Фторопласт 4 свойства и применение: Фторопласт 4: свойства, применение — купить от производителя Карбон Групп

Содержание

Свойства и характеристики фторопласта и изделия из этого материала

Фторопласты

О фторопластах

Фторопласты (фторпопимеры, фторлоны) — это общее техническое наименование фторсодержащих полимеров. Такие пластики являются одними из самых уникальных полимерных материалов, изделия из которых встречаются и в промышленности, и в быту, и в других самых неожиданных местах. Фторсодержащих полимеров существует большое разнообразие, однако для простоты употребляют общее наименование «фторопласт». Чаще всего эту группу полимеров, ввиду их некоторых ценных свойств, применяют в качестве уплотнительного материала, сырья для изготовления конструкционных деталей, а также для получения антипригарного покрытия.

Фторопласты, как правило, обладают широким диапазоном эксплуатационных температур, некоторые марки можно применять от минус 269 градусов С до 260 градусов С, то есть диапазон применения превышает 500 градусов. В зависимости от марки фторопласты обладают плотностью от чуть ниже 2000 кг/куб.м до 2400 кг/куб.м, что является достаточно высокими значениями для пластмасс. 


Рис.1. Типичные фторопластовые изделия.

Физико-механические, химические и прочие характеристики рассматриваемого материала обычно гораздо более высокие, чем у крупнотоннажных полимеров. Этот факт позволяет применять фторопласты в химической, медицинской и прочих высокоответственных областях знаний и индустрии. Переработка таких полимеров обычно производится либо механически на различном обрабатывающем оборудовании, либо путем прессования. Наиболее используемые для прочих полимеров методы переработки, такие как литье под давлением, экструзия или выдувное формование, для фторопластов из-за их специальных свойств применяется крайне редко, лишь для отдельных подходящих марок.

Из фторопластов производят совершенно различные по внешнему виду и свойствам изделия и полуфабрикаты. Сам материал может предстать в виде обычной на вид пластмассы, жесткого пластика, резиноподобного эластомера и тд.  

История

Считается, что первый фторопласт был получен в начале 20 века в США, однако достоверных сведений о методе производства, химической формулы и свойствах этого вещества в литературе не приводится. В СССР фторполимеры впервые поступили из-за рубежа в период второй мировой войны. После нее было оборудовано первое отечественное производство этого полимера.

На сегодняшний день различные фторопласты в больших количествах используются в химической и строительной индустриях, машиностроении, медицинской отрасли. Также фторсодержащие полимеры применяют для выпуска высокотехнологичных волокон и специальных тканей. Наиболее часто используемым типов фторопласта считается политетрафторэтилен (ПТФЭ) или фторопласт-4, который также называют коммерческими марками: тефлон, галлон, гостафлон, флюон и т.д.

Виды фторопластов

Применяется несколько основных марок фторполимеров, отличающихся по химическому строению макромолекул полимера и по свойствам. Ниже представлены самые популярные виды фторопластов и их основные особенности.

Фторопласт-2 (PVDF, химическое наименование — поливиниленфторид). Обладает хорошей прочностью, упругостью и высокой химической стойкостью. Кристаллизующийся материал с температурой плавления от 135 до 180 градусов С и температурой стеклования от минус 42 до минус 25 градусов С.

Фторопласт-3 (химическое наименование — политрифторхлорэтилен). Обладает хорошей прочностью и твердостью, имеет основные характеристики термопласта – довольно легко переходит в высокоэластическое состояние, плавится и формуется при нагревании. При этом обладает хорошей стойкостью к низким температурам.

Фторопласт-4 (химическое наименование — политетрафторэтилен). Наиболее известный из фторопластов. Обладает самой высокой плотностью среди рассматриваемой группы фторполимеров. Ф-4 стоек к воздействию высоких температур вплоть до 260 градусов С. Также фторопаст-4 и его модификации Ф-4ПН, Ф-4О, Ф-4Д и т.д. обладают отличной гидрофобностью и низкой пористостью.

Фторопласт-30 (ECTFE, PE-CTFE, E-CTFE, E/CTFE, сополимер трифторэтилена и этилена). Кристаллизующийся материал с температурой плавления около 240 градусов С. По характеристикам напоминает Ф-3.

Фторопласт-40 (ETFE, E/TFE, сополимер тетрафторэтилена и этилена). По своим данным похож на фторопласт-4. Материал стоек к действию химикатов, в том числе сильных, устойчив к ультрафиолету, непожароопасен.

Свойства фторопластов

Фторопласты, как было сказано выше, могут обладать широкой гаммой различных особенностей и предстать как в виде пластмасс различного вида, так и в виде термоэластопластов. По отношению к растворителям они могут быть как растворимыми, так и нерастворимыми, набухающими или ненабухающими полимерами.

Применение рассматриваемых материалов обусловлено комплексом ценным свойств, которым обладают те или иные марки. Среди таких полезных особенностей фторопластов нужно отметить крайне высокую химическую стойкость, теплостойкость и морозостойкость. Кроме того, многие фторполимеры обладают очень низким коэффициентам трения, что незаменимо при применении в узлах и механизмах, а также отличные диэлектрические характеристики при различных условиях и совсем небольшое водопоглощение.

Фторопласты также обладают рядом недостатков, среди которых невысокая прочность в сравнении с инженерными или конструкционными термопластичными полимерами, высокую степень ползучести этих материалов. Кроме того, не нужно забывать, что подавляющее число фторполимеров очень дороги. 

Применение

Описанные выше свойства фторопластов сделали их незаменимыми материалами для многих индустрий и применений. Мировой выпуск и использование фторсодержащих пластиков, полуфабрикатов и изделий из них постоянно растет, а количество типов применений увеличивается.

Из фторопластов производят, в том числе, широкий ассортимент продуктов со специальными свойствами, например:

— изделия, способные выдержать радиационное облучение в течение долгого времени; 

— особопрочные волокна, по некоторым характеристикам превосходящие прочностные качества аналогов из высоколегированных сталей; 

— покрытия с высокой стойкостью к коррозии почти непроницаемые для воды и прочих коррозионных агентов и действию атмосферных факторов; 

— пленки с недостижимыми для других пластмасс и неполимерных материалов показателями морозостойкости и диэлектрическими характеристиками; 

— каучуки для использования в критических условиях.


Рис.2. ФУМ-лента и нить – популярнейшие уплотнительные материалы

Наиболее распространенные фторопластики применяются следующим образом:

Фторопласт-2 применяется, в частности, для производства трубопроводов и сосудов для хранения химикатов. Свойства фторопласта-3 дают возможность использовать его как компонент антикоррозийных покрытий. Самый распространенный материал фторопласт-4 используют в уплотнениях, в том числе строительных, фрикционных деталях, а также в медицине, фармацевтике, энергетике, станко-, автомобиле- и самолетостроении. Знамениты антипригарные покрытия из Ф-4 под названием «тефлон» в пищевой промышленности (на сковородах и прочей посуде), кроме того в той же индустрии он используется для нанесения на трубы и насосов по транспортировке пищевых жидкостей.

Экология и воздействие на здоровье

Все наиболее употребляемые марки фторопласты полностью безопасны для человека и других живых организмов. Помимо этого, известны свойства фтополимеров превосходно совмещаться с живыми тканями, в том числе не давать иммунологических реакций у человека. Такие характеристики фторопластов открывает им дорогу как материалам, пригодным для изготовления медицинских протезов и имплантов. 

Также фторопласты, особенно Ф-4, активно применяются в стоматологии, сердечно-сосудистой хирургии и прочих направлениях медицины. Из них изготавливают искусственные клапаны сердца и кровеносные сосуды. Всё больше полимер замещает дорогостоящий титан, использующийся ранее для производства протезов в большинстве случаев. Применения фторопласта в медицине все время расширяются.

