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.

В настоящее время существует четыре основных вида фторопласта. К ним относятся политетрафторэтилен (Ф4), политрифторхлорэтилен (Ф3), поливинилиденфторид (Ф2) и их сополимеры. Фторопласт-4 – самый распространенный из них, так как имеет наибольшую плотность в сравнении с другими видами фторопласта. Ф3, Ф4 и Ф2 – это гомополимеры, где происходит многократное повторение одного мономера, такого как этилен для Ф4 и Ф3, и винил для Ф2.

Сополимеры, с другой стороны, включают комбинацию углеводородов из Ф2, Ф3 и Ф4, а также могут содержать пропилен. Список полимеров различается по степени растворимости в щелочах и кислотах, плотности, температуре эксплуатации, а также электропроводности и теплопроводности. Производство фторопласта в России включает в себя три стадии. На первой стадии, происходит реакция Свартса, на которой получается хлордифторметан. Затем на второй стадии тетрафторэтилен производится из хлордифторметана при помощи пиролиза. На третьей стадии тетрафторэтилен полимеризуется, образуя фторопластовый порошок. Существует несколько марок порошка, каждая из которых выделена в зависимости от среднего размера его частиц и используемых при производстве дополнительных веществ. Стандартные размеры варьируются от 100 до 180, от 46 до 135, от 21 до 45 или от 6 до 20 мкм.

Изделия из фторопласта-4 производятся методом прессования, после чего они запекаются при температуре 360-370 °C. Помимо этого, можно также производить изделия из фторопласта методом экструзии – порошок подается в экструдер под высоким давлением и после выхода возникает новая масса, которую затем запекают. Оба метода гарантируют производство простых форм из заготовок из фторопласта, таких как пластины, трубки, втулки, стержни. Готовая продукция из заготовок производится на металлорежущих станках.

Согласно таблице 1, каждая марка фторопласта имеет свои свойства: плотность, разрушающее напряжение, температуру плавления, удельное сопротивление и другие физические свойства. По размерам, пластины из фторопласта имеют квадратную форму со стандартными типоразмерами 250х250, 300х300 и 500х500 мм. Стержни изготавливаются методами горизонтального и вертикального прессования. Также включаются кольца и втулки с диаметрами от 50 до 360 мм, которые широко используются для производства проводов, манжет, уплотнительных колец и прокладок, а также многих других изделий.

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