PTFE: что это за полимерный материал, и каковы его свойства

PTFE или политетрафторэтилен - удивительный полимерный материал, который обладает уникальным набором свойств. Он инертен к большинству химически агрессивных сред, имеет антифрикционные характеристики, широкий диапазон рабочих температур и многое другое.

История открытия PTFE

Политетрафторэтилен был случайно получен в апреле 1938 года химиком Роем Планкеттом , работавшим в то время в Jackson Laboratory компании Kinetic Chemicals.

Планкетт экспериментировал с газом тетрафторэтиленом под высоким давлением и обнаружил, что при охлаждении до низких температур этот газ полимеризуется с образованием белого воскообразного порошка.

Впервые полученный образец ptfe что за материал обладал удивительными свойствами:

• Высокая химическая инертность - не растворялся ни в одном из известных в то время растворителей
• Термо- и морозостойкость
• Низкое поверхностное натяжение и коэффициент трения
• Устойчивость к воздействию солнечного света и радиации

В течение следующего года Планкетт с коллегами отработали технологию получения PTFE, после чего материал был запущен в промышленное производство на предприятиях компании DuPont.

Химическое строение и получение PTFE

Политетрафторэтилен имеет следующую химическую формулу:

(-CF₂-CF₂-)_n

Это линейный полимер с атомами фтора и углерода, чередующимися в основной цепи. Промышленное производство PTFE включает три основные стадии:

1. Получение исходного сырья - хлордифторметана
2. Пиролиз хлордифторметана с образованием тетрафторэтилена
3. Полимеризация тетрафторэтилена с образованием PTFE

Для осуществления этих реакций требуются следующие исходные реагенты:

• Трихлорметан
• Фтористый водород
• Катализаторы на основе соединений сурьмы

Получение PTFE происходит в несколько стадий, на каждой из которых протекают определенные химические реакции с участием перечисленных выше веществ. Например, на первом этапе идет замещение атомов хлора в молекуле трихлорметана на атомы фтора с образованием хлордифторметана - промежуточного продукта для последующего синтеза.

Физико-химические свойства PTFE

Политетрафторэтилен представляет собой твердое белое вещество со следующими физическими характеристиками:

PTFE обладает рядом уникальных свойств:

• Это один из самых химически инертных твердых материалов - он не растворяется в кислотах, щелочах, растворителях и даже расплавах некоторых металлов
• Очень широкий диапазон рабочих температур - от -270°С до +300°С, при этом материал не теряет эластичности
• Низкие коэффициент трения и адгезия - ptfe что за материал не смачивается большинством жидкостей и не прилипает к поверхностям
• Стойкость к воздействию солнечного ультрафиолета, радиации, материал материал ptfe характеристики не разрушается со временем

Все эти свойства определяют широчайшее применение PTFE в различных областях техники и промышленности. Рассмотрим основные сферы использования этого уникального материала.

Применение PTFE

Благодаря своим уникальным свойствам, PTFE широко применяется:

В промышленности

• Трубопроводы и запорная арматура, устойчивые к коррозии
• Уплотнения насосов и компрессоров
• Антифрикционные и изоляционные покрытия деталей
• Материал уплотнения ptfe во фланцевых соединениях

В электротехнике

• Изоляция кабелей и обмоток
• Конденсаторы и другие электронные компоненты

В машиностроении

• Подшипники скольжения
• Уплотнители валов
• Антифрикционные элементы

В медицине

• Протезы суставов
• Катетеры и дренажи
• Имплантаты и шовный материал

В бытовой сфере

• Антипригарные покрытия посуды
• Уплотнения в водопроводных кранах
• Смазочные материалы

Аналоги и заменители PTFE

Существует несколько материалов, которые по отдельным свойствам могут конкурировать с политетрафторэтиленом:

Другие фторполимеры

Например, фторопласт-3 и фторопласт-42 обладают большей механической прочностью по сравнению с ptfe что за материал, что позволяет использовать их в нагруженных узлах. Однако по химстойкости и термостойкости они уступают PTFE.

Нефторированные полимеры

Такие как PEEK, PPS, PAR имеют высокую температуру эксплуатации и могут заменять тефлон в некоторых областях применения. Однако они значительно дороже и обладают худшей химической стойкостью.

Альтернативные материалы

Для изготовления уплотнительных колец часто используется резина на основе NBR. Резиновый материал уплотнения PTFE NBR Rubber обеспечивает хорошую герметичность, но уступает по долговечности изделиям из тефлона.

В качестве антифрикционного материала используется материал PTFE Graphite (графит), однако он хрупок и быстро изнашивается.

Производство PTFE

На данный момент крупнейшими мировыми производителями политетрафторэтилена являются компании DuPont, Daikin и 3M. Они выпускают этот полимер под различными торговыми марками:

• DuPont - тефлон
• Daikin - дайфлон
• 3M - дифлон

В России фторопласт также производят несколько предприятий: завод "ГалоПолимер" в Перми, Новомосковский завод фторопластов и другие. Они выпускают продукцию под собственными торговыми марками или по лицензии зарубежных брендов.

Сырье для производства PTFE

Основным сырьем для получения тефлона является тетрафторэтилен. На мировом рынке представлен широкий выбор поставщиков этого продукта:

• Honeywell
• Arkema
• Juhua Group
• Другие

Стоимость тефлона

Цены на политетрафторэтилен сильно варьируются в зависимости от производителя, формы выпуска, объемов закупки. Например, оптовые цены на тефлоновые стержни в России ориентировочно составляют:

• Тефлон марки DuPont – от 5000 руб./кг
• Аналоги DuPont (Россия) – от 1200 руб./кг

Разница в цене обусловлена как репутацией бренда, так и особенностями технологического процесса производителей.

Стандартизация и сертификация PTFE

В России на политетрафторэтилен распространяются следующие основные стандарты:

• ГОСТ 10007-80 – Технические условия
• ГОСТ 24222-80 – Методы испытаний

Они регламентируют такие параметры как плотность, термостойкость, предел прочности при растяжении и другие технические характеристики тефлона.

Для поставки продукции на экспорт и использования в особо ответственных изделиях требуется сертификация PTFE на соответствие международным стандартам качества и безопасности.