Фторопласт 4 технические характеристики

Фторопласт-4, фторопласт-4Д (СНГ) – полимер тетрафторэтилена – политетрафторэтилен (ПТФЭ) (ГОСТ 1007-80). Торговые названия ПТФЭ: тефлон, галон (США); полифлон (Япония); гостафлон TF (Германия); флуон (Англия); гафлон, сорефлон (Франция); алгофлон (Италия).

Фторопласт-4: физические характеристики
Плотность От 2190 до 2210 кг/м 3
Разрушающее напряжение при разрыве стандартных образцов От 2.5 до 25.5 МПа
Относительное удлинение при разрыве стандартных образцов Не менее 390 %
Удельное объемное электрическое сопротивление при постоянном напряжении Не менее 1 х 1015 Ом/м
Тангенс угла диэлектрических потерь, измеренный при частоте 106 Гц. Не более 0.00025
Диэлектрическая проницаемость, измеряемая при частоте 1.8 х 107 Гц. 2.0
Электрическая прочность при толщине образца 0.1 мм при постоянном напряжении Не менее 50 кВ/мм
Теплопроводность 0.25 Вт/м. Град
Удельная теплоемкость 1040 Дж/кг град.
Водопоглащение за 24 часа 0.00 %
Твердость по Бринеллю 29.4 – 39.2 МПа

Фторопласт-4Д (ГОСТ 14906-77) – тонкодисперсная модификация ПТФЭ с меньшей относительной молекулярной массой. Отличается от фторопласта только формой частиц. Для изготовления уплотнительных элементов применяют фторопласт-4Д марок Т и У.

В качестве уплотнителей используют также различные сополимеры тетрафторэтилена (ТФЭ):

Фторопласт-4М (4МБ) – сополимер ТФЭ с гексафторпропиленом (ТФЭ-ГФП). Торговые названия: тефлон (FEP) – в США, иеофлон в Японии.

Фторопласт-40 (ОСТ 6-05—402-74) – сополимер ТФЭ с этиленом (ТФЭ-Э). В США – тефзел, Японии – афлон-КОП, Германии – хостафлон-ЕТ. Фторопласт-40 выпускается двух видов: Ф-40П для изготовления изделий прессования и литьем под давлением и Ф-40Ш для изготовления деталей экструзией.

Фторопласт-42 (ТУ 6-05-1442-71)- сополимер ТФЭ с винилиденфторидом (ТФЭ-ВДФ). Для уплотнений применяютфторопласт-42П.

Фторопласт-4Н (Ф-4Н) (ТУ 6-05-373-77)- сополимер ТФЭ с трифторэтиленом (ТФЭ-ТрФЭ)

Другие уплотнительные материалы:

фторопласт-3 (ГОСТ 13744-76), фторопласт-ЗМ (модифицированный, ТУ 6-05—1812-77)- политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ). в США – кель-F; Японии – дайфлон; Германии – гостафлон; Франции – волталеф.

фторопласт-2 (ТУ 6-05-646-77) и фторопласт-2М (модифицированный, ТУ 6-05-1781-76)- поливинилиденфторид (ПВДФ). в США – кайнар; в Японии – KF-полимер; в Германии – видар и пвфепл-20; в Бельгии – солеф; во Франции – форафлон.

Свойства Фторопласта

Фторопласт-4 полукристаллический перфторированный полимер этиленового ряда с температурой плавления около 327 о С, выше которой исчезает кристаллическая структура и он превращается в аморфный прозрачный материал, не переходящий из высокоэластичного в вязкотекучее состояние даже при температуре разложения (свыше 415 о С).

Рис.6. Заготовки из фторопласта

Фторопласт-4 (политетрафторэтилен) – получают полимеризацией тетрафторэтилена.

Высокая прочность связи атомов фтора и углерода и специфичная структура молекул обуславливают хорошее сочетание химических и физических свойств фторопласта. Торговые названия ПТФЭ: фторопласт-4, фторопласт-4Д (СНГ); тефлон, аллон (США); полифлон (Япония); гостафлон TF (Германия); флуон (Англия); гафлон, сорефлон (Франция); алгофлон (Италия).

Самые агрессивные химические вещества (кислоты, щёлочи, окислители, растворители) не оказывают на Ф-4 никакого воздействия даже при высокой температуре. На Ф-4 оказывают воздействие только расплавы щелочных металлов, растворы их в аммиаке, трёхфтористый хлор и элементарный фтор при высоких температурах.

