Свойства применяемых материалов и изделия из них

Термопластичные фторполимеры (фторопласты) - техническое название термопластичн ых полимеров - продуктов полимеризации фторпроизводных олефинов.

ETFE

Одним из широко используемых фторполимеров является ЕТФЕ – сополимер этилена с тетрафторэтиленом, который является прототипом для отечественного ф-40. Зарубежные аналоги – ТEFZEL американской фирмы Дюпон и AFLON COP японской фирмы Aсахи Гласс. Диапазон рабочих температур у этого фторполимера – от минус 66 до плюс 149 градусов Цельсия. Эта максимальная рабочая температура превышает температуру кипения основных известных кислот, щёлочей и других химических веществ. По некоторым данным максимальная рабочая температура изделий из этого фторполимера достигает 180оС, а для самого материала - 200 оС. Это полимер с химической стойкостью, практически не уступающей известному всем лидеру по химической стойкости полимеров фторопласта-4. По вашему желанию могут быть высланы данные о химической стойкости этого полимера. Этот фторполимер вызывает большой интерес в отраслях атомной промышленности и в тех случаях, где требуется высокая радиационная стойкость полимерных изделий. По справочным данным стойкость к радиации у ЕТФЕ равна 200 Мрад. Для сравнения: у ПТФЭ (PTFE, ф-4) – 0,1 Мрад; у ФЭП (FEP, ф-4МБ) – 10 Мрад; у ПФА (PFA, ф-50) – 5 Мрад. Имеется более подробная информация по этому вопросу, которая может быть предоставлена по желанию Заказчика.

Из ЕТФЕ освоено изготовление следующих изделий:

• узлы газоходов и трубопроводов с диаметрами от 250 до 2000 мм в виде катушек, тройников, крестовин, отводов переходов, в том числе с круглого и квадратного сечения. Полимер нанесён в виде покрытия толщиной 250 мкм;
• листы с толщиной 1,5 и 2,3 мм с размерами 1200х1500 мм. Допуск по толщине – от минус 0,1 мм до плюс 0,2 мм;
• трубки с внутренним диаметром от 2 мм до 148 мм. Толщина и длина определяются призаказе;
• лабораторные стаканы с объёмом от 25 до 1000 мл с градуировкой согласно ISO 7056;

PFA

Из PFA (аналогом которого является отечественный ф-50), имеющего максимальную рабочую температуру плюс 260оС, могут быть поставлены следующие изделия:

• листы с длиной 30 м в рулоне с толщиной 1,5 и 2, 3 мм
• листы с размерами 600х600 мм с толщиной от 6 до 30 мм
• листы с размерами 400х400 мм с толщиной от 35 до 50 мм
• стержни длиной 200 мм с диаметром от 50 до 150 мм, возможно рассмотрение поставки стержней других диаметров по требованию
• трубки с внутренним диаметром от 2 мм до 148 мм. Толщина и длина определяются призаказе

прозрачная лабораторная посуда в виде:

• градуированные круглые колбы с навинчивающейся крышкой с объёмом от 25 до 500 мл
• мензурки с объёмом от 25 до 1000 мл
• бутылки с навинчивающейся пробкой с объемом от 250 до 5000 мл
• газовые промыватели с объёмом от 250 до 1000 мл.

Выпускается лабораторная посуда из фторполимеров типа PTFE, FEP и пропилена.

PVDF

Можно заказать листы из PVDF (аналог – ф-2 и ф-2М).
Из PVDF могут быть изготовлены стержни с диаметром от 10 до 100 мм длиной 1000 и 2000 мм.

Можно заказать листы из ЕСTFE (аналог – ф-30), из ЕTFE (аналог – ф-40), из FEP (аналог – ф-4МБ), из PFA (аналог – ф-50) с тканью для приклейки к металлу и без ткани. Размеры листов уточняются при обсуждении заказа.

Фторопласт-4

Наибольшее применение в качестве материала для уплотнителей получил суспензионный полимер тетрафторэтилена - политетрафторэтилен (ПТФЭ с химической формулой (—CF2-CF2—)n , выпускаемый в России под маркой фторопласт-4 (ф-4) по ГОСТ 10007-80. Температурный диапазон применения фторопласта-4: от -260 до +260оС.

Наиболее распространенные торговые названия PTFE:

• Фторопласт - Россия, СНГ. Была попытка ещё в СССР называть этот материал фторлоном, но это название не прижилось
• Тефлон, Галон (TEFLON, GALON) - США
• Полифлон (POLYFLON) - Япония
• Гостафлон ТФ (GOSTAFLON TF) - Германия
• Флубон (FLUBON) - Англия
• Гафлон, Сорефлон (GAFLON, SOREFLON) - Франция
• Алгофлон (ALGOFLON F) - Италия.

Больше всего по объёму из фторсодержащих полимеров выпускается ф-4, поэтому он самый дешевый. Он обладает исключительной химической инертностью по отношению практически ко всем агрессивным средам за исключением расплавов щелочных металлов и элементарного фтора.

Фторопласт-4 используется:

1. При эксплуатации трубопроводов для транспортировки высокоагрессивных сред, футеровки реакторов, аппаратов колонного типа, запорной арматуры, насосов, ёмкостей для хранения химически активных сред, прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами и пр. Применяется для антикоррозионной защиты металлических и бетонных поверхностей от воздействия агрессивных сред типа кислот, щелочей, солей, морской воды, сточных вод, органических реагентов, масел, топлив и нефти, коррозионноактивных газов. Защищают технологическое оборудование в химической и нефтехимической промышленности, в системах питьевого холодного и горячего водоснабжения, а также емкости, предназначенные для хранения спирта, винно-водочных смесей, пива и безалкогольных напитков.

