Фторопласт: технічні характеристики, ГОСТ

Фторопласт – синтетичний полімерний матеріал, що широко використовується у хімічній, електротехнічній та харчової промисловості в основному в якості покриттів. До його переваг можна віднести в першу чергу можливість використання в широкому діапазоні температур і низький коефіцієнт тертя.

Визначення та види

Фторопластами називають кілька видів фторовмісних пластмас. Найчастіше в промисловості та побуті використовується політетрафторетилен. В залежності від виробника цей матеріал може називатися по-різному. У спеціалізованих магазинах Росії продається в тому числі і імпортний політетрафторетилен. Матеріал, виготовлений у США називають «Тефло», в Англії – «Флюон», в Німеччині «Гостафлон». У нас в Росії він відомий як фторопласт-4.

Інші різновиди цього матеріалу поширені не дуже широко, але також досить популярні. Це:

• Политрифторхлорэтилен (фторопласт-3);
• Полівініліденфторид (фторопласт-2);
• Інші співполімери фторпроизводных етилену.

Спосіб виготовлення

Отримують всі ці різновиди хімічним шляхом. По суті, представляють вони собою полімери, до яких додані атоми фтору. Звідси і їх назва.

Фторопласт-4 синтезується у вигляді білого порошку, а потім пресується і спікається при високій температурі. Інші марки цього матеріалу зазвичай отримують шляхом загартування.

При виготовленні багатьох сучасних інноваційних виробів використовується саме фторопласт. Технічні характеристики насправді просто чудові. До достоїнств цього матеріалу відносяться:

• Висока хімічна стійкість. Фторопласт-4 не розчиняється навіть при кип’ятінні в царській горілці.
• Інертність і мала пористість.
• Дуже низький коефіцієнт тертя. Цей показник у фторопласту залишається практично незмінним при будь-яких температурах.
• Відмінні діелектричні властивості. Ізолятором цей матеріал залишається навіть при температурі 200 гр.
• Стабільність. Хімічні властивості фторопласту-4 не змінюються при температурі до 300 гр.
• Вогнестійкість – ще одна перевага такого матеріалу, як фторопласт. Характеристики (термостійкий полімер відрізняється здатністю до самозатухання) його допускають використання його і в місцях з підвищеною пожежонебезпекою.
• Газонепроникність.
• Біологічна сумісність. Цей вид пластмаси часто використовують для виготовлення протезів.

Недоліки фторопласту

Як бачите, це дуже якісний матеріал і чи не універсальний – фторопласт. Характеристики він має просто чудові. Однак, зрозуміло, є у нього і деякі недоліки. До таким можна віднести:

• Високу холодну плинність. Це властивість дещо обмежує використання фторопласту в електроніці.
• Здатність виділяти шкідливі речовини при нагріванні понад +300 гр.
• Великий у порівнянні з іншими полімерами вагу і не надто хорошу зносостійкість.

Де використовується

Фторопласт застосовується в багатьох галузях народного господарства. Дуже часто його використовують:

• В автомобілебудуванні. Оскільки коефіцієнт тертя у цього матеріалу дуже невеликий, з нього виходять якісні підшипники, вузли тертя, опорні стійки і т. д.
• В електротехнічній промисловості і електроніки. Ізолятор фторопласт також просто відмінний. Тому його дуже часто використовують при виготовленні кабелів, плат, радіодеталей і т. д.
• У медицині. Крім протезів та імплантатів з фторопласту роблять ємності для зберігання сироватки і плазми. Виготовляють з нього і упаковки для ліків.
• В харчовій промисловості. Дуже непогано цей матеріал підходить, наприклад, для виготовлення валів прокатки тесту, які використовуються на хлібозаводах, насосів для розливу молока і т. д. Тефлон на внутрішній поверхні сковород – це також одна з різновидів фторопласту.
• При складанні водопроводів та каналізаційних систем (ФУМ-стрічку).

Таким чином, це матеріал дуже затребуваний, а в окремих випадках і просто незамінний – фторопласт. Характеристики (вживаність насправді дуже широка), передбачені ГОСТом, розглянемо трохи нижче.

Коефіцієнт тертя

Цей показник у фторопласту дуже невеликий. Кінетичний і статичний коефіцієнт тертя по сталі у нього становить лише 0.04. Проте, як вже згадувалося, фторопласт – матеріал не дуже зносостійкий. Тому вже через 100 проходів властивості його поверхні змінюються. При цьому статичний коефіцієнт тертя зростає до 0.13, а кінетичний – до 0.08.

Зазнає незворотні зміни фторопластова поверхню і при дуже високій швидкості ковзання. У цьому випадку коефіцієнт тертя підвищується в 2-3 рази. При цьому значення цього показника може сильно змінюватися від коливань температури.

Знижуватися коефіцієнт тертя фторопласту може при зростанні навантаження. Так, наприклад, при тиску:

• у 20-30 кг/м² значення цього показника – 0.1;
• в 150-300 кг/м² – 0.02.

Матеріал це досить м’який – фторопласт. Характеристики його такі, що при використанні для виготовлення, наприклад, підшипників, в нього необхідно додавати порошкоподібні наповнювачі. Це може бути кокс, скловолокно, дисульфат молібдену і т. д.

Оптичні властивості

В тонких плівках фторопласт вільно пропускає світло, тобто є прозорим. Виглядає він приблизно так само, як і поліетилен. У товстих плівках цей матеріал просвічується.

Показник прозорості фторопласту для УФ-променів залежно від різновиду становить 2000-4000 А, для інфрачервоних – в діапазоні хвилі від 2 до 7,5 µ.

Вплив високих температур

При нагріванні фторопласту понад 327 градусів його кристали руйнуються, в результаті чого він переходить в аморфну форму. У звичайному стані товсті деталі, виготовлені з цього матеріалу, непрозорі. Після переходу в аморфну форму фторопласт починає вільно пропускати світло. При цьому матеріал залишається не вязкотекучим, а високоеластичним. При нагріванні до 415 градусів С і вище починається процес його розкладання. Тобто вязкотекучим фторопласт не буває ні при яких температурах.

Це позначається на технології процесу виготовлення з нього деталей. Фторопласт (технічні характеристики ГОСТ визначає з максимальною точністю) не може використовуватися для переробки за традиційним для пластмас методиками. Наприклад, виготовити з нього виріб шляхом лиття під тиском або методом екструзії неможливо. Виробляють деталі і вузли з цього матеріалу по технології спікання, використовуючи спресовані при низьких температурах «таблетки».

Хімічні властивості

Фторопласт-4 є хімічно стійким речовиною. Цей матеріал не розчиняється навіть у дуже агресивних речовин – розбавлених і міцних кислотах. Не роблять на нього ніякого впливу і концентровані лужні розчини.

Єдине, з чим він не переносить контакту – це розчини лужних металів в аміаку, а також елементарний фтор і трехфтористый хлор. Проявляється дія цих хімічних речовин при підвищеній температурі.

Коефіцієнт розширення

За цим параметром фторопласт Ф4 характеристики також має просто відмінні. Однак коефіцієнт його розширення змінюється в залежності від температури. Як саме, показано в таблиці.

Рекристаллизация

Як вже згадувалося, одним з недоліків, якими володіє фторопласт (технічні характеристики якого в цілому непогані), є досить високий ступінь холодної плинності. На практиці це виражається в зміні форми виготовлених з нього виробів при підвищеному тиску. Якщо вони використовуються при не дуже високих температурах – від +80 до +100 градусів С, навантаження на них не повинно бути більше 10 кг/м². При більшому тиску на виробі будуть залишатися помітні деформації. З підвищенням температури повинна знижуватися і навантаження.

При сильному тиску (100-200 кг/м²) зразок, виготовлений з фторопласту, може бути роздавлений в пластину зі зменшенням товщини в 3-5 разів залежно від температури. При деформаціях цього матеріалу зазвичай не відбувається його розтріскування і не виникає жодних інших пошкоджень.

У таблиці нижче можна подивитися, які має в цьому плані фторопласт технічні характеристики (стиск при певних навантаженнях).

Можна застосовувати фоторопласт для виготовлення деталей, що використовуються при більшому, ніж 30 кг/м², тиску. Однак у цьому випадку конструкція вузлів сполучення у виробі повинна бути максимально щільною. Не допускається присутність у ній порожнин або значних проміжків. У цьому випадку фторопласту буде просто нікуди витекти. Матеріал фторопласт – не дуже еластичний. Тому для того, щоб домогтися щільного прилягання, у нього при виробництві додають гуму. Іноді у вузлах примикання використовують також спеціальні пружинні компенсатори.

Фторопласт: технічні характеристики

При виробництві фторопласту-4 в обов’язковому порядку дотримуються вимог ГОСТ 10007-80. Нижче в таблиці представлені найбільш важливі фізико-хімічні властивості цього матеріалу.

Ось такі чудові має фторопласт-4 характеристики. Властивості цього матеріалу дозволяють використовувати його для виготовлення деталей високої якості.

Марки фторопласту-4

Як вже згадувалося, політетрафторетилен – найбільш популярна різновид полімерів цього типу. На даний момент випускається кілька марок фторопласту-4:

• Ф-4ПН. Використовується для виготовлення виробів підвищеної надійності.
• Ф-4О. Застосовується при виробництві виробів загального призначення.
• Ф-4Д. З фторопласту цієї марки роблять тонкостінні трубки, ізоляцію кабелів, шланги і ФУМ-стрічку.
• Ф-4Д. Дуже технологічний матеріал, який використовується для виготовлення виробів точного розміру.

Листовий фторопласт

Вироби цього типу дуже затребувані в сучасній промисловості. Для виробництва електроізоляційних, антифрикційних і прокладок виробів дуже непогані має такий полімер, як фторопласт, технічні характеристики. Листовий його варіант за технологією виготовлення класифікується на:

• матеріал марки «С» (струганий);
• марки «П» (пресований).

Продається такий фторопласт в рулонах без котушки. Товщина його також визначається ГОСТом і в залежності від ширини може становити 2-4 мм.

Фторопласт, технічні характеристики якого просто відмінні, – сучасний матеріал, використовуваний для виготовлення різних вузлів і деталей. В порівнянні із звичайною пластмасою він має масу незаперечних переваг. І сам фторопласт та вироби з нього, через підвищених вимог до якості, повинні виготовлятися у суворій відповідності до Госту.