С точки зрения экологии рассматриваемые пластики не очень отличаются от прочих полимеров. Химические свойства фторопластов говорят об их еще большей инертности, чем, например, у полиолефинов. С точки зрения химического загрязнения, они не приносят окружающей среде никакого вреда. Проблема загрязнения природы и прежде всего водных ресурсов фторполимерами также остро не стоит, ввиду небольшого объема производства фторопластов по сравнению с крупнотоннажными полимерами. 

Вторичная переработка таких полимеров также затруднена не только по причине их трудной перерабатываемости, но и из-за фактора, описанного выше. Затруднительно собрать и отсортировать достаточное большое для вторичной переработки количество фторопласта, однако работы в этом направлении ведутся и на рынке уже присутствуют различные марки вторичных фторопластов и изделия из них.


свойства, основные марки, изделия и применение

Термопластичный полимер тетрафторэтилена  — политетрафторэтилен (ПТФЭ). В России получил торговое название Ф-4, международное название  — тефлон. Выпускается как в виде листов, так и стержней.

Листовой фторопласт служит заготовочным материалом для получения большого количества изделий и деталей путем его дальнейшей механической обработки.

Технические характеристики и применение листового фторопласта

Применение материала основано на его уникальных свойствах:

  • инертность по отношению к химически агрессивным средам. На полимер способны воздействовать при повышении температуры, только расплавы или аммиачные растворы щелочных металлов, трёхфтористый хлора и элементарный фтор;
  • одно из самых низких значений коэффициента трения;
  • термостойкость: фторопласт может использоваться в интервале -269°до +260°С. Верхний температурный предел связан с потерей физико-химических, но не с изменением его химических свойств. Разложение полимера происходит при температуре +415°С;
  • исключительные диэлектрические свойства, которые не зависят от частоты и температуры;
  • негорючесть, может загораться только в кислороде;
  • небольшой удельный вес фторопласта;
  • долговечность – срок службы может достигать 20 лет.

Исключительные характеристики открывают широкие возможности для использования. Изделия из полимера активно применяются в химической, электрохимической и пищевой промышленности, в приборостроении и машиностроении, в медицине.

Благодаря своей высокой химической инертности этот материал используется для производства контейнеров, в которых транспортируются и хранятся агрессивные соединения, для футеровки химического оборудования.

Высокая термостойкость и превосходные диэлектрические свойства этого полимера, используются при изготовлении деталей для высокочастотной техники.

Невысокое значение коэффициента трения фторопласта способствует увеличению срока службы подшипников, уплотнителей в узлах трения механизмов, особенно в условиях глубокого вакуума, сверхнизких температур, воздействия агрессивных сред.

Отсутствие вредного воздействия на человеческий организм, даёт возможность применения полимера в медицине. Он служит материалом для протезирования кровеносных сосудов, изготовления сердечных клапанов, контейнеров для транспортировки и хранения крови и сыворотки. Используется в производстве упаковки лекарств.

Фторопласт в пищевой промышленности активно использует для производства антипригарных покрытий.

Не знаете как защитить сельскохозяйственные культуры от палящего солнца, заморозков и насекомых? Укрывной материал спанбонд, независимо от погодных условий, поможет получить более ранний урожай, и уменьшить расходы на удобрения.

Об основных свойствах и разнообразии оргстекла или листового акрила вы узнаете из этой статьи.

Основные марки фторопласта и их применение

МаркаОбласть применения
Ф-40футеровка трубопроводов, насосов, изготовление втулок, прокладок
Ф-4ПНизделия повышенной надежности и электротехнические детали
Ф-4Дтрубы тонкостенные, шланги, стержни, кабельная изоляция
Ф-4Ттолстостенные изделия и трубопроводы
Ф-4Аизготовление изделий точного размера, более технологичен по сравнению с Ф-4
Ф-4Пэлектроизоляционные и конденсаторные плёнки

С целью повышения степени износостойкости, механическая прочности, теплопроводности, радиационная стойкости, к полимеру добавляют наполнители: кокс, дисульфид молибдена, углеродное волокно.

Добавление этих химических элементов приводит к появлению новых композитов и позволяет дополнительно расширить области применения материала.

Марки некоторых композитов на основе политетрафторэтилена и их свойства

 
МаркаДобавление,%Применение
Ф4К20добавление кокса 20%Универсальный материал для антифрикционных деталей и уплотнителей в подвижных соединениях. Рабочая среда: высокий вакуум в среде углеводородных газов, сухой воздух жидких углеводородов, различные растворители.
Ф4К15М515% кокса 5% дисульфида молибденаПовышенная прочность и более низкий коэффициент трения. Применяется для изготовления опор и подшипников скольжения. Рабочая среда: условия влажных газов, в том числе с наличием конденсата.
Ф4С1515% стекловолокнаСтекловолокно способствует повышению износостойкости, увеличению эластичности, уменьшает коэффициент линейного расширения Рабочая среда: любая агрессивная среда, сухие агрессивные газы. Желательно отсутствие конденсата.
Ф4УВ1515% углеродистого волокна (Флубон-15)Повышает износостойкость, твердость и теплопроводность материала, снижает деформации при нагрузке, улучшает упругость и пластичность.
Ф4К15УВ515% кокса 5% углеродистого волокнаУглеродный наполнитель повышает устойчивость к деформации. Низкий коэффициент трения, химическая устойчивость, не накапливает статическое электричество. Используется в различных средах без применения смазки.
Ф4М55% дисульфида молибдена
Ф-4КС22% кобальта синегоПовышенная износостойкость и эластичность. Используется для изготовления подвижных деталей антифрикционного назначения, работающих при температуре от -250°С до +250С°.

ФАФ – фольгированные фторопластовые диэлектрики служат основой печатных плат в ВЧ-устройствах, а также для электрической изоляции печатных деталей в приёмно-передающих устройствах. Характеризуются:

  • механической прочностью;
  • радиационной стойкостью;
  • независимостью параметров от изменений окружающей среды;
  • температурным интервалом применения: от -60°до +250°С.
МаркаГОСТОсобенности
ФАФ-4ДГОСТ 21000-81усилен стеклотканью, облицован с обеих сторон медной фольгой
ФФ-4ГОСТ 21000-81с обеих сторон – медная фольга
ФАФ-4ДСКЛТУ 6-05-1817-88чередующиеся слои пленки Ф4Д-СКЛ и стеклоткани, обработаны с двух сторон медной фольгой

Выпускаются листы толщиной 0.5 – 5 мм, слой медной фольги – 0.005 мм.

Листовой прессованный фторопласт производитель выпускает следующих размеров: пластины толщиной 2,0 – 50мм, форматом от 200×200мм до 1000×1000мм. Листы композитов выпускаются толщиной 5,0 – 50 мм. Возможные отклонения в размерах составляют 10мм.

На рынке работает большое количество российских производителей: ЗАО «Фторопластные технологии» (Новосибирск), ООО «Формопласт» (С-Петербург), Пермская компания «Полимер», ООО «ПромПолимер» (Уфа). Кроме того, многие компании продают фторлон производства Китая.

Экспандированный фторопласт

Относится к уплотнительным материалам нового поколения. Исходному полимеру, в соответствии со специальной технологией, придаётся разнонаправленная волокнистая структура. Это позволяет к таким свойствам фторлона, как химическая инертность, долговечность, термостойкость, добавить повышенную пластичность, устойчивость к давлениям, а также уникальную способность сглаживать неровности. Кроме того, у него отсутствует свойство холодной текучести, к которой склонен исходный полимер.

Экспандированный тефлон используется для производства уплотнительных втулок и колец, которые характеризуются увеличением срока службы, повышением степени герметичности соединений.

Уменьшаются объемы и частота проведения ремонтных работ, достигается значительная экономия внутреннего носителя за счет уменьшения числа протечек, а также электроэнергии за счёт уменьшения трения в соединительных узлах оборудования. Наиболее целесообразно применение прокладок для фланцевых соединений большого диаметра, где его способность сглаживать неровности, позволяет достичь большей герметичности.

