(044) 574-75-74
(044) 574-74-30
(044) 565-96-96

Фторопласт

Фторопласты - техническое название термопластичных полимеров - продуктов полимеризации фторпроизводных олефинов. Наибольшее применение в качестве материала для уплотнителей получил полимер тетрафторэтилена - политетрафторэтилен (ПТФЭ) (ГОСТ 1007-80).

Торговые названия ПТФЭ:
фторопласт-4, фторопласт-4Д (СНГ); тефлон, галон (США); полифлон (Япония); гостафлон TF (Германия); флуон (Англия); гафлон, сорефлон (Франция); алгофлон (Италия).

Фторопласт-4 обладает исключительной стойкостью ко всем кислотам, растворителям, нефтепродуктам, щелочам (кроме щелочных металлов) в широком интервале температур (рабочий интервал длительной эксплуатации для изделий из Ф-4 от минус 269°С до плюс 260°С), инертностью, стойкостью к водяному пару, климатическим и бактериальным воздействиям, достаточно высокой прочностью, отличными диэлектрическими, антифрикционными и антиадгезионными свойствами.


Характеристики Результаты исследований
Плотность материала От 2190 до 2210 г/м. куб.
Разрушающее напряжение при разрыве стандартных образцов От 2.5 до 25.5 МПа
Относительное удлинение при разрыве стандартных образцов Не менее 390 %
Удельное объемное электрическое сопротивление при постоянном напряжении Не менее 1 х 1015 Ом/м
Тангенс угла диэлектрических потерь, измеренный при частоте106 Гц. Не более 0.00025
Диэлектрическая проницаемость, измеряемая при частоте 1.8 х 107 Гц. 2.0
Электрическая прочность при толщине образца 0.1 мм при постоянном напряжении Не менее 50 кВт/мм
Теплопроводность 0.25 Вт/м. Град
Удельная теплоемкость 1040 Дж/кг град.
Водопоглащение за 24 часа 0.00 %
Твердость по Бри Нелю 29.4 - 39.2 МПа

Фторопласт-4 с его низкими прочностью и теплопроводностью редко используется в чистом виде в антифрикционных изделиях, работающих под нагрузкой. Для этого создаются наполненные композиции на основе фторопласта-4, содержащие кокс (Ф4К20); стекло (Ф4С15); углеродное волокно (Ф4УВ15), а также дисульфид молибдена, или так называемые металлофторопластовые композиции (Ф4К15М5).

Наполненные композиционные материалы на основе фторопласта-4 обладают повышенной твердостью, механической прочностью, жесткостью, износостойкостью, электрической проводимостью, т.е. теми отличительными свойствами, которые у ненаполненного фторопласта-4 значительно ниже.

Материал Ф4К20 (Ф4+20% коксовой муки) По сравнению с фторопластом-4 материал Ф4К20 имеет в 600 раз большую износостойкость и на 30% выше напряжение при 10%-ной деформации сжатия в диапазоне температур от -60 до +250°С.

Материал Ф4К15М5 (Ф4+15% коксовой муки+5% дисульфида молибдена). Материал Ф4К15М5 имеет повышенную износостойкость (износостойкость Ф4К15М5 в 1000 раз выше износостойкости ненаполненного фторопласта и в 1,6 раза выше, чем у материала Ф4К20) и более низкий коэффициент трения. Материал Ф4К15М5 среди наполненных марок фторопласта-4 имеет наиболее благоприятные характеристики трения и износа.

Материал Ф4С15 (Ф4+15% стекловолокна) При введение стекловолокна повышается износостойкость материала более чем в 250 раз, в 1,5 раза увеличивается сопротивление ползучести, при этом химические свойства не изменяются и мало изменяются электрические показатели. По сравнению с Ф4К20 материал Ф4С15 более эластичен. Как антифрикционный материал Ф4С15 применяется в тех случаях, когда другие наполненные материалы непригодны из-за химической нестойкости наполнителя. При наличии конденсата наблюдается повышенный износ.

Материал Ф4УВ15 (Ф4+15% углеродного волокна) Углеродное волокно обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими наполнителями: низким коэффициентом трения, высокой прочностью и теплостойкостью, химической инертностью, теплопроводностью и электрической проводимостью.

Материал фторопластовый уплотнительный (ФУМ) и лента ФУМ Используется в качестве химстойкого смазывающегося набивочного материала (в подвижных соединениях типа сальника и прокладочного материала (в неподвижных соединениях), работающего в диапазоне температур от -60 до +250°С и давлении среды до 6,3 МПа для различных агрессивных сред общепромышленного типа (ФУМ), а также для уплотнения соединений трубопроводов из всех материалов, работающих в диапазоне температур от -60 до +200°С и давлении среды до 9,8 МПа (кратковременно до 41,2 МПа). 

