Застосування фторопласту

Фторопласти – технічна назва полімерів, які містять фтор. Наприкінці 30-х років XX ст. в хімічній лабораторії американської компанії DuPont випадковим чином був вперше отриманий полімерний матеріал широко відомий сьогодні під назвою фторопласт. Завдяки своїм унікальним властивостям фторопласт отримав широке поширення не тільки в промисловості, але і в медичній а харчовій галузі.

Фторопласти є ізоляторами струму і саме з фторопластовою плівки виробляють первинну обмотку високовольтних проводів. Застосовується фторопласт ще й при виробництві нагрівального кабелю, ізоляція струмопровідних і нагрівальної жили, наприклад, для пристрою теплої підлоги. Також фторопласти є прекрасним антифрикційним і досить термостійким полімером, що дозволяє застосовувати його в вузлах тертя без додаткового змащення. З фторопласта також роблять прокладки і шайби, і стикуючі деталі ніколи не «прихоплює». Деталі з фторопласту склеюються тільки при обробці поверхонь, що склеюються спеціальними праймерами , але навіть в цьому випадку якість адгезії не дуже висока. Також фторопласти є прекрасним антифрикційним і досить термостійким матеріалом. З фторопласта, зокрема, роблять шланги гідросистем високого тиску – пластмасова трубка в сталевий оболонці призначена для довготривалої роботи з тиском нагнітання гідросистеми до 200 атм. Завдяки високій хімічній стійкості з фторопластів виготовляють шланги для перекачування агресивних рідин (концентровані луги, кислоти), в тому числі гарячих і під високим тиском.

Що роблять з фторопласту

Фторопласт має найбільш низький коефіцієнт тертя серед відомих конструкційних матеріалів, крім того, статичний коефіцієнт тертя фторопласту дорівнює його динамічному коефіцієнту, у зв’язку з чим, він широко застосовується в машинобудуванні – у вузлах тертя механізмів машин і приладів в якості підшипників і опор ковзання, рухливих ущільнювачів поршневих кілець, манжет, які працюють без змащення або з обмеженою кількістю мастила і при наявності корозійного середовища. При цьому використання фторопласта підвищує надійність і довговічність механізмів машин, в яких він застосовується, дозволяючи використовувати такі вузли при роботі в середовищі хімічно агресивних елементів, глибокого вакууму або при дуже низьких температурах.

Чудові діелектричні характеристики фторопласта і стійкість до впливу температур від -269°C до +260°C без зміни хімічних характеристик, роблять незамінним застосування цього матеріалу в електроніці та електротехніці для ізоляції проводів, кабелів, роз’ємів, виготовлення друкованих плат, пазової ізоляції електричних машин, а також в техніці НВЧ .
Фізіологічна і біологічна нешкідливість фторопласта обумовлює його широке застосування в медичній і фармацевтичній промисловості: з нього виготовляють протези кровоносних судин, серцевих судин, серцевих клапанів, ємності для зберігання крові та сироватки, упаковку для ліків і багато іншого.

До фторопластів відносять політетрафторетилен – «Фторопласт-4», політріфторхлоретілен – «Фторопласт-3», полівініліденфторид – «Фторопласт-2», а також сополімери фторпохідні етилену з фторолефінов, етиленом і т. п.

Фторопласт – 4

«Фторопласт-4» або TECAFLON PTFE («Ф-4») отримують полімеризацією тетрафторетилену . Зарубіжні аналоги «Ф-4»: Політетрафторетилен, Teflon 7(Тефлон), Галон (США), Поліфлон (Японнія), Hostaflon TF 1702 (Хостафлон ТФ) (Німеччина), Флуон (Англія), Гафлон, Fluon G 163,190 (Флюон), Сорефлон (Франція); Algoflon F (Алгофлон) (ІталІя), Ftorosint PTFE (Фторосінт), Murflor (Мурфлор), Tекафлон, Polytetrafluoroethylene, Fluoropolymers. По хімічній стійкості «Ф-4» перевершує благородні метали, емалі, спецсталі. Найагресивніші хімічні речовини (кислоти, луги, окислювачі, розчинники) не роблять на «Ф-4» ніякого впливу навіть при високій температурі. На «Ф-4» впливають тільки розплави лужних металів, розчини їх в аміаку, трифторид хлору і елементарний фтор при високих температурах. Ця властивість дозволяє застосовувати «Ф-4» при виготовленні трубопроводів для транспортування агресивних хімічних сполук і ємностей для їх зберігання, магістральних та ущільнюючих деталей, які знаходяться в контакті з агресивними середовищами, для футерування реакторів.