Экспандированный ПТФЭ может выпускаться в листах с толщиной 0.5 – 6.0мм, форматом 1.5×1.5 м и 2.0×2.0м.

Обработка листового фторопласта и изделия из него

Листы из фторлона можно обрабатывать практически любым механическим способом – сверлением, шлифованием, фрезерованием, точением.

Изготовление изделий и деталей из фторопласта имеет ряд особенностей:

  • низкая теплопроводность не даёт возможности распространению теплоты внутри полимера. Это может вызвать нагрев инструмента и самой заготовки;
  • наличие большого коэффициента линейного расширения может искажать размеры обрабатываемого изделия, что влияет на точность его изготовления;
  • из-за склонности к холодной текучести, под действием нагрузки на изделия из фторлона, даже при невысокой температуре, становятся заметными деформации;
  • обработка материала должна проводиться при комнатной температуре, не выше 20°С, с тем, чтобы размеры готового изделия соответствовали чертежам.

Листовой полимер предоставляет широкие возможности для изготовления:

  • уплотнительных манжет и прокладок для герметизации соединений;
  • опор скольжения и подшипников;
  • пробирок, колб, чаш, воронок, разнообразной посуды;
  • делительных воронок и пипеток;
  • комплектующих для насосов;
  • футерующих вкладышей для аппаратов химической, пищевой и медицинской промышленности;
  • деталей медицинских приборов и инструментов, которые постоянно стерилизуются;
  • сильфонов различных конфигураций;
  • электрических изоляторов;
  • электроизолирующих прокладок.

Основные методы производства листового полиэтилена и его применение в различных сферах.

Потолочные и напольные плинтуса из полиуретана скрывают стыки перекрытий со стеной, маскируют электрическую проводку и скрывают края обоев. Читать подробнее

Широкий диапазон свойств фторлонов позволяет использовать полимеры в атомной, авиационной, химической и космической промышленности. Подробнее

Ориентировочная цена листового фторопласта

Рыночная цена за килограмм листового политетрафторэтилена Ф-4 в среднем колеблется от 450 до 577руб/кг. Стоимость композитов несколько выше, так стоимость марки Ф4К15М5 составляет примерно 697руб/кг, а марки Ф4УВ15 – 1319руб/кг.

Вес материала в зависимости от размера пластин

мм300×300, г500х500, г1000×1000, г
246011804800
366017707200
102200590024000
2044001180048000

Цена экспондированного полимера существенно выше, лист 1х1500×1500мм, марки Teadit (Австрия) будет стоить 555 евро за лист, а стоимость 2х1500×1500мм составит 970 евро за лист.

Листовой фторлон зарекомендовал себя одним из наиболее эффективных материалов во многих отраслях промышленности. А создание новых композитов на его основе позволяет осуществлять всё более сложные технологические задачи.

Видео: «Обработка листа Ф4 на станке ЧПУ»

полимеры: уникальные свойства и температура плавления


Фторопласты или фторлоны — это фторсодержащие полимеры или пластмассы, к которым относятся фторопласт 2 (поливинилиденфторид), фторопласт 3 (политрифторхлорэтилен), фторопласт-4 (политетрафторэтилен) и сополимеры фторпроизводных этилена.

Название «фторлон» появилось в Советском Союзе, но не прижилось. Впервые материал попал в СССР во время Великой Отечественной войны из США: союзники использовали его для уплотнений и подшипников танков. Первые работы по созданию фторопласта начались уже в 1947 году под руководством Черешкевича Льва Викентьевича. Первая опытная партия была готова в 1949 году.

Фторопласт-4

Чаще всего при упоминании фторопластов имеют ввиду именно фторопласт-4. Это наиболее распространенный и дешевый в производстве вариант пластмассы, известный в Европе под несколькими названиями. В США его называют «Тефлон» или «Галон», в Великобритании – «Флубон», в Германии – «Гостафлон ТФ», в Японии – «Полифлон», в Италии – «Алгофлон», во Франции – «Сорефлон» или «Гафлон».

Его изготавливают и продают как в «чистом» виде, так и с наполнителями: графитом, металлическими порошками и стекловолокном. Добавки позволяют усилить определенные свойства, приспосабливая полимер к определенным нуждам. В продажу обычно выпускают заготовки в форме дисков, стержней, пластин и штулок.

Фторопласт-4 обладает отличными термостойкими и антифрикционными свойствами, является прекрасными изоляторами тока и легко выдерживает даже агрессивную химическую среду. Это позволяет использовать материал при создании первичной обмотки высоковольтных проводов, токопроводящей и нагревательной жилы, нагревательного кабеля, при изготовлении прокладок, шайб, шлангов для гидросистем и для оборудования теплого пола.

Области, в которых применяется фторопласт

Сегодня тефлон используется практически во всех сферах хозяйственной деятельности. Его активно используют в медицине, фармацевтике, энергетике и строительстве, конструкциях автомобилей и самолетов. Распространено применение фторопласта в пищевой промышленности. Из него изготавливают наполнители для высокотемпературных мембранных фильтров, термостойкие прокладки различных видов, ответственные элементы запорной и регулирующей арматуры, клапанов и насосного оборудования в химической отрасли.

Машины и механизмы

В производстве транспортных средств, машин, механизмов, в станкостроении и авиационной промышленности используются конструкционные свойства тефлона. В узлах, подвергающихся воздействию больших нагрузок, используются скользящие элементы и подшипники, состоящие из металлического основания, покрытого тефлоном.

Во время работы механизма фторопласт оставляет тонкую пленку на поверхности, с которой соприкасается, благодаря чему удается значительно снизить коэффициент трения.

По этой же причине мелкодисперсный фторопласт иногда вводят в состав смазочных материалов. Тонкий слой тефлонового покрытия, образующийся на трущихся поверхностях элементов в процессе эксплуатации, позволяет механизму некоторое время продолжать работать, если смазка по какой-то причине перестала поступать в систему. Кроме этого, тефлоновые сальники и уплотнительные элементы являются обязательной составляющей трубопроводов и гидравлических систем высокого давления в конструкциях большинства машин.

Медицина и фармацевтика

Фторопласт имеет хорошую совместимость с человеческим телом, поэтому его успешно применяют для изготовления протезов в хирургии, кардиологии и стоматологии. Из фторопласта изготавливают искусственные заменители сосудов кровеносной системы и сердечных клапанов. Сейчас тефлон заменил титан, использование которого для изготовления протезов ранее накладывало ряд ограничений на жизнедеятельность человека.

Пищевая отрасль

Заслуживает внимания также применение фторопласта в пищевой промышленности. Он используется в качестве внутреннего покрытия трубопроводов и сальникового уплотнения насосов, перекачивающих различные сырьевые жидкости, такие как подсолнечное масло, лецитин, жировые и молочные массы.

Антипригарные покрытия емкостей для термической обработки пищевых продуктов также изготавливают из тефлона.

Большую популярность получила посуда Тефаль с антипригарной поверхностью.

Химия

В химическом производстве широко распространено применение фторопласта для изготовления деталей запорно-регулирующей арматуры и уплотнительных элементов сосудов и трубопроводов, транспортирующих жидкие растворы с высокой степенью химической агрессии. Благодаря своей способности противостоять воздействию химически активных веществ, материал используется в реакторах колонного типа, экстракторах и различных емкостях в качестве футеровки поверхностей, контактирующих с агрессивной средой.

Электротехника и электроника

В электротехнике, приборостроении и электронике фторопласт применяют как диэлектрик. Тефлоновая пленка – важная составляющая современной высококачественной кабельной продукции. Изоляционные фторопластовые материалы используют для производства катушек, конденсаторов и плат. Фторопластовая изоляция способна противостоять воздействию высокотемпературных агрессивных сред.