У фторопласта 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. А именно, в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей поршневых колец, манжет работающих без смазки, с ограниченной смазкой и при наличии коррозионной среды.

Износостойкость фторопластов в 40 раз выше, чем бронзы и в 10 раз выше, чем баббита. Показателем износа служит потеря массы за определенное время.

Фторопласт-4 эксплуатируется при температурах от -269 до +260°С, причем верхний придел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств.

Фторопласт-4 хорошо обрабатывается точением, сверлением, фрезерованием и шлифованием.

В зависимости от свойств и назначения фторопласт-4 выпускают пяти марок.

«С» – для изготовления спец. Изделий; «П» – для изготовления электроизоляционной и конденсаторной пленок; «ПН» – для изготовления электротехнических изделий и других изделий повышенной надежности, а также электроизоляционных, изоляционных и пористых, вальцованных пленок и прокладочной ленты. Допускается в отдельных случаях при отсутствии фторопласта-4 марки «С» применять фторопласт-4 марки «ПН» для изготовления изделий спец. Назначения. «О» – для изготовления изделий общего назначения и композиций; «Т» – для изготовления толстостенных изделий и трубопроводов.

Фторопласт-4 должен соответствовать нормам, указанным в табл. 8

Характеристики фторопласта различных марок

Плотность, г/см 3 , не более

Прочность при разрыве незакаленного образца, МПа (кгс/см 2 ), не менее

Читайте также:  Какова периодичность испытания предохранительных поясов

Относительное удлинение при разрыве незакаленного образца, %, не менее

Электрическая прочность (толщина образца 0,100±0,005 мм) при постоянном напряжении,

Относительное удлинение при разрыве строганой пленки в поперечном направлении,

Дополнительные показатели фторопласта-4

Температура плавления кристаллов, °С

Температура стеклования аморфных участков,°С

Максимальная рабочая температура при эксплуатации, °С

Минимальная рабочая температура при эксплуатации, °С

Температура разложения, °С

Температура наибольшей скорости кристаллизации, °С

Температурный коэффициент линейного расширения, °С-1, при температуре, °С:

. от минус 60 до минус 10

. св. минус 10 до плюс 20

Насыпная плотность, кг/м 3

Стойкость к действию химических реагентов при температуре 20-150 °С:

Продолжение табл. 9

– окислители (перекись водорода)

– расплавленные щелочные металлы или растворы их в аммиаке

не стоек при повышенных температурах

Кислородный индекс (ГОСТ 12.1.044-89), %

Коэффициент теплопроводности, Вт/м•К

Удельная теплоемкость, кДж/кг•К

Водопоглощение за 24 ч, %

Твердость по Бринеллю, МПа

Термостабильность, % (при температуре 420°С, 3 ч)

Коэффициент трения по стали

Способность к механической обработке

Рис.7. Зависимость псевдотекучести от температуры

Зависимость псевдотекучести от температуры

Предел псевдотекучести, кг/см 2

Рис.8. Влияние температуры на механические свойства Ф-4

δ1 – предел прочности при растяжении

Σ1– относительное удлинение при разрыве

Наполнители, вводимые во фторопласт. Их свойства и параметры

Исследования показали, что износостойкость чистого фторопласта очень мала и возможные применения его ограничены очень низкими значениями произведения PV. В связи с этим применяют наполнители которые существенно повышают характеристики фторопласта.

Порошкообразные: а) металлические – медь, серебро, свинец, никель, бронза, олово, алюминий; б) минеральные – кварц, стеклопорошок, ситал, керамика, слюда, каолин и др.; в) органические – графит, сажа, уголь, кокс. Волокнистые (армирующие наполнители): :а) нетканые – стекловолокно, асбестовое, графитовое, кварцевое, базальтовое волокно, металлические усы и др; б) тканые – стеклоткани, графитовые, асбестовые и базальтовые ткани.

