Тефлон имеет химическое название. Что такое Тефлон

Благодаря прочному фторо - углеродному соединению и надежной защите атомов углерода атомами фтора, тефлон обладает почти универсальной химической устойчивостью.

«ТЕФЛОН» – это торговое название политетрафторэтилена (PTFE) в США.
Известен под торговыми марками: Teflon®, Isoflon®, Fluon®, Nitoflon®, Forflon®, Hostaflon®, Algoflon®. Хороший диэлектрик, устойчив к действию различных химических агентов, термически устойчив до 300°C.

Политетрафторэтилен (тефлон, фторопласт-4) (-C2F4-)n - полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая уникальными физико-химическими свойствами и применяемая в разных областях науки техники и в быту. Патент на изобретение тефлона принадлежит американской компании DuPont.

Свойства тефлона:

Физические свойства тефлона

Тефлон - белое, в тонком слое прозрачное вещество, по виду напоминающее парафин или полиэтилен. Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остается гибким и эластичным при температурах от -70°C до +270°C, прекрасный изоляционный материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей.

Химические свойства тефлона

По своей химической стойкости тефлон превышает все известные синтетические материалы и благородные металлы. Тефлон не разрушается под влиянием щелочей, кислот и даже смеси азотной и соляной кислот. Тефлон разрушается расплавами щелочных металлов, фтором и трифторидомхлора.

Применение тефлона

Тефлон применяют в химической, электротехнической и пищевой промышленности, в медицине,в военных целях, в основном, в качестве покрытий.

Электроника

Тефлон широко используется в высокочастотной технике, так как, в отличие от близких по свойствам, полиэтилена или полипропилена, имеет очень низкий коэффициент изменения коэффициента диэлектрической проницаемости в зависимости от температуры, а также крайне низкими диэлектрическими потерями. Эти свойства тефлона, наряду с теплостойкостью, обуславливает широкое применение тефлона в военной и аэрокосмической технике.

Тефлон очень тугоплавок; провод в тефлоновой изоляции невозможно проплавить паяльником. Впрочем, недостатком тефлона является высокая текучесть. Если держать провод во фторопластовой изоляции под нагрузкой (например, поставить на тефлон ножку мебели), провод через некоторое время может оголиться.

Смазка

Фторопласт (тефлон) - великолепный антифрикционный материал, с коэффициентом трения скольжения наименьшим из известных доступных конструкционных материалов (у тефлона даже меньше, чем у тающего льда). Однако из-за мягкости и текучести тефлона, он неприменим для тяжело нагруженных подшипников и в основном используется в приборостроении.

Известны смазки со введённым в их состав мелкодисперсным фторопластом, их отличает то, что наполнитель, оседая на трущихся металлических поверхностях, позволяет в ряде случаев некоторое время работать механизмам с полностью отказавшей системой смазки, только за счёт антифрикционных свойств фторопласта (тефлона).

Из-за низкого трения и несмачиваемости тефлона насекомые не способны ползти по тефлоновой стене. В частности, тефлоновая защита применяется при содержании нелетающих насекомых, чтобы они не смогли вылезти наружу.

Пищевая промышленность и быт

Благодаря низкой адгезии тефлона, несмачиваемости и термостойкости тефлон в виде покрытия широко применяется для изготовления экструзионных форм и форм для выпечки, а также сковород и кастрюль. Тефлоновое покрытие в виде тончайшей плёночки наносят на лезвия бритв, что значительно продляет срок их службы и облегчает бритьё.

Уход за посудой с тефлоновым покрытием

Тефлоновое покрытие не обладает большой прочностью, поэтому при приготовлении пищи в такой посуде следует использовать только мягкие - деревянные, пластиковые или покрытые слоем пластика - принадлежности (лопатки, половники и т.п). Посуду с тефлоновым покрытием нужно мыть в тёплой воде мягкой губкой, с добавлением жидкого моющего средства, без использования абразивных губок или чистящих паст.