Строительство

Фторопластовые пластины – важнейшие детали конструкций скользящих опор ответственных сооружений, таких как мосты, галереи, эстакады, путепроводы и другие пролетные строения. В регионах с высоким уровнем сейсмической активности тефлоновые прокладки используются в местах опирания балок перекрытия на колонны, а также в узлах установки колонн на фундаменты для того, чтобы обеспечить возможность свободного перемещения элементов строительных конструкций каркаса здания.

Производство одежды и специальных видов ткани

Тончайшая пленка, которая образуется в процессе деформации тефлонового сырья, служит покрытием для специальных видов ткани.

Такая ткань применяется для пошива высокотехнологичной одежды с водоотталкивающими и ветрозащитными свойствами.

При этом пористый материал не задерживает естественные испарения человеческого тела. Большая часть современной одежды для спорта и активного отдыха имеет тонкое тефлоновое покрытие.

Как видим, за относительно короткий промежуток времени тефлон смог заменить довольно широкий спектр материалов, которые традиционно применялись в различных сферах хозяйственной деятельности. Применение фторопласта в промышленности – это хороший пример того, что успешное внедрение в жизнь новых технологий позволяет существенно повысить качество принимаемых технических решений.

Предлагаем ознакомиться со статьей об еще одном полимере, который широко применяется в различных сферах жизнедеятельности человека.

Полимерами фторпроизводных этилена являются фторопласты, в которых в отличие от этилена водород замещен фтором или фтором и хлором. Прочные химические связи галогенов с углеродом обусловили самую высокую из всех термопластов термо- и химическую стойкость фторопластов. Химическая промышленность выпускает четыре вида

фторопластов (Фторопласт-!. фторопласт-2, фторопласт-3 и фторопласт-4), отличающиеся составом исходного мономера. При этом цифра, стоящая в названии фторопласта (1, 2, 3 и 4), указывает на количество атомов фтора в исходном мономере. Чем больше число атомов мономера, тем выше термическая и химическая стойкость фторопласта.

Наибольшее распространение получили политетрафторэтилен (С2F4)п и политрифторхлорэтилен (С2F3С1)п

.

Политетрафторэтилен, или фторопласт-4, получают эмульсионным способом в автоклавах полимеризацией мономера с четырьмя атомами фтора согласно реакции

Полученный продукт представляет собой рыхлый белый волокнистый порошок; при нагревании не плавится, как другие термопластичные материалы, а только размягчается, поэтому не перерабатывается в изделия обычными методами. Изделия из фторопласта-4 получают спеканием в электропечах при температуре 3б0—380°С специальных таблеток, спрессованных из рыхлого порошка на холоде. Фторопласт-4 водостоек, не горит и не растворяется в обычных растворителях. Химическая стойкость фторопласта-4 превосходит стойкость всех других синтетических материалов и сплавов и даже благородных металлов — золота и платины. На него не действуют разбавленные и концентрированные кислоты, включая царскую водку, даже при высоких температурах. Применяется фторопласт-4 для изготовления деталей и изделий, работающих в агрессивных средах и при высоких температурах: уплотнительные прокладки, манжеты и сальники, вентили, сосуды и трубы; футерованные плитки, пленки, пористые и другие изделия для химической, фармацевтической, пищевой промышленности, холодильной техники, защитного покрытия металлов и т’д. Как прекрасный диэлектрик фторопласт-4 широко применяется в высокочастотных электрических установках, в радарных, электроизмерительных и электронных установках, для изоляции кабелей, проводов и т.д. Невысокий коэффициент трения определяет использование его для изготовления вкладышей подшипников, в том числе работающих без смазки, изделий для медицинской техники и др. Из фторопляста-4 получают волокно, ткань из которого обладает удовлетворительной прочностью, высокой химическои стойкостью и применяется для фильтрования активных коррозионных жидкостей.

Читать также: Блок питания 18v для шуруповерта

Недостатками

фторопласта-4 являются трудность переработки в изделия, плохая свариваемость и склеиваемость, сравнительно высокая стоимость и недостаточная твердость и жесткость, ограничивающие его применение в качестве конструкционных материалов. Разновидностью фторопласта-4 является
фторопласт-4Д,
который близок к нему по свойствам, но отличается более высокой технологичностью. Из фторопласта-4Д получают компактные изделия, листы, ленты, пленку и волокна для работы в условиях повышенных температур, агрессивных химических сред и электрического тока.

Политрифторхлорэтилен, или фторопласт-3, получают полимеризацией мономера с тремя атомами фтора согласно реакции:

Фторопласт-3 является плавким материалом и перерабатывается в изделия всеми известными для термопластов способами. По термостойкости он несколько уступает фторопласту-4, однако обладает повышенной твердостью и прочностью. Химическая стойкость Фторопласта-3 также высока, но несколько ниже, чем у фторопласта-4. Фторопласт-3 стоек к действию минеральных кислот, царской водки, щелочей, окислителей, перекисей и органических растворителей, однако растворяется в ксилоле и бензоле; не обладает антифрик­ционными свойствами и как диэлектрик уступает фторопласту-4. Из фторопласта-3 изготавливают детали и изделия сложной конфигурации для механизмов, рабо- тающих в агрессивных средах (насосов, вентилей, счетчиков, специальнчых приборов), а такжетрубы, шланги, пленки, тканевые материалы и т.д. Как диэлектрик он используется для изоляции кабелей и проводов, работающих при повышенных температурах и высокой влажности. Из фторопласта-3 получают защитные покрытия на металлах, работающих в агрессивных средах. Разновидностью фторопласта-3 является фторопласт-ЗМ, отличающийся повышенной термостойкостью и эластичностью.

Фторопласт-2 (С2Н2F2)п менее стоек в агрессивных средах по сравнению с фторопластом-3, ниже температурный интервал его применения, выше прочность и твердость, фторопласт- 1 (С2Н3F)п близок по свойствам к фторопласту- 2 и выпускается в виде пленки, срок службы которой в 3 — 4 раза выше, чем других пластмасс. Применяется как электроизоляционный и упаковочный материа.

4.6. Полиамиды. Сырьё для производства, свойства, виды, применение

Полиамидами называются высокомолекулярные соединения, содержащие в своей цепи амидные группы —СОNН—. Промышленными методами синтеза полиа­мидов являются полимеризация лактамов аминокислот и поликонденсация диаминов с дикарбоновыми кислотами или их производными. Наиболее распространенными полиамидными смолами являются капрон, получаемый из капролактама, найлон (анид), синтезируемый из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты, энант и пе- ларгон, являющиеся поликонденсатами аминоэнантовой и аминопеларгоновой кислот. Используемые для производства полиамидов сырьевые материалы представляют собой легко растворимые кристаллические вещества, получаемые в основном из бензола и его соединений. Химическое строение полиамидов характеризуется цифровыми обозначениями. Если полиамид получен полиме­ризацией из одного мономера, то при его маркировке после слова «полиамид» ставится одна цифра, соответствующая числу атомов углерода в мономере. Так, капрон

(поликапроамид), получаемый полимеризацией капролактама, называется полиамидом 6. В случаях, когда полиамид получен поликонденсацией диаминов с дикарбоновыми кислотами или их производными, число цифр в марке характеризует количество исходных ком­понентов, из которых синтезирован полиамид. При этом цифры до запятой показывают число атомов углерода в диаминах, а после запятой — в дикарбоновых кислотах (например, найлон, полученный из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты — полигексаметиленадинамид, называется полиамидом 6,6 и т.д.).
Основные направления использования полиамидов
— производство синтетических волокон и пластмасс. Полиамиды — наиболее прочные, жесткие и вязкие термопласты, хорошо сопротивляются абразивному износу, обладают высокой химической стойкостью. В паре с металлами они имеют низкие коэффициенты трения и не схватываются с ними. В вязкотекучем состоянии полиамиды легко перерабатываются в различные изделия, волокно, пленку и другие известными способами: отливкой в формы, литьем под давлением, центробежным литьем и прессованием, продавливанием через фильеры, на шнек машинах. Для использования в машиностроении промышленность выпускает шесть типов полиамидных смол: капрон, найлон, смолы № 54, № 68, АК-7 и П-6. Однако наибольшее применение получил капрон.