Армирующие наполнители каркасного типа — металлическая смятая сетка, смятая фольга. Наполнители можно вводить во фторопласт каждый в отдельности или в различных сочетаниях (комбинированные наполнители) в зависимости от назначения композиций. При использовании в качестве наполнителей дисульфида молибдена, графита и других антифрикционных материалов уменьшается (при соблюдении определенных пропорций) коэффициент трения, повышается износостойкость. Введение коллоидного графита повышает жесткость и уменьшает хладотекучесть материала. В обозначениях марок композиционных материалов отечественного производства цифры означают: первая — марку фторопласта, следующие — массовую долю наполнителей; буквы — материал наполнителя. Например, композиционный материал Ф4К15М5 получен на основе фторопласта-4 и содержит 15% коксовой муки и 5% дисульфида молибдена. При использовании в качестве наполнителей стекловолокна, кремнезема, асбестовой ткани, металлической ваты увеличивается жесткость композита, уменьшается относительная деформация при невысоких коэффициентах трения. Введение 30-40% мелкорубленого стекловолокна повышает стабильность размеров при водопоглощении и усадке, теплостойкость, уменьшает коэффициент линейного расширения. Введение во фторопласты таких наполнителей, как стекловолокно, графит, бронза, коксовая мука, дисульфид молибдена, силициды металлов, позволяет в 200-1000 раз уменьшить износ уплотнительного элемента, в несколько раз увеличить теплопроводность, в 5-10 раз увеличить прочность при сжатии и твердость.

Композиция Ф4С15 (ТУ 6-05-1412-76): смесь фторопласта с размолотым стекловолокном; применяется для различных антифрикционных деталей, работающих в среде сухих агрессивных газов;

Композиция Ф4К15М5 (ТУ 6-05-1412-76): смесь фторопласта-4, кокса и дисульфида молибдена; применяется для работы в среде влажных газов;

Композиция Ф4С15М5: смесь фторопласта-4, размолотого стекловолокна и дисульфида молибдена применяется для деталей, работающих в условиях высокого вакуума сухого и влажного воздуха и газов;

Композиция Ф4М15: смесь фторопласта и дисульфида молибдена, применяется для деталей, работающих в среде влажных газов и в вакууме;

Композиция Ф4С15В5: смесь фторопласта-4, измельченного стекловолокна и нитрида бора; изделия обладают высокой химической стойкостью и износостойкостью, а также высокими механическими свойствами в широком интервале температур;

Композиция Ф4КА15В5: смесь фторопласта-4 и нитрида бора, изделия из этой композиции отличаются повышенной стойкостью против ползучести, небольшим коэффициентом линейного расширения, хорошей прирабатываемостью в паре с чугуном и конструкционными сталями в сухих и влажных средах и при наличии сильных агрессивных сред и окислителей;

Композиция Ф4Г21М7: смесь фторопласта-4, графита, дисульфида молибдена.

Сравнительная характеристика композиционных материалов на основе фторопластов

Фторопласт лист, круг, втулка.

Фторопласт-4 является полимером тетрафторэтилена, т.е. полностью фторированного этилена. Он представляет собой рыхлый волокнистый порошок, легко комкующийся и при прессовании на холоду дающий плотные прочные таблетки. При температуре от 360 до 380 0 С таблетки из фторопласта-4 спекаются в плотную массу белого или сероватого цвета, слегка просвечивающую, а в тонких слоях – прозрачную. Поверхность спеченных изделий из фторопласта-4 – скользкая, напоминающая на ощупь парафин.

Читайте также:  Пилы на форматно раскроечный станок

Фторопласт-4 является кристаллическим полимером. Температура плавления его кристаллов 327 0С, температура стеклования аморфных участков около -120 0 С. Поэтому при обычных температурах эксплуатации фторопласт-4 представляет собою смесь твердых кристаллитов с аморфными участками, находящимися в высокоэластическом состоянии. При комнатной температуре фторопласт-4 относительно мягок (твердость по Бринеллю 3-4 кг/мм 2 ), причем твердость его зависит от степени кристалличности.

При воздействии сравнительно небольших внешних нагрузок он легко подвергается рекристаллизации, т.е. вытяжке или другим деформациям на холоду. Кроме того, наличие в фторопласте-4 аморфных участков, при обычных температурах эксплуатации находящихся в высокоэластическом состоянии, приводит к тому, что у него совершенно отсутствует хрупкость и при испытании на удельную вязкость образцы не ломаются, а только изгибаются. При повышении температуры твердость кристаллитов изменяется мало, в то время как твердость аморфных участков резко падает вследствие быстрого увеличения их эластичности. В сумме это приводит к существенному падению твердости и других механических свойств при повышении температуры.