Фторопласт-3

Политрифторхлорэтилен . Термопластичен.

Сам по себе тефлон очень устойчив и инертен в обычных условиях. Однако при нагревании свыше 200 °C, политетрафторэтилен разлагается, с образованием токсичных продуктов. Кроме того, в производстве и при деструкции полимера, возможно образование перфтороктановой кислоты (сокращённо PFOA, или C-8).

В производстве тефлоновых покрытий по-прежнему используется перфтороктановая кислота, однако в январе 2006 г. фирма DuPont, единственный производитель PFOA в США, согласилась удалить остатки реагента со своих предприятий до 2015 г., хотя и не обязалась полностью исключить её применение.

Даже минимальное количество перфтороктановой кислоты, попадая с вдыхаемым воздухом в организм птицы, поражает ее дыхательную систему, приводя к смерти в течение нескольких минут. Доказано, что C-8, попадая в организм лабораторных крыс, вызывает у них злокачественные опухоли, может привести к мутациям у потомства и нарушениям иммунной системы. Научные исследования доказали, что выделяемые из тефлона вещества могут увеличить риск ожирения, инсулиновые проблемы и рак щитовидной железы. Кроме того, тефлон угрожает, по крайней мере, девяти видам клеток, которые влияют на работу иммунной системы.

Само по себе слово «Тефлон» (Teflon) — это зарегистрированный товарный знак фирмы DuPont (США).

Непатентованное название этого материала Политетрафторэтилен (ПТФЭ, PTFE).

В России (СССР) его традиционное техническое и торговое наименование Фторопласт (Фторопласт-4)

Выпускается по ГОСТ10007-80. Его химическая формула (CF2-CF2)n.

Политетрафторэтилен был открыт ученым-химиком Роем Планкеттом в далеком 1938 году совершенно случайно. Закаченный в баллоны газ (тетрафторэтилен), под давлением полимеризовался в белый порошок, при изучении свойств которого, ученым с удивлением были обнаружены уникальные свойства полученного вещества. Спустя несколько лет компании Kinetic Chemicals, где работал ученый, был выдан патент на Тефлон, а в 1949 году данная фирма стала подразделением знаменитой американской компании DuPont. В мире есть достаточно много зарегистрированных торговых наименований этого материала: Polyflon M (Япония), Hostaflon TF (Германия), Fluon G (Англия), Gaglon, Soreflon (Франция), Algoflon F (Италия).

Фторопласт (Тефлон), сам по себе, выпускается заводами в виде белого порошка различной фракции. Для изготовления изделий из него материал прессуют, изготавливают на его основе водную суспензию, затем спекают при разных температурных режимах. Из порошка получают всевозможные заготовки (стержни, втулки, диски), трубы и трубки различной длины и диаметров. Водным раствором (суспензией) пропитывают различные ткани, наносят на металлические и иные покрытия. Современное использование Фторопласта (Тефлона) находит применение во многих отраслях промышленности из-за своих уникальных свойств.

Свойства фторопластов

Немного разобравшись в торговых названиях и истории происхождения, давайте обратим внимание на уникальные свойства фторопласта (остановимся на российском наименовании материала). Данный полимер имеет особенно сильную связь в структуре молекул атомов углерода и фтора, что предопределяет огромный набор уникальных как физических, так и химических свойств не характерных для других пластмасс и прочих материалов.

Фторопласт имеет особенно высокую устойчивость к воздействию практически любых химических сред, в том числе и агрессивных, таких как кислоты и щелочи, превосходными анти адгезионными свойствами, является прекрасным диэлектриком, имеет низкий коэффициент скольжения и способен не терять данные свойства в широком диапазоне температур. Для достижения наилучших прочностных параметров: твердости, износостойкости, теплопроводности во фторопласт добавляют различные наполнители. Такие композиции позволяют использовать материал в самых широких областях промышленности и сельского хозяйства.