При изготовлении крупных изделий широко используют капролон

— продукт полимеризации расплава капролактама с инициатором и активатором непосредственно в форме. В машиностроении полиамиды находят широкое применение в качестве конструкционного материала, вытесняя цветные металлы, чугун и сталь, в малонагруженных деталях, подверженных абразивному износу и действию агрессивных сред (вкладыши подшипников скольжения, зубчатые колеса, втулки, шайбы, детали насосов и муфт сцепления, а также нефтеперерабатывающего оборудования; трущиеся детали, работающие без смазки; гребные винты и др.). Полиамиды используют для изготовления пропиточных материалов, клеев и покрытий, наносимых на металлические поверхности в виде растворов или оплавленных частиц и придающих им антифрикционные свойства, повышающих химическую стойкость и износостойкость.
Недостаток покрытий
— их набухание и отслаивание при работе во влажной среде.

Полиамиды выпускаются как простые пластмассы и как сложные с наполнителями или пластификаторами, улучшающими их основные свойства.

Наиболее благоприятное влияние на физико-механические свойства полиамидов в качестве наполнителя оказывает стеклянное волокно. Чистые полиамиды используются для изготовления деталей, подверженных ударным воздействиям, а полиамиды со стеклянным волокном — для изготовления износостойких и теплостойких деталей (комплектующие детали автомобилей и тракторов, радио- и электротехнические детали с повышенной теплостойкостью и др.). Полиамидные волокна применяются в производстве трикотажа, искусственных мехов, ковров, щеток, изоляции проводов, автомобильных шин, канатов, транспортерных лент и т. п. По механической прочности, относительному удлинению и эластичности полиамидные волокна превосходят другие виды химических и натуральных волокон, но во влажном состоянии их прочность несколько снижается. Высокими механическими свойствами обладают волокна энант

и
пеларгон.
По стойкости к многократным деформациям, истиранию, термостабильности, свето- и химической стойкости эти виды волокон значительно превосходят капроновое волокно.

Недостатками полиамидов

являются низкая твердость и теплопроводность, значительное водопоглогцение, высокий коэффициент теплового расширения, старение на свету, слабые диэлектрические свойства и др. Физико-химические свойства полиамидов могут быть улучшены, а объемы использования увеличены благодаря введению в них таких наполнителей, как дисульфид молибдена, графит, тальк и т. п. В то же время выпуск полиамидов в общем объеме производства и потребления пластмасс составляет всего лишь около 1%, что в значительной мере объясняется их высокой стоимостью.

4.7. Полиметилметакрилат, полиформальдегид и пентапласт. Сырьё для производства, свойства, применение

Полиметилметакрилат представляет собой прозрачную бесцветную смолу, получаемую полимеризацией метилметакрилата — метилового эфира метакриловой кислоты. Наибольшее распространение получил блочный метод полимеризации метилметакрилата для получения листового материала, широко используемого под названием «органическое стекло» (плексиглас).

Органические стекла обладают высокой прозрачностью и диэлектрическими свойствами, легкостью, механической прочностью и применяются для остекления самолетов и автомобилей, изготовления оптических стекол, стоп-сигналов, подфарников, шкал, светильников, часовых стекол, автомобильных фар, предохранительных щитков на машинах и станках. Органические стекла пропускают около 75% ультрафиолетовых лучей (обычное силикатное стекло — менее 1%), что позволяет использовать их для оснащения больничных помещений в оздоровительных целях, так как ульт­рафиолетовые лучи убивают болезнетворных микробов. Они исключительно стойки против атмосферного старения, могут окрашиваться, что придает изделиям кра­сивый внешний вид. Как диэлектрик органическое стекло используется для получения изделий, сочетающих электрическую стойкость с химической стойкостью и износостойкостью. В машиностроении органическое стекло применяется в качестве конструкционного материала. Оно выпускается прозрачным и непрозрачным, бесцветным и крашеным.

Читать также: Размер подшипников по номеру таблица

Полиметилметакрилат

обладает высокой маслостойкостью, водостойкостью, бензостойкостью, устойчив к действию растворов кислот, щелочей и различных солей. В химическом машиностроении из органического стекла изготавливают бачки, сосуды, кислотоупорные трубы и другие изделия. В электротехнике полиметилметакрилаты используются в качестве дугогасящих материалов при электрической сварке, так как при разложении в дуге выделяют большое количество газов. Органическое стекло широко используется для производства изделий народного потребления. Недостатками органического стекла являются низкая твердость, тепло- и износостойкость, склонность к помутнению, а также растрескиванию под действием различных факторов. Основными методами переработки органического стекла в изделия являются штамповка, прессовка, вакуум-формование, сварка отдельных деталей, а также другие способы обработки, характерные для термопластов.

Полиформальдегид (—СН2—О—) — продукт полимеризации формальдегида — представляет собой белый непрозрачный материал с высокими механиче­скими и диэлектрическими свойствами, относительной тепло- и химической стойкостью, жесткостью и ударо­прочностью. Обладает низким коэффициентом трения. Плотность полиформальдегида 1,4 г/см 3 , прочность при растяжении (при 20°С) 70 МПа и относительное удлинение при разрыве 16—75%. Применяется в машиностроении для изготовления втулок, подшипников, шестерен, труб, листов и других изделий, которые успешно заменяют детали из цветных металлов и их сплавов. Полиформальдегид перерабатывается в изделия экструзией, литьем под давлением и другими методами, характерными для термопластов.

Пентапласт — твердый полимер, получаемый из пентаэритрита, обладает абсолютной водо-, тепло- и высокой химической стойкостью. Плотность пентапласта 1,4 г/см 3 , прочность при растяжении (при 20°С) 42 МПа и относительное удлинение при разрыве 35%. Из него изготавливают детали химического и холодильного оборудования, работающие длительное время при повы­шенных или пониженных температурах в агрессивных средах. Пентапласт перерабатывают всеми методами, характерными для переработки термопластов.

5. Виды реактопластов. Их назначение, товарные свойства и принципы маркировки

Наиболее распространенными видами реактопластов являются фенопласты, получаемые на основе фенолоформальдегидных смол, и аминопласты, вырабатываемые из мочевино- и меламиноформальдегид- ных смол. К термореактивным пластмассам относятся также матёриалы на основе полиэфирных, эпоксидных, кремнийорганических и других смол, получаемые исключительно реакцией поликонденсации.

Термореактивные пластмассы при нагревании не расплавляются, а разрушаются и обугливаются, необратимо теряя способность к повторному формованию. Однако реактопласты по сравнению с термопластами обладают повышенной теплостойкостью и более высокими механическими свойствами, что объясняется образованием в них при тепловой обработке сетчатой структуры макромолекул с высокой плотностью поперечных связей. Недостатком термореактивных полимеров является возникновение при затвердевании значительных усадок, структурной неоднородности и внутренних напряжений, приводящих к растрескиванию и деформации получаемых изделий.

Наименьшей усадкой обладают эпоксидные полимеры (0,5—2%), наибольшей — полиэфиры (около 10%). Поэтому при формовании термореактивных смол в их состав вводят специальные наполнители, снижающие усадку и растрескивание, а также себестоимость получаемых изделий. Многие термореактивные полимеры при отверждении выделяют низкомолекулярные вещества, образующие в пластмассах поры. Для устранения этого недостатка и получения плотной структуры материала подготавливаемые смеси подвергают горячему прессованию, при котором происходит связывание наполнителя и полимера и образование монолитного изделия. При последующем нагреве изделия из реактопластов не размягчаются.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Фторопласт – это такой изготовленный промышленно материал, который содержит фтор. Классические представители этой группы соединений – тефлон и ПТФЕ. Высоко ценится фторопласт за свои физические, химические особенности. Фторопласт – это светлое бежевое вещество, по цвету близкое к белому. Довольно широко используется материал в повседневности, в бытовой сфере. В то же время фторопласт – это незаменимое соединение для промышленности. Процесс производства предполагает использование мономеров, поляризуемых применением специализированного оборудования.

Свойства фторопласта-4

Уникальные свойства полимера в большинстве своем связаны с его молекулярной структурой. Благодаря сильной и устойчивой связи фтора и углерода характеристики фторопласта не встречаются ни в одном другом сочетании. Это делает пластмассу крайне востребованным материалом. На основе фторопласта-4 созданы материалы с добавлениями.
Ниже приведены данные для полимера фторопласт-4.

  1. Плотность: 2,14-2,26 г / см3.
  2. Температура плавления кристаллов: +327Со.
  3. Температурный интервал (минимальная и максимальная рабочие температуры): от260Со до +260Со.
  4. Температура разложения: выше 415 Со.
  5. Температура стеклования аморфных участков: 120Со.
  6. Температура наибольшей скорости кристаллизации: 310-315Со.
  7. Интенсивность износа: отсутствует.
  8. Коэффициент трения по стали: 0,2.
  9. Коэффициент теплопроводности: 0,25 Вт/(м*К).
  10. Твердость по Бринеллю: 30-40 МПа.
  11. Водопоглощение: отсутствует.
  12. Разрушающее напряжение при растяжении: 20-30 МПа.
  13. Относительное удлинение при разрыве: от 250% до 500%.
  14. Особенности плавления

  15. Фторопласт практически не горит и не плавится, что позволяет использовать его в радиоэлектронной аппаратуре, радиолокационных станциях и других чувствительных приборах. Сгорание возможно только при наличии кислорода, выделяемое количество теплоты невелико — в 10 раз меньше, чем при сгорании полиэтилена.

Без открытого огня процесс горения невозможен: если вытащить фторопласт-4 из огня, он прекратит гореть. При этом сам процесс представляет собой не плавление, а обугливание, но при сильном нагреве (выше 327Со) происходит выделение опасных газов фтора. Последние не выделяются в вакууме. При температуре 415Со материал начинает разлагаться.

Виды фторопластов

Применяется несколько основных марок фторполимеров, отличающихся по химическому строению макромолекул полимера и по свойствам. Ниже представлены самые популярные виды фторопластов и их основные особенности.

Фторопласт-2 (PVDF, химическое наименование — поливиниленфторид). Обладает хорошей прочностью, упругостью и высокой химической стойкостью. Кристаллизующийся материал с температурой плавления от 135 до 180 градусов С и температурой стеклования от минус 42 до минус 25 градусов С.

Фторопласт-3 (химическое наименование — политрифторхлорэтилен). Обладает хорошей прочностью и твердостью, имеет основные характеристики термопласта – довольно легко переходит в высокоэластическое состояние, плавится и формуется при нагревании. При этом обладает хорошей стойкостью к низким температурам.

Фторопласт-4 (химическое наименование — политетрафторэтилен). Наиболее известный из фторопластов. Обладает самой высокой плотностью среди рассматриваемой группы фторполимеров. Ф-4 стоек к воздействию высоких температур вплоть до 260 градусов С. Также фторопаст-4 и его модификации Ф-4ПН, Ф-4О, Ф-4Д и т.д. обладают отличной гидрофобностью и низкой пористостью.

Фторопласт-30 (ECTFE, PE-CTFE, E-CTFE, E/CTFE, сополимер трифторэтилена и этилена). Кристаллизующийся материал с температурой плавления около 240 градусов С. По характеристикам напоминает Ф-3.

Фторопласт-40 (ETFE, E/TFE, сополимер тетрафторэтилена и этилена). По своим данным похож на фторопласт-4. Материал стоек к действию химикатов, в том числе сильных, устойчив к ультрафиолету, непожароопасен.

Области применения

Благодаря сочетанию уникальных свойств и невысокой цены фторопласт-4 применяют в самых разных областях. Изделия могут целиком состоять из вещества, но в некоторых случаях им покрывают только поверхность. Они легко поддаются пилению, сверлению, резке и другим работам.

  1. В электронной промышленности фторопласт-4 применяют для изоляции проводов, разъемов, высоковольтных кабелей и электрических машин, для изготовления печатных плат, тросов и компрессоров.
  2. В химической промышленности материал используют при изготовлении шлангов, насосов, емкостей для хранения и транспортировки, для защиты различных поверхностей от коррозии. Также его применяют для хранения спирта, смесей на его основе и особо чистых веществ, которые не должны быть загрязнены. Благодаря высокой сопротивляемости фторопласт-4 может долгое время контактировать с агрессивными химическими веществами (кислотами и щелочами), маслами, сточными водами, солями, керосином, нефтью и разными видами топлива. Материал устойчив к воздействию радиации, плесени, тумана и солнца.
  3. В пищевой промышленности материал используют в качестве насосов, антипригарных покрытий, валиков для раскатки теста, фильтров и уплотнителей для техники.
  4. В медицине большим спросом фторопласт-4 пользуется в качестве емкостей для хранения крови и лекарственных препаратов, как материал для изготовления искусственных кровяных сосудов и клапанов. Все изделия гигиеничны и проходят сертификацию.
  5. В машиностроительной промышленности в «чистом» виде из материала получают подшипники, прокладки, уплотнители, манжеты, опоры скольжения и поршневые кольца – все, что пролегает в местах трения машин и приборов. Подходит он и для работ при высоком давлении, при низких температурах и в глубоком вакууме.

Чаще всего в материал добавляют примеси для усиления твердости, износостойкости и других параметров. Например, добавление графита, бронзы, стекловолокна или кокса позволяет уменьшить износ и увеличить теплопроводность и прочность при сжатии.

Технические характеристик фторопластов

Эти материалы устойчивы к любому химическому воздействию. Не боятся ни кислот, ни щелочей, имеют низкий коэффициент трения, а также термостойкость – они сохраняют свою эластичность при температуре от -70° до +270°С. Также полимеры не проводят электрический ток и в огне не горят, а лишь обугливаются.

Не имеет смысла перечислять плотности, молярный массы, коэффициенты ударопрочности фторопластов, эти материалы есть в справочниках, и они индивидуальны для каждого соединения.

Полимеры имеют несколько модификаций, так как за счет добавок пластификаторов, армирующих компонентов, иных модификаторов можно улучшать их свойства.

Изготовление фторопласта

Процесс изготовления деталей из фторопласта можно разделить на два этапа:

  • Получение полимерного порошка.
  • Изготовление конструкции требуемой формы.

Получают полимерный порошок из этилена путем реакции замещения атомов водорода фтором с последующей полимеризацией полученных мономеров. В результате реакции замещения в мономере может содержаться от одного до четырех атомов фтора, что влияет не только на физико-химические свойства фторопласта, но и технологию его дальнейшей обработки. Кроме того, в зависимости от количества атомов фтора выделяют следующие виды фторлонов: фторопласт-1(-2; -3; -4)

Наиболее широкое распространение получил фторопласт-4, который представляет собой порошок белого цвета, получаемый путем полимеризации эмульсионным способом. Зачастую фторопласт данного вида приобретают крупными оптовыми партиями, так как он имеет широкий спектр применения, при покупке оптом многие поставщики делают скидку, исходя из чего цены на фторопласт зачастую весьма доступные.

Особенности применения

В наши дни фторопласт активно используется в самых разных отраслях и сферах человеческой жизни. Как показали проведенные несколько лет тому назад исследования, практически половина всего произведённого промышленностью фторопласта расходуется в пищевой и химической отраслях. Порядка 15 % применяются на изготовление электротехнических товаров, еще пять процентов уходят в медицинскую область. До четверти всего производимого фторопласта применяется для конструирования транспорта, военных и атомных объектов, а на бытовое использование уходит около 10 % продуцируемого соединения.

Как удалось выяснить в ходе многочисленных испытаний, фторопласт безопасен для живых организмов, поэтому можно смело допускать контакт этого соединения и пищи, воды, предназначенной для питья. Фторопласт не является источником вреда. Даже если это соединение окажется в человеческом организме, серьёзного вреда в общем случае не будет, хотя, конечно, есть и такие ситуации, когда работа с фторопластом сопряжена с повышенной опасностью. Как правило, это характеризует ситуации, когда превышается температура плавления фторопласта и соединение переходит в раскаленную жидкую форму. Впрочем, это свойственно только производственным процессам, сопровождающимся применением специализированного оборудования, а к работе с фторопластом допускается только прошедший специальное обучение персонал.

Читать также: Поплавковый магнитный датчик уровня

История возникновения фторопласта

Первое упоминание о фторопласте можно отнести к середине XX века, а точнее, к 1938 году. Полимер под названием политетрафторэтилен был открыт американским химиком Роем Планкеттом. Несколько позже, технология производства фторопласта была запатентована Соединенными Штатами Америки в 1941 году, однако, во время Великой Отечественной Войны, нашим ученым также удалось получить фторопласт, перед этим узнав об его применении в военной технике США. В те времена фторопластовая продукция имела очень высокую ценность, фторопласт нельзя было просто купить в магазине, поэтому полимер выдавался исключительно на определенный круг задач и в малых партиях. Получить разрешение было достаточно сложно, так как было необходимо получить одобрение со стороны спец. службы безопасности. Спустя некоторое время, заводы-изготовители фторопласта были открыты в ряде городов СССР, в том числе и в Москве.

Сферы применения фторопласта

Фторопласт-4 нашел широкое применение во многих сферах промышленности вследствие своей стойкости к влиянию различных сред. К примеру, в Москве и других крупных городах из фторопласта изготавливаются прокладки, подшипники, поршневые элементы, шины для машин. Устойчивость к изменению температур способствует использованию фторопласта в изготовлении различных комплектующих для двигателей автомобилей. Полимер также используется для электроизоляции. Фторопласт применяют для производства электрокабелей, печатных плат, переключателей и частей электрических реле, а также материал используется для изготовления противокоррозийных трубок электрохроматографов.

В промышленности наиболее часто применяются политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен и поливинилиденфторид. Наиболее интересны электроизоляционные свойства, химическая стойкость и термостойкость. Именно благодаря ним применение данных полимеров очень разнообразно. Фторосодержащие полимеры используются при производстве товаров в:

  • Электротехнической промышленности;
  • Химической промышленности;
  • Пищевой промышленности;
  • Военной промышленности;
  • В медицине.
  • Форм для выпечки;
  • Кастрюль;
  • Сковород;
  • Экструзионных форм.
  • В радиотехнике;

Компания — Компания «Винк» — дистрибуция инженерных пластиков

Одним из проявлений научно-технического прогресса и связанного с ним процесса технического перевооружения современных производств являются разработка и внедрение новых видов конструкционных материалов, главным образом – полимеров. Современные полимерные материалы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными конструкционными материалами, что позволяет увеличивать производительность и срок службы оборудования, следовательно, повышать рентабельность производства, создавать конкурентные преимущества. В некоторых случаях свойства полимеров настолько уникальны, что альтернативы их применению просто не существует, в особенности, если мы говорим о полимерах нового поколения, внедренных в широкую практику в последнее десятилетие.

Замещение традиционных материалов


Целью нашей компании является активизация внедрения инженерных пластиков в формах полуфабрикатов (листов, прутков и стержней из полипропилена и полиэтилена, профилей, труб, деталей и комплектующих) в различных отраслях современного производства. Основная задача, которую призван решить данный ресурс – помочь техническим специалистам производственных предприятий разобраться в огромном разнообразии современных полимерных материалов, получить информацию о передовом зарубежном опыте применения пластиковых полуфабрикатов для решения инженерных задач в указанных направлениях, найти оптимальное решение применительно к конкретной актуальной задаче.

Основные направления применения полимерных полуфабрикатов


С момента начала практического применения полимеров (приблизительно полвека назад) объем их потребления рос в геометрической прогрессии, и в дальнейшем эта тенденция сохраниться. В частности, в последнее время в отечественной практике широко применяются следующие виды полуфабрикатов инженерных пластиков:

  • Листовой полипропилен, ПВХ листы – для футеровки и изготовления ванн и других видов емкостей промышленного назначения;
  • Листовой полиэтилен – для изготовления емкостей хранения, емкостей смешения, реакторов и прочих видов емкостного оборудования, в том числе в пищевом производстве;
  • Полипропиленовые трубы и фитинги – для создания промышленных трубопроводов;
  • Плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ, PE1000) – для изготовления деталей машин и механизмов, деталей скольжения, для облицовки технологического оборудования, футеровки поверхностей;
  • Листы PVDF, листы ПНД и других фторопластов – для изготовления емкостного оборудования для особо агрессивных сред;
  • ПВХ фитинги и трубы, трубы из ПВДФ и других фторолефинов (фторопластов) – для создания промышленных трубопроводов.

Более подробно о применении этих и других видов инженерных пластиков в различных отраслях можно узнать в разделе «Решения» нашего сайта.

Свойства и характеристики фторопласта и изделия из этого материала


О фторопластах

Фторопласты (фторпопимеры, фторлоны) — это общее техническое наименование фторсодержащих полимеров. Такие пластики являются одними из самых уникальных полимерных материалов, изделия из которых встречаются и в промышленности, и в быту, и в других самых неожиданных местах. Фторсодержащих полимеров существует большое разнообразие, однако для простоты употребляют общее наименование «фторопласт». Чаще всего эту группу полимеров, ввиду их некоторых ценных свойств, применяют в качестве уплотнительного материала, сырья для изготовления конструкционных деталей, а также для получения антипригарного покрытия.
Фторопласты, как правило, обладают широким диапазоном эксплуатационных температур, некоторые марки можно применять от минус 269 градусов С до 260 градусов С, то есть диапазон применения превышает 500 градусов. В зависимости от марки фторопласты обладают плотностью от чуть ниже 2000 кг/куб.м до 2400 кг/куб.м, что является достаточно высокими значениями для пластмасс.

Рис.1. Типичные фторопластовые изделия.

Физико-механические, химические и прочие характеристики рассматриваемого материала обычно гораздо более высокие, чем у крупнотоннажных полимеров. Этот факт позволяет применять фторопласты в химической, медицинской и прочих высокоответственных областях знаний и индустрии. Переработка таких полимеров обычно производится либо механически на различном обрабатывающем оборудовании, либо путем прессования. Наиболее используемые для прочих полимеров методы переработки, такие как литье под давлением, экструзия или выдувное формование, для фторопластов из-за их специальных свойств применяется крайне редко, лишь для отдельных подходящих марок.

Из фторопластов производят совершенно различные по внешнему виду и свойствам изделия и полуфабрикаты. Сам материал может предстать в виде обычной на вид пластмассы, жесткого пластика, резиноподобного эластомера и тд.

Характеристики отдельных показателей

При исследовании фторопласта следует отдельно обратить внимание на такие его показатели.

1. Диэлектрическая проницаемость. Это одно из важных характеристик фторопласта. Удельное сопротивление поверхности материала составляет 1017 Ом. Важно, что этот показатель не зависит от колебаний температуры. Поэтому материал активно используется в конструкциях радиолокационных станций и других видах электронной аппаратуры.

2. Горючесть вещества. Нужно отметить интересное проявление фторопласта, как горючего материала. Его условно можно назвать негорючим веществом, но при взаимодействии с кислородом фторопласт загорается, при этом нет значительного выделения теплоты.

Следует учитывать, что при температуре свыше 773 °К (более 500 °С) процесс горения вещества сопровождается выделением ядовитого газа фторфосгена. Это вещество при попадании на слизистые оболочки вызывает сильные химические ожоги, что особенно опасно для верхних дыхательных путей. Тем не менее, опасность таких процессов может быть сведена к минимуму, если нагрев вещества будет происходить в вакууме.

