluoroethylene), в отличие от PTFE, состоит не только из фторуглеродных, а из фторуглеродных и водородуглеродных звеньев. Этилентетрафторэтилен, как и политетрафторэтилен, был создан для того, чтобы совместить в одних изделиях такие качества, как повышенная химическая стойкость и значительная термоустойчивость, причём как к высоким, так и к низким температурам. И нужно сказать, это вполне удалось, поскольку материал отличается довольно высокой температурой плавления, и при этом обнаружился ряд приятных «побочных» эффектов. Так, этилентетрафторэтилен прекрасный диэлектрик и отлично противодействует даже прямому УФ-излучению. Последнее качество позволило активно использовать ETFE в строительной отрасли - из него изготавливают кровельные элементы различных зданий (например, крыши коммерческих и промышленных зданий и даже большие окна, поскольку этилентетрафторэтилен отличается ещё и достаточной прозрачностью). А ещё из него делают оптоволокно, используя всё то же качество - устойчивость материала к ультрафиолету.

Также стоит отметить, что наряду с PFTE, ETFE является одним из самых перспективных материалов для изготовления разнообразных деталей ТПА (как правило, служащих для обеспечения герметизации арматуры и способных выдерживать повышенную температуру и давление, причём одновременно), при этом он отличается даже несколько более высокой устойчивостью к механическим воздействиям и прочностными характеристиками. Но при всём том ETFE ещё и довольно эластичен и может не просто выдерживать растяжение, значительно превышающее его объёмы в растягиваемом направлении, но и делать это без малейших потерь в своих физико-механических характеристиках. А ещё этот материал прекрасно восстанавливается и ремонтируется. Что касается листового ETFE и труб из этого материала, то ремонт повреждённых поверхностей производится при помощи термической сварки, при этом отремонтированные поверхности по своим свойствам ничуть не уступают новым.

другие виды ПОМ-С, ПОМ-Г

ПТФЭ TFM

ПТФЭ TFM является так называемым тефлоном второй генерации, получаемым путем модификации небольшой добавкой ППВЭ, влияющей на процесс образования кристаллической фазы полимера. Значительно более короткие по сравнению со стандартным ПТФЭ цепи молекул и модифицированная кристаллическая структура позволили совместить определенные термопластические свойства этой модификации с общими хорошими механическими свойствами основной формы ПТФЭ. Модификация ППВЭ ведет к образованию кристаллитов меньшего размера, распределенных более равномерно и густо, что влияет на более однородную структуру полимера, проявляющуюся, в частности, более высокой прозрачностью ПТФЭ TFM по сравнению с основной формой. Это позволяет улучшить такие свойства термпопластов, как проводимость, текучесть и уменьшенная пористость пластмассы.

ПТФЭ TFM отличается кроме того:

• лучшими механическими свойствами, как например: удлинение при растяжении/разрыве, жесткость - особенно при высоких температурах
• значительно меньшей деформацией при нагрузке и большей способностью возврата к первоначальной форме после прекращения действия нагрузки
• меньшей ползучестью, прежде всего, в диапазоне более высоких температур и/или нагрузок
• более высокой прозрачностью и очень гладкой поверхностью
• возможностью сварки

Область применения ПТФЭ TFM
ПТФЭ TFM применяется в конструкции элементов машин и оборудования, требующих большой живучести элементов, например, в элементах работающих с небольшими перерывами или сервисных элементов в больших диапазонах времени. Применяется в устройствах, относительно которых ожидается высокая надежность действия и доступность, а также для элементов, требующих выполнения сварных соединений.

ПТФЭ+ GF

ПТФЭ + GF- является модификацией, содержащей добавку 15 или 25% стекловолокна

ПТФЭ + GF отличающейся

• высшей стойкостью к сжиманию (меньшая податливостью к ползучести)
• большей размерной стабильностью
• высшей стойкостью к абразивному износу (добавка GF вызывает однако более быстрый износ элемента, взаимодействующего в паре).
• лучшей теплопроводностью
• условной химической стойкостью в контакте с алканалами, кислотами и органическими растворителями
• хорошими диэлектрическими свойствами

Область применения ПТФЭ + GF
Модификация применяется при производстве арматуры для выполнения конусообразных клапанов, опорной поверхности клапана, в электротехнике из него изготавливают электрические изоляторы, в скользящих парах используется в качестве элемента подшипников.

ПТФЭ + C

ПТФЭ + C - является модификацией, содержащей добавку 25% углерода.

ПТФЭ + C отличается

• очень высокой твердостью и стойкостью к сжимающим нагрузкам
• хорошими скользящими свойствами и стойкостью к трущему износу, также в случае сухого трения
• хорошей теплопроводностью
• низкой стойкостью к электрическому пробою и низким поверхностным активным сопротивлением
• меньшей химической стойкостью в контактах с рабочими телами с окисляющими свойствами

ПТФЭ + CF

ПТФЭ + CF- является модификацией, содержащей добавку 25 % углерода.

ПТФЭ + CF отличается

• очень небольшой ползучестью
• хорошей стойкостью к абразивному износу, также в водной среде
• значительно уменьшенным электрическим активным сопротивлением
• очень хорошей химической стойкостью
• высшей теплопроводностью и меньшими термическим удлинением (также по сравнению с модификацией со стекловолокном)

Область применения ПТФЭ + CF
Модификация применяется при производстве элементов машин, от которых требуется отвод электростатического заряда. В конструкции химических устройств из него изготавливают подшипники скольжения, корпуса и сиденья клапанов. Другие области применения включают: плотные направляющие поршней, работающих без смазки, различные уплотнители, скользящие и уплотнительные кольца, подвергаемые абразивному износу при сухой работе. Модификация применяется, прежде всего, для производства подшипников скольжения и других элементов, работающих с трением.