Области применения фторопласта

В связи с тем, что фторопласт обладает уникальными физическими и химическими свойствами, его использование становится незаменимым во многих областях. Материал очень активно и успешно используют в пищевой промышленности, фармацевтике, медицине, строительстве, авиастроении, радиоэлектронике, энергетике и других важных отраслях промышленности, осваивая все новые и новые способы и методы работы фторопласта. Вот некоторые примеры.

— Абсолютная инертность ко всем пищевым и биологическим средам позволяет использовать изделия из фторопласта или его частей в любом оборудовании, как вспомогательный материал при различных температурных воздействиях от глубокой заморозки до экстремальной термообработки продуктов. Также используют в трубопроводах для перекачки пищевых масел, в качестве антипригарных материалов в виде лакотканей, сеток и специальных покрытий посуды.

— В медицине успешно применяется для изготовления протезов, изготавливают искусственные сердечные клапаны и сосуды кровеносной системы благодаря совместимости с человеческим организмом. Свойства фторопласта, по сравнению с применением в этой отрасли металлических составляющих, помогли преодолеть ограничения в последующей жизнедеятельности человека.

— В машиностроении, транспортном производстве и авиастроении хорошо себя зарекомендовали конструкционные свойства фторопласта. Благодаря композиционным фторопластам широко используется в узлах, подвергающихся высокой нагрузке в качестве подшипников и элементов скольжения, покрытия металлических оснований конструкций. Фторопласт вводят в состав смазочных материалов, где он образует защитную пленку и предотвращает некоторое время износ деталей. Фторопласт не заменим в качестве уплонителей и сальников трубопроводов и гидросистем высокого давления. Заготовки из фторопласта легко подвергаются механической обработке и могут принимать любую по сложности необходимую форму.

— В химической отрасли, в основном, фторопласт, благодаря своим уникальным свойствам не реагировать с агрессивными химическими средами и жидкостями, применяется для изготовления деталей запорной арматуры, покрытия емкостей любого объема, футеровке поверхностей, изготовления элементов трубопроводов и сосудов, уплотнительных колец и прокладок.

— Широкое применение фторопласт нашел в строительстве сложных конструкций и сооружений таких как мосты, путепроводы, эстакады. Особенно в районах с сейсмической активностью. В данных объектах используются прокладки в местах опирания балок, в местах установки колонн на фундаменты для создания «подвижности» частей.

— Благодаря уникальным диэлектрическим свойствам, фторопласт с успехом применяется в электротехнике, электронике, кабельной промышленности и приборостроении. Изоляционные материалы используются в различного рода конденсаторах, плат и катушек. Особенно важно, что примененные частей и изделий из фторопласта позволяют использовать узлы приборов в различных атмосферных условиях и противостоять воздействию агрессивных сред.

— Современная легкая промышленность, особенно в производстве пошива спортивной одежды и одежды для активного отдыха, в последнее время, так же активно использует тончайшие фторопластовые пористые пленки. Данные виды тканей способны с одной стороны противостоять проникновению влаги во внутрь одежды, с другой дышать телу человека при активных движениях.

Таким образом, мы видим что применение фторопласта в различных отраслях промышленности, дает возможность открытиям новых, современных технологий, повышению качества продукции и существенной экономии производственных процессов.

TECAFLON PTFE (Политетрафторэтилен) — техническое название термопластичных полимеров — продуктов полимеризации фторпроизводных олефинов. Это самый распространенный фторполимер в данное время (особенно в СНГ). Наибольшее применение получил в качестве материала для уплотнителей. Он отличается высокой химической стойкостью, не изменяемой даже при кипячении в «царской водке».