При нагревании фторопласта-4 выше точки перехода (327 0 С), кристаллы плавятся, и вся масса становится аморфной. При этом непрозрачная масса просветляется и становится прозрачной, однако вплоть до 415 0 С масса не переходит из высокоэластичного состояния в вязкотекучее. Выше 415 0 С начинается разложение фторопласта-4, ускоряющееся при дальнейшем повышении температуры.
Таким образом, никаким нагревом нельзя перевести фторопласт-4 в вязкотекучее состояние. Поэтому обычные методы переработки пластмасс, т.е. горячее прессование, литье под давлением или экструзия, для переработки фторопласта-4 непригодны, и изделия из него изготавливаются методом спекания предварительно спрессованных на холоду таблеток.

Вследствие кристалличности, под действием внешних нагрузок фторопласт-4 может подвергаться холодному течению (рекристаллизации), что выражается в появлении необратимых (при неизменной температуре) деформаций. Чем выше температура, тем меньшая требуется для этого нагрузка.

Практически установлено, что изделия из фторопласта-4, работающие при температуре не выше 80-100 0 С, не следует нагружать выше 30 кг/см 2 , так как при больших нагрузках становятся заметными остаточные деформации.

При давлении от 100 до 200 кг/см 2 (в зависимости от температуры) образец фторопласта-4 может быть раздавлен или раскатан с уменьшением толщины и увеличением площади образца в 3-3,5 раза, без нарушения его целости, т.е. без трещин и разрывов. Однако образец, деформированный за счет рекристаллизации, сохраняет приданную ему форму только при температуре, не превышающей температуру, при которой производилась деформация.

Ввиду наличия явления рекристаллизации и деформации под нагрузкой на холоду изделия из фторопласта-4 можно применять при одностороннем давлении не выше 30 кг/см 2 ; при больших давлениях следует предусматривать такие конструкции сопряженных деталей, в которых отсутствуют значительные зазоры и полости, куда мог бы вытечь фторопласт-4. В отдельных случаях недостаток эластичности фторопласта-4, можно компенсировать комбинацией его с резиной или пружинным компенсатором.

Коэффициент линейного расширения

При низких температурах (от -60 до -10 0 C) величина коэффициента линейного расширения изменяется мало и равна в среднем 8х10-5. Начиная с -10 0 С, коэффициент линейного расширения резко возрастает, достигая при +20 0 С максимума в 25х10-5, а затем снова резко падает до 11х10-5 при 50 0С. При дальнейшем повышении температуры, коэффициент линейного расширения возрастает ступенчато: в промежутке от 100 до 120 0 С – до 15х10-5, а в интервале от 200 до 210 0 С – до 21х10-5.

Фторопласт-4 прозрачен для видимого света в тонких пленках. В толстых слоях – просвечивается. Для ультрафиолетовых лучей фторопласт-4 прозрачен в пределах 2000-4000À, а для инфракрасных лучей – в пределах длины волны от 2 до 7,5 µ

Фторопласт-4 является одним из лучших диэлектриков, применяемых в электронике. Наиболее выдающимися свойствами как диэлектрик он обладает для техники высоких и ультравысоких частот. Диэлектрические свойства фторопласта-4 практически не зависят ни от частоты, ни от температуры.

Статический и кинетический коэффициенты трения стали по фторопласту-4 имеют начальное значение 0,04 , однако после 100 проходов коэффициенты трения значительно повышаются: статический – до 0,13 , а кинетический – до 0,08. Низкое значение коэффициента трения действительно только при малой скорости и свежеприготовленной поверхности полимера.

При высокой скорости скольжения поверхность полимера претерпевает необратимые изменения , вследствие чего коэффициент трения возрастает в 2 – 3 раза. Если поверхность получила эти необратимые изменения, появляется зависимость коэффициента трения от температуры в пределах от 16 до 180. Если скорость скольжения не превосходит 0,66 м/мин., то коэффициент трения не повышается неограниченно долго, но достаточно повысить скорость скольжения, чтобы коэффициент трения быстро возрос и затем уже оставался высоким и при снижении скорости.

