Фторопласт: технические характеристики, гост

Фторопласт – синтетический полимерный материал, широко используемый в химической, электротехнической и пищевой промышленности в основном в качестве покрытий. К его достоинствам можно отнести в первую очередь возможность использования в широком диапазоне температур и низкий коэффициент трения.

Определение и виды

Фторопластами называют несколько видов фторсодержащих пластмасс. Чаще всего в промышленности и быту используется политетрафторэтилен. В зависимости от производителя этот материал может называться по-разному. В специализированных магазинах России продается в том числе и импортный политетрафторэтилен. Материал, изготовленный в США, называют «Тефло», в Англии – «Флюон», в Германии «Гостафлон». У нас в России он известен как фторопласт-4.

Другие разновидности этого материала распространены не слишком широко, но также достаточно популярны. Это:

• Политрифторхлорэтилен (фторопласт-3);
• Поливинилиденфторид (фторопласт-2);
• Другие сополимеры фторпроизводных этилена.

Способ изготовления

Получают все эти разновидности химическим путем. По сути, представляют они собой полимеры, к которым добавлены атомы фтора. Отсюда и их название.

Фторопласт-4 синтезируется в виде белого порошка, а затем прессуется и спекается при высокой температуре. Другие марки этого материала обычно получают путем закалки.

При изготовлении многих инновационных современных изделий используется именно фторопласт. Технические характеристики на самом деле просто замечательные. К достоинствам этого материала относятся:

• Высокая химическая стойкость. Фторопласт-4 не растворяется даже при кипячении в царской водке.
• Инертность и малая пористость.
• Очень низкий коэффициент трения. Этот показатель у фторопласта остается практически неизменным при любых температурах.
• Отличные диэлектрические свойства. Изолятором этот материал остается даже при температуре 200 гр.
• Стабильность. Химические свойства фторопласта-4 не изменяются при температуре до -300 гр.
• Огнестойкость – еще одно преимущество такого материала, как фторопласт. Характеристики (термостойкий полимер отличается способностью к самозатуханию) его допускают использование его и в местах с повышенной пожароопасностью.
• Газонепроницаемость.
• Биологическая совместимость. Этот вид пластмассы часто используют для изготовления протезов.

Недостатки фторопласта

Как видите, материал это очень качественный и едва ли не универсальный – фторопласт. Характеристики он имеет просто замечательные. Однако, разумеется, есть у него и некоторые недостатки. К таковым можно отнести:

• Высокую холодную текучесть. Это свойство несколько ограничивает использование фторопласта в электронике.
• Способность выделять вредные вещества при нагревании свыше +300 гр.
• Большой в сравнении с другими полимерами вес и не слишком хорошую износостойкость.

Где используется

Фторопласт применяется во многих областях народного хозяйства. Очень часто его используют:

• В автомобилестроении. Поскольку коэффициент трения у этого материала очень небольшой, из него получаются качественные подшипники, узлы трения, опорные стойки и т. д.
• В электротехнической промышленности и электронике. Изолятор фторопласт также просто отличный. Поэтому его очень часто используют при изготовлении кабелей, плат, радиодеталей и т. д.
• В медицине. Помимо протезов и имплантатов из фторопласта делают емкости для хранения сыворотки и плазмы. Изготавливают из него и упаковки для лекарств.
• В пищевой промышленности. Очень неплохо этот материал подходит, к примеру, для изготовления валов прокатки теста, используемых на хлебозаводах, насосов для розлива молока и т. д. Тефлон на внутренней поверхности сковород – это также одна из разновидностей фторопласта.
• При сборке водопроводов и канализационных систем (ФУМ-ленты).

Таким образом, материал это очень востребованный, а в отдельных случаях и просто незаменимый – фторопласт. Характеристики (применяемость его на самом деле очень широка), предусмотренные ГОСТом, рассмотрим чуть ниже.

Коэффициент трения

Этот показатель у фторопласта очень небольшой. Кинетический и статический коэффициент трения по стали у него составляет всего 0.04. Однако, как уже упоминалось, фторопласт – материал не слишком износостойкий. Поэтому уже через 100 проходов свойства его поверхности меняются. При этом статический коэффициент трения возрастает до 0.13, а кинетический – до 0.08.

Претерпевает необратимые изменения фторопластовая поверхность и при очень высокой скорости скольжения. В этом случае коэффициент трения повышается в 2-3 раза. При этом значение данного показателя может сильно изменяться от колебаний температуры.

Снижаться коэффициент трения фторопласта может при возрастании нагрузки. Так, к примеру, при давлении:

• в 20-30 кг/м² значение этого показателя – 0.1;
• в 150-300 кг/м² – 0.02.

Материал это достаточно мягкий – фторопласт. Характеристики его таковы, что при использовании для изготовления, к примеру, подшипников, в него необходимо добавлять порошкообразные наполнители. Это может быть кокс, стекловолокно, дисульфат молибдена и т. д.

Оптические свойства

В тонких пленках фторопласт свободно пропускает свет, то есть является прозрачным. Выглядит он примерно так же, как и полиэтилен. В толстых пленках этот материал просвечивается.

Показатель прозрачности фторопласта для УФ-лучей в зависимости от разновидности составляет 2000-4000 А, для инфракрасных – в диапазоне волны от 2 до 7,5 µ-.

Воздействие высоких температур

При нагревании фторопласта свыше 327 градусов его кристаллы разрушаются, в результате чего он переходит в аморфную форму. В обычном состоянии толстые детали, изготовленные из этого материала, непрозрачны. После перехода в аморфную форму фторопласт начинает свободно пропускать свет. При этом материал остается не вязкотекучим, а высокоэластичным. При нагревании до 415 градусов С и выше начинается процесс его разложения. То есть вязкотекучим фторопласт не бывает ни при каких температурах.

Это сказывается на технологии процесса изготовления из него деталей. Фторопласт (технические характеристики ГОСТ определяет с максимальной точностью) не может использоваться для переработки по традиционным для пластмасс методикам. К примеру, изготовить из него изделие путем литья под давлением либо методом экструзии невозможно. Производят детали и узлы из этого материала по технологии спекания, используя спрессованные при низких температурах «таблетки».

Химические свойства

Фторопласт-4 является химически устойчивым веществом. Этот материал не растворяется даже в очень агрессивных веществах – разбавленных и крепких кислотах. Не оказывают на него никакого воздействия и концентрированные щелочные растворы.

Единственное, с чем он не переносит контакта – это растворы щелочных металлов в аммиаке, а также элементарный фтор и трехфтористый хлор. Проявляется действие этих химических веществ при повышенной температуре.

Коэффициент расширения

По этому параметру фторопласт Ф4 характеристики также имеет просто отличные. Однако коэффициент его расширения изменяется в зависимости от температуры. Как именно, показано в таблице.

Рекристаллизация

Как уже упоминалось, одним из недостатков, которыми обладает фторопласт (технические характеристики которого в целом неплохие), является достаточно высокая степень холодной текучести. На практике это выражается в изменении формы изготовленных из него изделий при повышенном давлении. Если они используются при не слишком высоких температурах – от +80 до +100 градусов С, нагрузка на них не должна быть более 10 кг/м². При большем давлении на изделии будут оставаться заметные деформации. С повышением температуры должна снижаться и нагрузка.

При сильном давлении (100-200 кг/м²) образец, изготовленный из фторопласта, может быть раздавлен в пластину с уменьшением толщины в 3-5 раз в зависимости от температуры. При деформациях этого материала обычно не происходит его растрескивания и не возникает никаких других повреждений.

В таблице ниже можно посмотреть, какие имеет в этом плане фторопласт технические характеристики (сжатие при определенных нагрузках).

Можно применять фоторопласт для изготовления деталей, используемых и при большем, чем 30 кг/м², давлении. Однако в этом случае конструкция узлов сопряжения в изделии должна быть максимально плотной. Не допускается присутствие в ней полостей или значительных зазоров. В этом случае фторопласту будет просто некуда вытечь. Материал фторопласт – не слишком эластичный. Поэтому для того, чтобы добиться плотного прилегания, в него при производстве добавляют резину. Иногда в узлах примыкания используют также специальные пружинные компенсаторы.

Фторопласт: технические характеристики

При производстве фторопласта-4 в обязательном порядке соблюдаются требования ГОСТ 10007-80. Ниже в таблице представлены наиболее значимые физико-химические свойства этого материала.

Вот такие замечательные имеет фторопласт-4 характеристики. Свойства этого материала позволяют использовать его для изготовления деталей высочайшего качества.

Марки фторопласта-4

Как уже упоминалось, политетрафторэтилен – наиболее популярная разновидность полимеров этого типа. На настоящий момент выпускается несколько марок фторопласта-4:

• Ф-4ПН. Используется для изготовления изделий повышенной надежности.
• Ф-4О. Применяется при производстве изделий общего назначения.
• Ф-4Д. Из фторопласта этой марки делают тонкостенные трубки, изоляцию для кабелей, шланги и ФУМ-ленты.
• Ф-4Д. Очень технологичный материал, используемый для изготовления изделий точного размера.

Листовой фторопласт

Изделия этого типа очень востребованы в современной промышленности. Для производства электроизоляционных, антифрикционных и прокладочных изделий очень неплохие имеет такой полимер, как фторопласт, технические характеристики. Листовой его вариант по технологии изготовления классифицируется на:

• материал марки «С» (строганый);
• марки «П» (прессованный).

Продается такой фторопласт в рулонах без катушки. Толщина его также определяется ГОСТом и в зависимости от ширины может составлять 2-4 мм.

Фторопласт, технические характеристики которого просто отличные, – современный материал, используемый для изготовления самых разных узлов и деталей. В сравнении с обычной пластмассой он имеет массу неоспоримых преимуществ. И сам фторопласт, и изделия из него, ввиду повышенных требований к качеству, должны изготавливаться в строгом соответствии с ГОСТом.