Фторопласт-4Д (ГОСТ 14906-77) - тонкодисперсная модификация ПТФЭ с меньшей относительной молекулярной массой. Отличается от фторопласта только формой частиц. Для изготовления уплотнительных элементов применяют фторопласт-4Д марок Т и У.

В качестве уплотнителей используют также различные сополимеры тетрафторэтилена (ТФЭ).

Сополимеры ТФЭ с гексафторпропиленом (ТФЭ-ГФП). Торговые названия: фторопласт-4М (4МБ) - в СНГ, тефлон (FEP) - в США, иеофлон в Японии. Сополимеры ТФЭ с этиленом (ТФЭ-Э). В СНГ известен как фторопласт-40 (ОСТ 6-05-402-74), в США - тефзел, Японии - афлон-КОП, Германии - хостафлон-ЕТ.Фторопласт-40 выпускается двух видов: Ф-40П для изготовления изделий прессования и литьем под давлением и Ф-40Ш для изготовления деталей экструзией. Сополимеры ТФЭ с перфто (алкилвиниловыми) эфирами [ТФЭ-ПФ(АВ)Эф]. Торговое название сополимера в США - тефлон-PF Сополимер ТФЭ с винилиденфторидом (ТФЭ-ВДФ). Торговое название в СНГ - фторопласт-42 (ТУ 6-05-1442-71). Для уплотнений применяют фторопласт-42П. Сополимеры ТФЭ с трифторэтиленом (ТФЭ-ТрФЭ). В СНГ известен как фторопласт-4Н (Ф-4Н); ТУ 6-05-373-77. В качестве материала для изготовления уплотнителей применяют политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ). Торговое название: в СНГ - фторопласт-3 (ГОСТ 13744-76), фторопласт-ЗМ (модифицированный, ТУ 6-05-1812-77); в США - кель-F; Японии - дайфлон; Германии - гостафлон; Франции - волталеф. В качестве уплотнительного материала применяют также поливинилиденфторид (ПВДФ). В СНГ этот полимер известен как фторопласт-2 (ТУ 6-05-646-77) и фторопласт-2М (модифицированный, ТУ 6-05-1781-76); в США - кайнар; в Японии - KF-полимер; в Германии - видар и пвфепл-20; в Бельгии - солеф; во Франции - форафлон.

Значение отдельных механических характеристик фторопластов существенно зависит от температуры. Фторопласт-4 имеет высокую морозостойкость: не становится хрупким даже при температуре -269°С. В качестве наполнителей для фторопластовых композиций применяют материалы, выдерживающие температуру спекания фторопласта. Наиболее распространенные наполнители можно разделить на следующие группы:

Порошкообразные:

а) металлические - медь, серебро, свинец, никель, бронза, олово, алюминий;

б) минеральные - кварц, стеклопорошок, ситал, керамика, слюда, каолин и др.;

в) органические - графит, сажа, уголь, кокс.

Волокнистые (армирующие наполнители):

а) нетканые - стекловолокно, асбестовое, графитовое, кварцевое, базальтовое волокно, металлические усы и др;

б) тканые - стеклоткани, графитовые, асбестовые и базальтовые ткани.

Армирующие наполнители каркасного типа - металлическая смятая сетка, смятая фольга. Наполнители можно вводить во фторопласт каждый в отдельности или в различных сочетаниях (комбинированные наполнители) в зависимости от назначения композиций. При использовании в качестве наполнителей дисульфида молибдена, графита и других антифрикционных материалов уменьшается ( при соблюдении определенных пропорций) коэффициент трения, повышается износостойкость. Введение коллоидного графита повышает жесткость и уменьшает хладотекучесть материала. В обозначениях марок композиционных материалов отечественного производства цифры означают: первая - марку фторопласта, следующие - массовую долю наполнителей; буквы - материал наполнителя. Например, композиционный материал Ф4К15М5 получен на основе фторопласта-4 и содержит 15% коксовой муки и 5% дисульфида молибдена. Композиционные материалы, применяемые для изготовления уплотнителей, получают на основе фторопласта-40 и фторопласта-4. При использовании в качестве наполнителей стекловолокна, кремнезема, асбестовой ткани, металлической ваты увеличивается жесткость композита, уменьшается относительная деформация при невысоких коэффициентах трения. Введение 30-40% мелкорубленного стекловолокна повышает стабильность размеров при водопоглощении и усадке, теплостойкость, уменьшает коэффициент линейного расширения. Введение во фторопласты таких наполнителей, как стекловолокно, графит, бронза, коксовая мука, дисульфид молибдена, силициды металлов, позволяет в 200 - 1000 раз уменьшить износ уплотнительного элемента, в несколько раз увеличить теплопроводность, в 5-10 раз увеличить прочность при сжатии и твердость.

