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 группа конструкционных пластиков на основе фторсодержащих полимеров. Существует несколько разновидностей фторопластов, наиболее известные из которых - фторопласт-4, фторопласт-3, фторопласт-2 и фторопласт-40.

Хотя фторопласты имеют самый низкий коэффициент сухого трения среди полимеров, они не являются взаимозаменяемыми и отличаются целым рядом технических характеристик.

Наиболее активно используется фторопласт-4, который также известен под названием тефлон. Благодаря своей устойчивости к трению и воздействию агрессивных сред, он широко применяется в машиностроении для изготовления сальников, подшипников, поршневых колец, пыльников, автомобильных шин и деталей для моторов. Кроме того, тефлон используется в электро- и радиотехнике в качестве изолятора или проводника тока, а также в легкой промышленности для обработки изделий и их водостойкости. В химической промышленности тефлон используется для производства лабораторной посуды, в том числе антикоррозийных трубок для хроматографов. Сфера медицины также нашла применение в использовании фторопластов при производстве протезов сосудов и внутренних органов из-за их отсутствия иммунологических реакций. А в пищевой промышленности тефлон используется для производства сковород и форм для выпечки с антипригарным покрытием, шприцов для кремов, контейнеров для скоропортящихся продуктов, раскатывающих механизмов для теста.

Интересно, что тефлон был открыт в 1938 году химиком Роем Планкеттом, работающим в американской корпорации Kinetic Chemicals. Ученый случайно обнаружил, что газообразный тетрафторэтилен, закачанный в баллоны под давлением, полимеризовался в порошок, обладающий уникальными свойствами. Патент на этот полимер был выдан в 1941 году, а Kinetic Chemicals спустя 8 лет стала подразделением мирового химического гиганта DuPont. В СССР о политетрафторэтилене узнали во время Второй мировой войны, когда советские техники разобрали танк производства США и обнаружили в его башенном механизме большое белое кольцо из фторопласта.

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.

Фторопласт становится все более популярным в различных отраслях промышленности. Он обладает уникальными физико-химическими свойствами, которые позволяют использовать его для различных целей. Цена на листовой фторопласт-4 зависит от технических характеристик и марки материала, производителя, условий поставки и размеров партии товара. Оптовая стоимость Ф4 в пластинах и стержнях составляет от 600 до 750 рублей за кг, а цена вторичного сырья начинается от 400 рублей за кг. Сплав с модификатором оценивается дороже - примерно 700-800 рублей за кг.

Порошковый тефлон встречается нечасто на рынке, поэтому на него отмечается значительный разброс цен, составляющий в среднем от 1000 до 1100 рублей за кг. Цена на другие виды фторопласта ниже, чем на Ф4. Например, Ф3 можно приобрести за 500-700 рублей за кг, а Ф2 - за 500-550 рублей за кг. В большинстве случаев оптовая цена на товары ниже, чем розничная, причем разница может составлять до 20%.

Фторопласт доступен отечественного и зарубежного производства. Его поставляют в заготовках, из которых путем механической обработки можно изготовить различные виды изделий.

Фото: freepik.com