«Фторопласт-4» добре обробляється гострінням, свердлінням, фрезеруванням і шліфуванням. Однак відповідно до ГОСТ 10007-80 приміщення, в яких проводиться обробка фторопласта, рекомендується оснащувати засобами припливно-витяжної вентиляції і технічними засобами контролю повітря. ГОСТ 10007-80 передбачає оснащення робочого місця місцевої вентиляційною системою.

Фторопласт – 3

«Фторопласт-3» або TECAFLON PСTFE («Ф-3») має поліпшені механічні характеристики, більш стійкий до повзучості і тому може експлуатуватися під навантаженням на відміну від «Фторопласту-4». Властивості «Ф-3» схожі з основними властивостями фторопластів: вогнестійкий, дуже низьке поглинання вологи; стійкість до гідролізу і гарячого пару; відмінні властивості ковзання; висока хімічна стійкість; здатність зберігати міцність, гнучкість при низьких температурах. Діапазон робочих температур «Ф-3» менше, ніж у «Ф-4», – від -195°C до +150°C та короткочасний нагрів до +180°C, але він має поліпшену адгезію до металів. Головною відмінною рисою «Ф-3» від інших фторопластів є його прозорість. Фторопласти погано розчиняються або взагалі нерозчинні у багатьох органічних розчинниках. «Ф-3» розчиняється тільки в мезитилені і 2,5-діхлорбензотрифториді. Даний матеріал погано склеюється. «Ф-3» стійок до радіації.

Зарубіжні аналоги «Ф-4»: Polychloro-trifluoroethylene, Поліхлортрифторетилен, Поліхлортетрафторетилен, Політрифторетилен, ПТФХЕ, ПХТФЕ Ф-3, Політрифторхлорктилен, Фторопласт-3, Halar/Dyflon / Дайфлон (Японія), Kel-f/Кель F (США), Хостафлон (Німеччина), Voltalef/Волталеф (Франція), Alcon/Алкон, Neoflon PCTFE/Неофлон.
«Ф-3» трохи легший, в три рази міцніший (і при розтягуванні, і при вигині, і при стисканні) і у 30–40 разів дорожчий від «Ф-4, тому рекомендований до застосування при поєднанні наступних факторів:

• необхідна висока оптична прозорість;
• умови експлуатації: агресивні хімічні речовини,
• діапазон робочих температур від -195°C до + 150°C – це оглядове скло, ущільнення, вічко в нафтохімічному або газовому обладнанні, деталі й компоненти фільтрів, ущільнювачі, мембрани в пожежній техніці, прозорі деталі насосів, вентилів, клапанів, витратомірів, а також інші деталі хімічних установок.

Фторопласт – 2

«Фторопласт-2» або TECAFLON PVDF («Ф-2») мабуть, самий хімічно стійкий термопласт з відомих на сьогодні в світі. “Ф-2” – вогнестійкий, негорючий пластик з високою щільністю і відмінною міцністю. Йому притаманна мінімальна ударна в’язкість при низьких температурах. «Ф-2» більш зносостійкий в порівнянні з «Ф-4» незважаючи на більш високий коефіцієнт тертя. Основна відмінність «Ф-«2 від інших фторполімерів це те, що він поєднує в собі хороші механічні, теплові та електричні властивості при впливі хімічних речовин. Так само, як і інші фторполімери, «Ф-2» стійок до гідролізу, дуже низьким («нульовим») поглинанням вологи». Елементи конструкцій з «Ф-2» можливо зварити між собою спеціальними зварювальними прутками на відміну від «Ф-4».

«Ф-2» має більш низьку постійну і короткочасну робочу температуру в порівнянні з «Ф-4», – від -30°C до +150°C та короткочасний нагрів до +150°C, але є більш міцний (у 3-рази від «Ф-4») і твердіший, має високі механічні характеристики при навантаженнях. На відміну від «Ф-4», у «Ф-2» відсутній холодотекучість під дією навантажень. Діелектричні властивості «Ф-2» трохи менші, ніж у «Ф-4».