Читайте также:  Пресс для топливных брикетов своими руками чертежи

Коэффициент трения фторопласта-4 зависит от нагрузки и существенно снижается при возрастании нагрузки на подшипник. При нагрузках порядка 20 – 30 кг/см 2 коэффициент трения равен 0,1; при нагрузке 150 – 300 кг/см 2 он снижается до 0,02. Использованию фторопласта-4 в качестве материала для подшипников препятствуют такие свойства фторопласта как "хладотекучесть", мягкость и низкая теплопроводность. Поэтому в качестве материала для подшипников применяют фторопласт наполненный различными порошкообразными наполнителями (кокс, дисульфид молибдена, стекловолокно, углеродистое волокно).

Из всех известных пластических масс фторопласт-4 является наиболее химически стойким материалом. Наиболее агрессивные химические вещества – крепкие и разбавленные кислоты, концентрированные растворы щелочей, самые сильные окислители – не оказывают на фторопласт-4 никакого действия даже при высоких температурах.

На фторопласт-4 действуют только расплавленные щелочные металлы (или их растворы в аммиаке), трехфтористый хлор и элементарный фтор, причем действие этих веществ резко проявляется лишь при высокой температуре. Однако фторопласт-4 применяют в качестве уплотнительного материала в аппаратуре, работающей с фтором, так как из всех известных уплотнительных материалов он оказался все же наиболее стойким по отношению к фтору.

Фторопласт-4 не смачивается водой и не набухает в ней. Не известен ни один растворитель, в том числе и среди фторированных органических веществ, в котором фторопласт-4 хотя бы набухал.

Марки фторапласта-4, область применения

Используется для изготовления изделий общего назначения (трубопроводов, насосов, втулок, прокладок и т.п.) и композиций.

Для изготовления электротехнических изделий и изделий повышенной надежности, а также электроизоляционных, изоляционных и пористых вальцованных пленок и прокладочной ленты.

Для изготовления экструзионных тонкостенных труб, шлангов, стержней, кабельной изоляции ленты и материала ФУМ.

Обладая всеми свойствами Ф-4, более технологичен. Используется для получения изделий точного размера методами автоматического, изостатического, компрессионного прессования и поршневой экструзии.

Фторопласт: полезные особенности и качества

Применение изделий из Фторопластов всегда эффективно, так как их использование повышает надежность, увеличивает срок службы конструкций и механизмов, облегчает ремонт и эксплуатацию.

Фторопласт-4 используется для транспортировки и хранения химически агрессивных сред в трубопроводах, в аппаратах колонного типа, запорной арматуре, насосах, емкостях в качестве прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами, а также для футеровки реакторов, т. к. обладает исключительной химической инертностью по отношению практически ко всем агрессивным средам (за исключением расплавов щелочных металлов и трифторида хлора).

Фторопласт-4 и композиции на его основе широко применяется в машиностроении (в узлах трения машин и механизмов) в качестве подшипников и опор скольжения, а также подвижных уплотнителей (поршневых колец и манжет). Т. к. у Фторопласта самый низкий, среди конструкционных материалов, коэффициент трения. Причём, динамический коэффициентов трения равен статическому. Использование Фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает стабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, вакуума и при сверхнизких температурах.

Фторопласт-4 применяется в электронной радиотехнике и технике СВЧ для изоляции проводов, кабелей, разъёмов и изготовлении печатных плат благодаря высокой термостойкости в сочетании с превосходными диэлектрическими характеристиками. Изделия из Фторопласта-4 можно эксплуатировать при температурах от -269°С до +260°С, причем верхний предел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств. Температура плавления Фторопласта около 327 С, выше которой исчезает кристаллическая структура и он превращается аморфный прозрачный материал.

Фторопласт-4 широко используется в медицинской и фармацевтической промышленности , т. к. он биологически и физиологически безвреден! Из Фторопласта изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечные клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое (по приказу Минздрава СССР № 177 от 23.02.1976 г. "Об утверждении полимерных материалов и композиций, рекомендованных в медицине")

Фторопласт-4 используется в пищевой промышленности и бытовой технике для изготовления антиадгезионных и антипригарных покрытий, а также для изготовления уплотнений молочных насосов, т. к. этот материал биологически и физиологически нейтрален, а соответственно безвреден для человека. Фторопласт не смачивается водой и эта его особенность также важна для применения в пищевой промышленности.

Отдел продаж: (3952)48-24-53, 48-24-54, 72-71-49

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector