Фторопласт: применение, свойства, производство и цена

В наши дни, в течение последних нескольких десятилетий, материал под названием тефлон или фторопласт-4 стал чрезвычайно востребованным. Этот пластиковый материал, окрашенный в молочно-белый цвет, стал известен многим людям благодаря своему использованию в производстве антипригарной посуды (Tefal). Однако, это далеко не единственная область применения данного полимера.

Фторопласты - это полимеры, содержащие фтор, которые используются в качестве конструкционных пластиков. Существует несколько видов фторопластов, среди которых наиболее известны: политетрафторэтилен (Teflon, Hostaflon TF, Fluon G, Algoflon F, Polyflon M), политрихлорфторэтилен (Dyflon, KEL-F, Voltalef, Neoflon CTFE), поливинилиденфторид (Kynar, Solef, Neoflon VDF) и сополимер тетрафторэтилена (Tefzel, Hostaflon ET, Neoflon ETFE).

Несмотря на то, что фторопласты имеют самый низкий коэффициент сухого трения среди полимеров, они не являются взаимозаменяемыми материалами, так как они отличаются по ряду технических характеристик.

Фторопласт-4, или тефлон, наиболее распространен и используется во многих областях, включая:

• Машиностроение: благодаря устойчивости к трению и агрессивным средам, из тефлона изготавливают сальники, подшипники, поршневые кольца, пыльники, автомобильные шины и детали мотора.
• Электро- и радиотехника: тефлон может быть использован как изолятор или проводник тока (при модификациях его молекулярной структуры). Печатные платы, кабели, элементы реле и выключатели изготавливаются из политетрафторэтилена.
• Легкая промышленность: обработка изделий из тефлона делает их водостойкими, поэтому он используется в этом секторе.
• Химическая промышленность и медицина: тефлон используется для производства лабораторной посуды, включая антикоррозионные трубки для хроматографов. Также протезы сосудов и внутренних органов могут быть сделаны из фторопласта, так как он не вызывает иммунологических реакций.
• Пищевая промышленность: тефлон используется при производстве сковород и форм для выпечки с антипригарным покрытием, шприцов для кремов, контейнеров для скоропортящихся продуктов, раскатывающих механизмов для теста.

Фактически, первый фторопласт, тефлон, был создан в 1938 году Роем Планкеттом, который работал в американской компании Kinetic Chemicals. Он случайно обнаружил, что газообразный тетрафторэтилен, закачиваемый в баллоны, полимеризуется в порошок с уникальными свойствами. Политетрафторэтилен стал патентованным материалом в 1941 году. В 1949 году Kinetic Chemicals стала подразделением DuPont, крупнейшего мирового химического производителя. В СССР фторопласты появились во время Второй мировой войны, когда советские техники нашли большое белое кольцо из тефлона в башенном механизме американского танка.

Характеристики фторопласта-4: термостойкость, адгезия, низкое поверхностное натяжение, устойчивость к ультрафиолетовым лучам, влаге, жирам и органическим растворителям, а также физиологическая и биологическая безопасность делают его популярным материалом.

Фторопласт-4 имеет мягкий и текучий вид, напоминающий полиэтилен или парафин, с плотностью 2,18-2,21 г/см3 (согласно ГОСТ 10007-80). Он сохраняет свою эластичность и гибкость в температурном диапазоне от -70 до +270 °C.

Химические свойства фторопласта не менее впечатляющи: он стойкий к воздействию агрессивных кислот и щелочей, а также обладает высокой степенью невосприимчивости к разрушению, за исключением трифторида хлора и расплавов щелочных металлов. К тому же, материал поддается обработке фрезерованием, точением, шлифованием и сверлением.

Фторопласты уже давно занимают свое почетное место в индустрии благодаря своим полезным свойствам. В данное время существует четыре основных типа материала: политетрафторэтилен (Ф4), политрифторхлорэтилен (Ф3), поливинилиденфторид (Ф2) и их сополимеры. Наиболее часто используемый тип материала – это Ф4, который из пятидесяти мономеров содержит два этиленовых мономера. Другие два типа материала также являются гомополимерами и содержат один повторяющийся мономер в цепочке.

Сополимеры получаются путем сочетания углеводородов Ф2, Ф3 и Ф4 или добавлением фторопласта в пропилен. Каждая марка материала имеет свою степень растворимости в щелочах и кислотах, рекомендуемую температуру эксплуатации, плотность, теплопроводность, а также электропроводность по умолчанию.

Производство фторопласта включает три этапа. На первом этапе по реакции Свартса получают хлордифторметан, затем из него пиролизом получают тетрафторэтилен. Наконец, путем полимеризации тетрафторэтилена образуется фторопластовый порошок.

Каждая марка полученного порошка помечается средним размером частиц. Он может быть 6-20, 21-45, 46-135 или 100-180 мкм. Если для производства марки используется дополнительное соединение, в маркировка добавляется буква "М", означающая модификатор (например, кобальт, кокс, стекловолокно). Затем указывается количество добавленного соединения в отношении к основному соединению.

Изделия из фторопласта-4 изготавливаются методом прессования, а затем, при температуре 360-370°C, выпекаются. Экструзионный метод производства также применяют для производства фторопластов, во время которого порошок подается в экструдер под высоким давлением, полученная масса затем твердится. Производство предоставляет возможность изготавливать изделия длиной до 5 метров с заготовок простейших форм, таких как трубки, стержни, втулки и пластины. Заготовки потом подвергаются механической обработке на металлорежущих станках.

Существует много форм и размеров изделий из фторопласта, среди которых квадратные пластины с типоразмерами 250х250, 300х300 и 500х500 мм, стержни, производимые методами вертикального или горизонтального прессования. Первые отличаются более высокими физико-механическими свойствами, но их длина не превышает 110мм (вторые могут достигать 500 мм). Кольца и втулки с внешним диаметром от 50 до 360 мм также используются для производства манжет, прокладок, оболочек и уплотнительных колец.

Фторопласты широко используются в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам. Цены на листовой фторопласт-4 за 1 кг определяются техническими характеристиками и марками материала, а также конкретным производителем, условиями поставок и размерами закупаемой партии товара. Оптовая стоимость Ф4 в стержнях и пластинах варьируется в диапазоне 600–750 рублей за кг. За вторичный сырье начальная цена составляет от 400 рублей за кг. Фторопласт с модификатором оценивается примерно в 700–800 рублей за кг.

Порошковый тефлон редко встречается в продаже, поэтому цены на него значительно различаются. В среднем стоимость подобного сырья составляет 1000–1100 рублей за кг. Фторопласты других типов стоят немного дешевле, чем Ф4. Около 500–700 рублей за кг можно купить Ф3, а Ф2 – за 500–550 рублей за кг. Оптовая стоимость почти во всех случаях ниже розничной, отличия могут составлять от 10 до 20% или даже больше.

Фторопласты – это заготовки, из которых изготавливают различные изделия. В производстве фторопластов участвуют отечественные и зарубежные компании.

Фото: freepik.com