«Ф-2» має підвищену пружність, стійкість до абразивного зносу, стирання і прорізування. Стійкий до впливу ультрафіолетового й іонізуючої радіації (часто використовується в атомній енергетиці), чим не може похвалитися «Ф-4». По хімічній стійкості і робочим температур перевершує поліолефіни (Поліетилен, Поліпропілен) і Полівінілхлорид (Вініпласт). «Фторопласт-2» погано розчинний або взагалі не розчиняється в багатьох органічних розчинниках, а розчиняється тільки в діметілсульфоксиді, діметілформаміді, кетонах. Має меншу щільність у порівнянні з «Ф-4», але більшу щільність в порівнянні з іншими високотемпературними пластиками, є універсальний конструкційний матеріал для виробництва виробів, що працюють до + 150°С в умовах агресивних середовищ або радіації.

Зарубіжні аналоги «Ф-2»: Kynar/Кайнар (США), KF полімер (Японія), Відар (Німеччина), Solef/Солеф (Бельгія), Форафлон (Франція), Susta PVDF, Ftorosint PVDF (Фторосінт ПВДФ) (Бельгія), Текафлон ПВДФ, ПВДФ, Polyvinylidene fluoride, Poly(vinylidene fluoride), PVDF, Полівініліденфторид, Фторопласт-2, а інколи і Фторопласт 2М, Ф-2М.

Високе теплове розширення є одним з найголовніших недоліків фторопластів

При нагріванні понад робочі температури фторопласти виділяють летючі продукти, які при вдиханні можуть викликати не тільки алергічні реакції, але і набряк легенів, задуху, впливати на центральну нервову систему. Тому використання відкритих нагрівальних приладів у приміщеннях, де є фторопласт, згідно ГОСТ 10007-80 дозволено тільки в витяжних шафах при включеній вентиляції, крім того, в приміщеннях вивішується знак «палити заборонено».

Ще одним важливим моментом при роботі з фторопластом є утворення статичних електричних зарядів. Для зменшення скупчення статичних зарядів по ГОСТ 10007-80 необхідно підтримувати в приміщеннях вологість вище 50%, а металеве обладнання заземлити.

Зберігати фторопласт (ГОСТ 10007-80) рекомендують упакованим, в сухому і чистому, добре провітрюваному приміщенні. Відстань від пакетів з фторопластом до елементів опалювальної системи повинна становити не менше 1 м. Фторопласт не втрачає своїх хімічних і фізико-механічних властивостей за умови дотримання умов зберігання і транспортування протягом 2 років.

Для стійкості до ультрафіолетового випромінювання практично всі пластики доводиться стабілізувати, фарбувати, а ось фторопласти самі по собі, навіть в натуральному кольорі без добавок і модифікаторів, барвників володіють чудовою стійкістю до УФ-випромінювання.

Фторопласт може бути представлений у вигляді пластин, листів, втулок, стрижнів і ущільнюючих стрічок. Фторопласт, виконаний у вигляді пластин, реалізується в розмірному ряді 200х200 мм, 220х220 мм, 250х250 мм, 290х290 мм, 300х300 мм, 400х400 мм, 500х500 мм, 600х600 мм, товщиною від 1 до 100 мм. Фторопласт пластини широко застосовують для виготовлення деталей конструкційного призначення. Розрізняють холоднотягнуті, загартовані і незагартовані пластини фторопласта.

Пластини фторопласта можуть мати пористу структуру, з певним розміром осередків. Такі пластини використовуються в якості фільтра. Фторопласт у вигляді листів прийнято використовувати як матеріал прокладки і футеровочного матеріалу.

Випускається листовий фторопласт товщиною від 0,2 до 6 мм, ширина листа – від 200 до 2300 мм, довжина – від 1000 до 16000 мм. Стрижні (кругляк) мають діаметр від 9 мм до 300 мм.

Для ущільнення різьбових з’єднань, виконаних практично з будь-якого матеріалу, широко застосовується стрічка ФУМ. Ущільнювальна стрічка ФУМ є неспечена плівка із фторопласту, яка служить для герметизації різьблення при роботі в діапазоні температур від -60°C до +200°C і робочим тиском до 100 атм. Застосування стрічки ФУМ для ущільнення забезпечує високу надійність і довговічність повністю герметичного з’єднання.