ПТФЭ + графит

ПТФЭ + графит - является модификацией, содержащей добавку 15% графита.

ПТФЭ + графит отличается

• хорошими скользящими свойствами и низким коэффициентом трения (меньше, чем в случае ПТФЭ +С)
• лучшей теплопроводностью и электропроводностью
• меньшей химической стойкостью в контакте с окислителями
• относительно большим абразивным износом при работе в паре с элементами, изготовленными из металла

Область применения ПТФЭ + графит
Модификация применяется, прежде всего, для производства пленок скольжения, позволяющих отводить электростатические заряды.

ПТФЭ + бронза

ПТФЭ + бронза - является модификацией, содержащей добавку 60% бронзы.

ПТФЭ + бронза отличается

• хорошими свойствами скольжения и высокой стойкостью к абразивному износу - практически самый малый износ среди всех модификаций ПТФЭ
• небольшой ползучестью
• хорошей теплопроводностью, позволяющей понизить температуру взаимодействующих элементов и посредством этого увеличить их живучесть
• ограниченной химической стойкостью в контактах с кислотами и водой

Область применения PTFE + бронза :
Модификация применяется при конструкции машин для изготовления подшипников и направляющих скольжения, подвергаемых большим механическим нагрузкам и направляющих колец в гидравлических цилиндрах.

Подробную информацию по нестандартной модификации предоставляют специалисты Plastics Group.

ХРАНЕНИЕ
Лучше всего в ящиках или на паллетах, обращая внимание на плоскость складской поверхности - неровные поверхности могут вызвать необратимую деформацию (выгибание) складируемых полупродуктов.
Храня (например, плиты) в штабелях, следует обратить внимание на поддверженность ПТФЭ к текучести - следует избегать хранения большого количества плит в одном штабеле (большой вес) и других возможных угроз, которые могут вызвать деформацию полупродуктов.

Описание

Политетрафторэтилен (PTFE, фторопласт 4) - материал с достаточно высокими механическими свойствами. При низких температурах он обнаруживает высокую прочность, вязкость и свойства самосмазки; при отрицательных температурах до -80°С PTFE (ПТФЭ, Ф4) сохраняет гибкость. Под действием внешней нагрузки политетрафторэтилен имеет способность к холодному течению (псевдо- или хладо- текучесть). Политетрафторэтилен (фторопласт 4) в сравнении с другими полимерами имеет наиболее низкий коэффициент трения по стали (около 0,04)

При нагревании выше плюс 327°С происходит плавление кристаллитов, но полимер не переходит в вязкотекучее состояние вплоть до температуры начала разложения (плюс 415° С).

Изделия из PTFE (ПТФЭ, Ф4) могут применяться при температуре от минус 269 до плюс 260°С и кратковременно при температурах до плюс 300°С. Благодаря отличным диэлектрическим свойствам в широком диапазоне частот и температур PTFE (ПТФЭ, Ф4) уникальный диэлектрик. Сопротивление изоляции изготовленной из него очень велико - превышает 1016 ОмхСм.

Благодаря своим химическим свойствам, полимер ПТФЭ обладает очень высокой стойкостью к химически агрессивной среде и списком других не менее отличительных свойств, которые выгодно располагают данный материал на фоне других. Фторопласт Тефлон весьма устойчив практически ко всем кислотам и щелочам. В том числе, данный материал выдерживает воздействие органических и не органических растворителей, нефтепродуктов при широких интервалах температуры, от минус 269 градусов до плюс 260 градусов. Исключением являются только расплавленные щелочные металлы, элементарный фтор и трехфтористый хлор. Непревзойденные PTFE характеристики химической устойчивости позволяют ему применяться в тяжелой химической промышленности для изготовления деталей, необходимых в химической аппаратуре, различных емкостей, мембран, трубопроводов, уплотнительных элементов, прокладок и насосов.

Из ПТФЕ производят различные набивки, уплотнители для резьбы, фланцевые прокладки, детали торцевых уплотнений, пропитки различного вида для улучшения характеристик эксплуатации покрытия. Политетрафторэтилен имеет возможность использоваться в электротехнике и радиотехнике в качестве материала, позволяющиго изолировать провода и кабели. Листовой Тефлон обладает очень низкими показателями коэффициента трения, его практически невозможно намочить водой или какими либо органическими жидкостями, что прекрасно сочетается с широкими температурными качествами эксплуатации. Низкий коэффициент удельного трения делает ПТФЭ незаменимым в машиностроении в качестве прокладочного материала с высокими антифрикционными свойствами.

Технические характеристики

• Плотность, г/см куб.: 2,2
• Предел текучести, МПа: 11,8
• Прочность при разрыве, МПа: 14-34
• Относительное удлиннение, %: 250-500
• Модуль упругости (при сжатии/растяжении), МПа: 410/686
• Твердость по Бриннелю, МПа: 29-39
• Теплоемкость, Дж/(кг С): 1,04
• Теплопроводность, Вт/(м С): 0,25
• Коэф. линейного расширения, а*10.0000: 8-25
• Коэфициент трения: 0,04
• Интервал рабочих температур, C: -269 до +260