Фторопласт — фторированный полимер¶

Фторопласт — общее название группы фторированных полимеров (фторопластов), получаемых полимеризацией фторсодержащих мономеров, прежде всего тетрафторэтилена. Относятся к классу термопластичных и термореактивных полимеров с высокой химической стойкостью, низким коэффициентом трения и широким диапазоном рабочих температур. В России и странах СНГ под фторопластами чаще всего понимают политетрафторэтилен (ПТФЭ, марка Ф-4), а также сополимеры тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (Ф-40, Ф-42, Ф-46, Ф-4МБ) и с другими фторсодержащими мономерами.

¶История

Политетрафторэтилен был открыт в 1938 году американским химиком Рой Планкеттом, работавшим в компании DuPont. При работе с газом дифтордифторметаном (фреон-12) в цилиндре под давлением обнаружился белый порошок с необычными свойствами — это и был ПТФЭ. Материал получил название «Teflon» (тефлон). В СССР промышленное производство фторопласта Ф-4 было освоено в 1940-х годах, а в 1950-е годы на его основе созданы первые промышленные изделия — уплотнения, прокладки, покрытия.

¶Свойства

Фторопласты обладают комплексом свойств, определяющих их широкое применение:

Фторопласты инертны к большинству химических веществ, не смачиваются водой, обладают высокой диэлектрической проницаемостью и низким диэлектрическим коэффициентом потерь. Недостатки — низкая механическая прочность при обычных температурах, высокая текучесть под нагрузкой (ползучесть), слабая адгезия к другим материалам.

¶Виды

В промышленности выпускается несколько основных марок:

• Ф-4 — политетрафторэтилен, наиболее распространённый и дешёвый фторопласт.
• Ф-40, Ф-42, Ф-46 — сополимеры тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, более текучие, пригодны для литья и экструзии сложных изделий.
• Ф-4МБ — фторопласт с бензолсодержащими звеньями, повышенная стойкость к истиранию.
• Ф-4ХЛ — хлорсодержащий сополимер, повышенная стойкость к износу.
• Ф-3, Ф-2, Ф-4030 — другие сополимеры с различными свойствами.
• Фторкаучуки (СКФ-26, СКФ-32) — эластомерные фторсодержащие полимеры для уплотнений и шлангов.

¶Производство

Основной способ получения ПТФЭ — эмульсионная полимеризация тетрафторэтилена под давлением. Полученный порошок спекается при температуре 360–380 °C, выше точки плавления (327 °C). Из-за высокой вязкости расплава Ф-4 не поддаётся литью и экструзии в привычном смысле — изделия формуют из спечённых заготовок механической обработкой или методом холодного прессования с последующим спеканием. Сополимерные марки (Ф-46 и др.) имеют более низкую вязкость и пригодны для литья под давлением.

¶Применение

Фторопласты применяются в широком спектре отраслей:

• Химическая промышленность — прокладки, уплотнения, мембраны, футеровка реакторов и трубопроводов, работающих с агрессивными средами.
• Машиностроение — антифрикционные втулки, подшипники, направляющие, самосмазывающиеся элементы.
• Электротехника и радиоэлектроника — изоляция проводов и кабелей, диэлектрические подложки, конденсаторные плёнки.
• Пищевая промышленность — антипригарные покрытия посуды и форм, конвейерные ленты.
• Медицина — имплантаты, катетеры, шовный материал (PTFE-нити).
• Авиастроение и ракетостроение — уплотнения, топливные системы, покрытия.
• Строительство — мембранные кровли, гидроизоляция.

¶Интересные факты

• Фторопласт Ф-4 — один из немногих материалов, практически не смачиваемых любыми жидкостями, включая расплавленные металлы.
• Покрытие сковородок «тефлон» основано на ПТФЭ, хотя в пищевых покрытиях сегодня чаще используются более стойкие сополимеры.
• Фторопластовые прокладки применяются в космических аппаратах, поскольку материал сохраняет свойства в вакууме и при экстремальных температурах.

¶Источники

• ГОСТ 10007-80. Пластмассы термопластичные. Методы определения температуры плавления.
• Малкин А. И., Искандеров З. М. «Фторопласты» — М.: Химия, 1978.
• Справочник «Полимеры и полимерные композиционные материалы» / под ред. А. А. Берлина, В. Е. Гуляева.
• Сайт ГОСТов и стандартов по полимерным материалам.