Композиция Ф4С15 (ТУ 6-05-1412-76): смесь фторопласта с размолотым стекловолокном;применяется для различных антифрикционных деталей, работающих в среде сухих агрессивных газов.

Композиция Ф4К15М5 (ТУ 6-05-1412-76): смесь фторопласта-4, кокса и дисульфида молибдена; применяется для работы в среде влажных газов.

Композиция Ф4С15М5: смесь фторопласта-4, размолотого стекловолокна и дисульфида молибдена применяется для деталей, работающих в условиях высокого вакуума сухого и влажного воздуха и газов. Композиция Ф4М15: смесь фторопласта и дисульфида молибдена, применяется для деталей, работающих в среде влажных газов и в вакууме.

Композиция Ф4С15В5: смесь фторопласта-4, измельченного стекловолокна и нитрида бора; изделия обладают высокой химической стойкостью и износостойкостью, а также высокими механическими свойствами в широком интервале температур.

Композиция Ф4КА15В5: смесь фторопласта-4 и нитрида бора, изделия из этой композиции отличаются повышенной стойкостью против ползучести, небольшим коэффициентом линейного расширения, хорошей прирабатываемостью в паре с чугуном и конструкционными сталями в сухих и влажных средах и при наличии сильных агрессивных сред и окислителей.

Композиция Ф4Г21М7: смесь фторопласта-4, графита, дисульфида молибдена. Антифрикционные самосмазывающиеся графитофторопластовые материалы 7В-2А, АФГМ, АФГ- 80ВС.

Из всего многообразия фторсодержащих полимеров наибольшее распространение получил фторопласт-4 (Ф-4). Такая популярность оправдана. Фторопласт-4 (Ф-4) обладает исключительной химической инертностью по отношению практически ко всем агрессивным средам (за исключением расплавов щелочных металлов и трифторида хлора). Это качество фторопласта-4 используется при эксплуатации трубопроводов для транспортировки высоко агрессивных сред, футеровки реакторов, аппаратов колонного типа, запорной арматуры, насосов, ёмкостей для хранения химически активных сред, прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами и др. Самый низкий среди конструкционных материалов коэффициент трения, а также равенство статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обуславливают широкое применение их 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 стабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при сверхнизких температурах. Высокая термостойкость в сочетании с превосходными диэлектрическими характеристиками материала позволяет применить его в электронной радиотехнике для изоляции проводов, кабелей, разъёмов, изготовлении печатных плат, а также в технике СВЧ. Фторопласт-4 можно эксплуатировать при температурах от -269 до +260°С, причем верхний предел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств. Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обусловливает его широкое использование в медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечные клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое. В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт используется для изготовления антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др. Фторопласт разрешен для применения в пищевой промышленности приказом Минздрава СССР № 177 от 23.02.1976 г. "Об утверждении полимерных материалов и композиций, рекомендованных в медицине". Помимо фторопласта-4 различных марок объединение "Химпромсоюз" может предложить изделия из группы термопластичных фторполимеров. Они обладают целым рядом ценных эксплуатационных свойств. Таких как радиационная стойкость, механическая прочность, низкая проницаемость, которые обусловливают применение этих фторполимеров в ряде отраслей промышленности, где требования к указанным свойствам особенно высоки (атомная, авиационная, космическая, химическая). Некоторые марки термопластичных фторполимеров Ф-32, Ф-42 благодаря способности к растворению используются для приготовления различных лаков, волокон, фильтровальных материалов, защитных и а нтикоррозийных покрытий. Фторопласт-40 обладает повышенной радиационной стойкостью, а материалы Ф-4МБ, Ф-10, Ф-100 отличаются значительно меньшей проницаемостью по отношению к жидкостям и газам по сравнению с Ф-4. Среди термопластичных фторполимеров есть твердые конструкционные материалы и полимеры, приближающиеся по свойствам к пластикам и конструкционные материалы и полимеры, приближающиеся по свойствам к пластикам и эластомерам.