Вместе с феноменальной инертностью, фторопласт-4 характеризуется малой пористостью, отличными электрическими и механическими свойствами. Он обладает низким, почти не зависящим от температуры коэффициентом трения (ниже чем у льда), совершенно гидрофобен, физиологически инертен (разрешен для контакта с пищевыми продуктами), кроме того обладает исключительными свойствами “отлипания”. Диэлектрические свойства его не изменяются до +200°С, а химические до +300°С, ему присуща исключительная стойкость к вольтовой дуге. Эти свойства материала делают изделия из него незаменимыми в химической, электротехнической промышленности, машиностроении, пищевой, легкой и медицинской промышленности. Из фторопласта изготавливают детали, химическую аппаратуру, ёмкости, мембраны и диафрагмы, клапаны и трубопроводы, прокладки и уплотнительные устройства, колонны и подшипники, транспортерные ленты и многое другое.

Единственный полимер устойчивый к УФ излучениям в чистом виде (неокрашенный и не уф-стабилизированный). Он наиболее стойкий из всех известных пластмасс ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям, газам и другим агрессивным средам. Устойчив к гидролизу (водопоглощние менее 0,05%). TECAFLON PTFE морозостоек, он не становится хрупким даже при t -269°С, но его механические характеристики зависят от положительных температур эксплуатации. Свойства износостойкости оставляют желать лучшего. PTFE — высокоэластичный материал с очень низкой собственной возгораемостью. Коэффициент трения TECAFLON PTFE самый низкий из всех ненаполненных полимеров.

Фторопласты не горючи или самозатухают при возгорании. Фторопласты плохо растворимы или вообще нерастворимы во многих органических растворителях. Фторопласт-4 стоек ко всем кислотам, нефтепродуктам, щелочам в интервале температур от -269°С до +260°С, за что удостоился названия «пластиковая платина». На него оказывают воздействие только расплавы щелочных металлов, растворы щелочных металлов в аммиаке, трехфтористый хлор и элементарный фтор при высоких температурах.

Механические, термические, электрические свойства РTFE

Важное замечание! Если фторопласт-4 «плывет», ближайшей заменой по классу выше является TECATRON или TECAPEEK. В России (из-за широкой популярности полимера) обычно фторопласт-4 применяют для изготовления инженерных деталей подвергающихся механическим нагрузкам, но работающих при температурах до +120°С и без воздействия агрессивных химических веществ. В практике мы часто сталкиваемся с такими ситуациями и знаем многочисленные варианты решений и как существенно сэкономить за счет выбора более эффективного и дешевого материала.

Применение TECAFLON PTFE и Фторполимеров:

Заготовки из PTFE предназначены для изготовления путём механической обработки уплотнительных, электроизоляционных, антифрикционных, химически стойких элементов конструкций.

• В машиностроении: в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей поршневых колец, манжет. Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает cтабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред глубокого вукуума и при криогенных температурах.
• В электронной промышленности: для изоляции проводов, кабелей, разъемов, изготовления печатных плат, пазовой изоляции электрических машин, а также в технике СВЧ. В медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечных сосудов, сердечных клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое.
• В пищевой промышленности и бытовой технике: для изготовления облицовки валков для раскатки теста, антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др.

PTFE или политетрафторэтилен (англ. Polytetrafluoroethylene) больше известен под своим коммерческим названием тефлон, которое на самом деле обозначает просто одну из патентованных технологий производства этого материала (от производителя DuPont, а вообще разновидностей PTFE очень много), поэтому здесь мы будем называть этот материал исключительно политетрафторэтилен или PTFE (российская аббревиатура ПТФЭ используется реже, но также возможна). Химически ПТФЭ - фторированный высоко молекулярный полимер синтетического типа с множеством сополимеров. В основе молекулы фторуглеродные связи, а главным достоинством данного материала можно без сомнения считать его отличные водоотталкивающие свойства, благодаря чему он отлично подойдёт там, где нужно обеспечить защиту от проникновения каких-либо жидкостей вглубь материала. Это свойство оценили и передовые производители ТПА, и теперь из политетрафторэтилена изготавливаются уплотнительные элементы регулирующей и запорной арматуры, а благодаря высокой износоустойчивости материала увеличивается и срок службы трубопроводной арматуры с использованием PTFE.