2. В машиностороении: в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор  скольжения, подвижных уплотнителей, поршневых колец, манжет. Для повышения твердости, теплопроводности, стойкости к истиранию, снижения деформации под нагрузкой и коэффициента термического расширения к фторопласту-4 добавляют различные наполнители. Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает стабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при сверхнизких температурах. Введение во фторопласты наполнителей, таких как стекловолокно, графит, бронза, кокс, дисульфид молибдена позволяет в 200-1000 раз уменьшить износ уплотнительного элемента, увеличить теплопроводность и прочность при сжатии и твердость. Из фторопласта и композиций на его основе изготавливают детали, химическую аппаратуру, емкости, мембраны и диафрагмы, клапаны и трубопроводы, прокладки и уплотнительные элементы, колонны и подшипники трения, ленты и многое другое. Фторопласт физиологически и биологически безвреден. У ф-4 самый низкий среди конструкционных материалов коэффициент трения, а равенство статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обуславливают широкое его применение в машиностроении. Фторопласт-4 хорошо обрабатывается точением, сверлением, фрезерованием и шлифованием.

3. В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт используется для изготовления антиадгезионных и антипригарных покрытий, в качестве наполнителя для сушки гомогенных масс, для облицовки валков при раскатке теста, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др.

4. Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обуславливает его широкое применение в медицинской и фармацевтической промышленности: изготовление протезов кровеносных сосудов, сердечных клапанов, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковка для лекарств и многое другое.

5. В электротехнике, в электронной промышленности и радиотехнике: для изоляция проводов, кабелей, разъёмов, для изготовлении печатных  плат, пазовой изоляции электрических машин, а также в технике СВЧ.

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", а так же BGA (Федеральный Союз оптовой и внешней торговли) и FDA (Комитет пищевой и лекарственной промышленности США). 

Свойства фторопластов ф-4 и ф-4Д

Заготовки выпускаются в виде пластин, стержней, дисков и втулок различных размеров.

Заготовки антифрикционного назначения изготавливаются на основе фторопласта-4 с различными наполнителями:

Ф-4К20 (20% кокса):

Материал Ф-4К20 по сравнению с Ф-4 имеет в 600 раз большую износостойкость и на 30% выше напряжение при 10%-ной деформации сжатия в диапазоне температур от -60 до +250°С.

Ф-4К20 рекомендуется для изготовления уплотнительных изделий подвижных соединений и изделий антифрикционного назначения. Поршневые кольца компрессоров, изготовленные из Ф-4К20, позволяют перевести компрессоры на работу без смазки цилиндров, что устраняет загрязнение промышленных газов маслом.

Применение материала Ф-4К20 для изготовления уплотнительных манжет ограничено вследствие относительно низкой его эластичности. Материал Ф-4К20 пригоден для работы в условиях высокого вакуума в среде углеводородных газов, сухого воздуха жидких углеводородов, растворителей. Ф-4К20 может применяться в контакте с анодированными алюминиевыми сплавами, титановым сплавом ОТ-4 и нержавеющими сталями.

Ф-4К15М5 (15% кокса  и 5% дисульфида молибдена):

Материал Ф-4К15М5 имеет повышенную износостойкость (износостойкость Ф-4К15М5 в 1000 раз выше износостойкости не наполненного Ф-4 и в 1,6 раза выше, чем у материала Ф-4К20) и более низкий коэффициент трения.

Материал пригоден для работы в узлах трения в условиях влажных газов, в том числе с наличием конденсата. Материал Ф-4К15М5 среди наполненных марок Ф-4 имеет наиболее благоприятные характеристики трения и износа для применения его в качестве накладных направляющих опор скольжения, подшипников скольжения. Равенство статического и динамического коэффициентов трения обеспечивает плавное и равномерное движение подвижных узлов оборудования.

Ф-4С15 (15% стекловолокна):  

При введении стекловолокна повышается износостойкость материала более чем в 250 раз и 1,5 раза увеличивается сопротивление ползучести, при этом химические свойства не меняются и мало изменяются электрические показатели. 

Материал Ф-4С15 пригоден для изготовления уплотнений. Как антифрикционный материал Ф-4С15 применяется в тех случаях, когда другие наполненные материалы непригодны из-за химической нестойкости наполнителя. 

Материал стоек к любым агрессивным средам, хорошо работает в среде сухих агрессивных газов. Но при наличии конденсата наблюдается повышенный износ. В этом случае добавка 5% МоS2 (композиция Ф-4С15М5) повышает износостойкость во влажной среде. Материал Ф-4С15 может применяться в контакте с лакированными анодированными алюминиевыми сплавами (типа АКИ-1), титановыми сплавами (типа ОТ-4) и нержавеющими сталями при температурах от -60° до +250°С.

Ф-4 К15 УВ5  (15% кокса и 5% углеродистого волокна):

Композиция Ф-4К15УВ5 наполнен комбинированным углеродным наполнителем. Замена части кокса измельченным углеродным волокном приводит к значительному повышению устойчивости к деформации под нагрузкой (выше в 1,5 - 1,8 раза по сравнению с Ф-4К20). Материал  Ф-4К15УВ5 характеризуется низким коэффициентом трения, высокой химстойкостью, отсутствием накопления статического электричества и пригоден для использования в различных средах без применения смазки.

Выбор наполнителя зависит от условий работы изделия (температура, давление, рабочая среда). В таблице приводятся свойства ф-4 и композиций на его основе.

Для увеличения износостойкости используют фторопласт, подвергнутый радиационной обработке.

Применение изделий из фторопластов существенно повышает надежность и увеличивает срок эксплуатации деталей машин и аппаратов.