За счёт этих качеств политетрафторэтилен используется для создания трубопроводов уже практически повсеместно, но и интересно и то, что трубы из PTFE изготавливают очень мало, поскольку этот материал, как известно, очень дорогой. Тем не менее использование ПТФЭ в качестве герметизирующего материала (например, для создания герметизирующих колец арматуры) полностью оправдывает себя, поскольку именно PTFE имеет минимальный коэффициент шероховатости среди всех полимерных материалов. Что же касается применения политетрафторэтилена для изготовления различных бытовых изделий (особенно известны сковороды с антипригарным тефлоновым покрытием), то оно возможно за счёт того, что материал обладает пониженной химической активностью, то есть не вступает в реакции практически ни с какими средами, в том числе и достаточно агрессивными. А ещё ПТФЭ нетоксичен, что и позволяет использовать его в тех областях, где требуются довольно высокие экологические характеристики материалов.

Возвращаясь к трубам из политетрафторэтилена, стоит заметить, что такие трубы всё же есть, но распространены они лишь на некоторых предприятиях химического сектора и связанных с ним (например, фармацевтической отрасли и отчасти пищевой). И здесь дорогие трубы полностью оправдывают себя, поскольку PTFE, как известно, обладает исключительной химической стойкостью и способен выдерживать даже агрессивные среды при высокой температуре, не вступая с ними в реакцию. Таким образом, идеальное применение трубам из PTFE напрашивалось само собой - это транспортировка химически агрессивных сред при повышенных температурах. Подробно на списке соединений останавливаться не будем, поскольку это тема специальной статьи. Скажем лишь, что трубы из политетрафторэтилена позволяют транспортировать большинство агрессивных соединений в достаточно широком диапазоне температур - в частности от –50 С до +100 градусов по Цельсию. Допускается транспортировка агрессивных сред и в более широком диапазоне температур, но при пониженном давлении. В этом отношении свойства PTFE пересекаются с характеристиками таких материалов, как PVDF и ECTFE. А теперь поговорим о ещё одном интересном полимере, который также используется для производства полимерных труб. Это этилентетрафторэтилен или ETFE.

ETFE (англ. EthyleneTetrafluoroethylene), в отличие от PTFE, состоит не только из фторуглеродных, а из фторуглеродных и водородуглеродных звеньев. Этилентетрафторэтилен, как и политетрафторэтилен, был создан для того, чтобы совместить в одних изделиях такие качества, как повышенная химическая стойкость и значительная термоустойчивость, причём как к высоким, так и к низким температурам. И нужно сказать, это вполне удалось, поскольку материал отличается довольно высокой температурой плавления, и при этом обнаружился ряд приятных «побочных» эффектов. Так, этилентетрафторэтилен прекрасный диэлектрик и отлично противодействует даже прямому УФ-излучению. Последнее качество позволило активно использовать ETFE в строительной отрасли - из него изготавливают кровельные элементы различных зданий (например, крыши коммерческих и промышленных зданий и даже большие окна, поскольку этилентетрафторэтилен отличается ещё и достаточной прозрачностью). А ещё из него делают оптоволокно, используя всё то же качество - устойчивость материала к ультрафиолету.

Также стоит отметить, что наряду с PFTE, ETFE является одним из самых перспективных материалов для изготовления разнообразных деталей ТПА (как правило, служащих для обеспечения герметизации арматуры и способных выдерживать повышенную температуру и давление, причём одновременно), при этом он отличается даже несколько более высокой устойчивостью к механическим воздействиям и прочностными характеристиками. Но при всём том ETFE ещё и довольно эластичен и может не просто выдерживать растяжение, значительно превышающее его объёмы в растягиваемом направлении, но и делать это без малейших потерь в своих физико-механических характеристиках. А ещё этот материал прекрасно восстанавливается и ремонтируется. Что касается листового ETFE и труб из этого материала, то ремонт повреждённых поверхностей производится при помощи термической сварки, при этом отремонтированные поверхности по своим свойствам ничуть не уступают новым.