3. Плотность вещества. Фторопласт обладает максимальной плотностью вещества среди полимеров. Этот показатель составляет от 2,17 до 2,26 г/см3. Такая особенность фторопласта наделила его хорошей податливостью для обработки. Материал поддается всем известным способам обработки – сверление, фрезерование, точение и другие.

Плотность положительно сказывается и на прочности при разрыве. Этот показатель составляет 200 кг/см2. Даже при изготовлении защитных пленок на основе фторопласта, они выдерживают значительное воздействие.

4. Стойкость при температурных воздействиях. Диапазон рабочей температуры достаточно высок. Максимальная температура использования (+ 260 °С) ограничена не потерей прочности, а лишь снижением некоторых физико-химических свойств, например, износостойкость. Нижний температурный предел – минус 269 °С. Коэффициент трения деталей с участием фторопласта при работе в любых погодных условиях практически не изменяется.

5. Химическая устойчивость. Наиболее понятным примером инертности этого полимера может стать устойчивость его при погружении в «царскую водку», которая способна растворить почти все известные вещества. Среди веществ, которые вступают в химическую реакцию с фторопластом, можно назвать хлорид фтора и некоторые другие растворы. Материал можно считать безвредным как в биологическом, так и в физиологическом плане.

Фторопласт сочетает в себе и другие, менее заметные достоинства. Например, материал практически не поглощает воду из окружающей среды. В случае необходимости, материал можно наделить некоторыми специальными свойствами, вводя необходимые добавки. Например, фторопласт-4Д обладает хорошей пластичностью.

Как уже известно, фторопласт наделен способностью оказывать небольшое сопротивление при трении деталей. Причем это качество остается неизменным при перепаде температур. Поэтому с его использованием изготавливаются самые различные детали двигателей и других подвижных механизмов.

История

Считается, что первый фторопласт был получен в начале 20 века в США, однако достоверных сведений о методе производства, химической формулы и свойствах этого вещества в литературе не приводится. В СССР фторполимеры впервые поступили из-за рубежа в период второй мировой войны. После нее было оборудовано первое отечественное производство этого полимера.

На сегодняшний день различные фторопласты в больших количествах используются в химической и строительной индустриях, машиностроении, медицинской отрасли. Также фторсодержащие полимеры применяют для выпуска высокотехнологичных волокон и специальных тканей. Наиболее часто используемым типов фторопласта считается политетрафторэтилен (ПТФЭ) или фторопласт-4, который также называют коммерческими марками: тефлон, галлон, гостафлон, флюон и т.д.

Производство политетрафторэтилена

Политетрафторэтилен получают в виде рыхлого волокнистого порошка или белой, либо желтоватой непрозрачной водной суспензии, из которой при необходимости осаждают тонкодисперсный порошок полимера с частицами размером 0,1—0,3 мкм.

Волокнистый политетрафторэтилен

Полимеризацию тетрафторэтилена обычно осуществляют в водной среде, без применения эмульгаторов. Процесс проводят в автоклаве из нержавеющей стали, рассчитанном на давление не менее 9,81 МПа, снабженном якорной мешалкой, системой обогрева и охлаждения.

Автоклав предварительно продувают азотом, не содержащим кислорода, затем в него загружают воду и инициатор.

Ниже приведена норма загрузки компонентов (в массовых частях):

  • Тетрафторэтилен – 30
  • Вода дистиллированная – 100
  • Персульфат аммония – 0,2
  • Бура -0,5

По окончании полимеризации автоклав охлаждают, не вступивший в реакцию мономер сдувают азотом и содержимое автоклава направляют на центрифугу. После отделения полимера от жидкой фазы его измельчают, многократно промывают горячей водой и сушат при 120—150 °С.

Технологическая схема процесса получения политетрафторэтилена приведена на рисунке 1.

Тетрафторэтилен из мерника-испарителя 1 поступает в реактор-полимеризатор 3, предварительно обескислороженный и заполненный до необходимого объема дистиллированной деаэрированной водой из мерника 2. Перед подачей мономера в реакторе растворяют инициатор — персульфат аммония. Реактор охлаждают рассолом до температуры — 2—4°С и при давлении 1,47— 1,96 МПа начинают полимеризацию. Если после загрузки мономера полимеризация не начинается, то в реактор постепенно малыми порциями вводят активатор процесса — 1 % -ную соляную кислоту. Введение активатора прекращают после начала повышения температуры в реакторе.

Полимеризацию заканчивают по достижении температуры реакционной смеси 60—70 °С и при уменьшении давления в реакторе до атмосферного. Затем реакционная масса самотеком поступает в приемник суспензии 5, где удаляется маточник, а суспензия политетрафторэтилена с частью маточника, при перемешивании насосом передается в приемник пульпы 6. Далее включается в работу система репульпатор 7 — коллоидная мельница 8, в которой производится непрерывная многократная отмывка и размол частиц полимера в суспензии. Соотношение твердой и жидкой фазы в репульпаторе составляет 1 : 5. Влажный продукт поступает в пневматическую сушилку 9 (температура сушки полимера 120 °С). Сухой политетрафторэтилен рассеивают на фракции с разной степенью дисперсности и передают на упаковку.

Дисперсный политетрафторэтилен

Дисперсный политетрафторэтилен получают полимеризацией тетрафторэтилена в водной среде в присутствии эмульгаторов — солей перфторкарбоновых или моногидроперфторкарбоновых кислот. В качестве инициатора применяют пероксид янтарной кислоты. Процесс проводят в автоклаве с мешалкой при 55— 70 °С и давлении 0,34—2,45 МПа. В результате полимеризации образуется полимер с частицами шарообразной формы. Полученную водную дисперсию концентрируют или выделяют из нее полимер в виде порошка. При получении водной суспензии, содержащей 50—60% полимера, в нее вводят 9—12% поверхностно-активных веществ для предотвращения коагуляции частичек полимера.

Дисперсный политетрафторэтилен (фторопласт-4Д, или фторлон-4Д) выпускается в виде тонкодисперсного порошка (от 0,1 до 1 мкм), водной суспензии, содержащей 50—60% полимера, и суспензии, содержащей 58—65% полимера (для изготовления волокна).

Виды фторопластов

Применяется несколько основных марок фторполимеров, отличающихся по химическому строению макромолекул полимера и по свойствам. Ниже представлены самые популярные виды фторопластов и их основные особенности.

Фторопласт-2 (PVDF, химическое наименование — поливиниленфторид). Обладает хорошей прочностью, упругостью и высокой химической стойкостью. Кристаллизующийся материал с температурой плавления от 135 до 180 градусов С и температурой стеклования от минус 42 до минус 25 градусов С.

Фторопласт-3 (химическое наименование — политрифторхлорэтилен). Обладает хорошей прочностью и твердостью, имеет основные характеристики термопласта – довольно легко переходит в высокоэластическое состояние, плавится и формуется при нагревании. При этом обладает хорошей стойкостью к низким температурам.

Фторопласт-4 (химическое наименование — политетрафторэтилен). Наиболее известный из фторопластов. Обладает самой высокой плотностью среди рассматриваемой группы фторполимеров. Ф-4 стоек к воздействию высоких температур вплоть до 260 градусов С. Также фторопаст-4 и его модификации Ф-4ПН, Ф-4О, Ф-4Д и т.д. обладают отличной гидрофобностью и низкой пористостью.

Фторопласт-30 (ECTFE, PE-CTFE, E-CTFE, E/CTFE, сополимер трифторэтилена и этилена). Кристаллизующийся материал с температурой плавления около 240 градусов С. По характеристикам напоминает Ф-3.

Фторопласт-40 (ETFE, E/TFE, сополимер тетрафторэтилена и этилена). По своим данным похож на фторопласт-4. Материал стоек к действию химикатов, в том числе сильных, устойчив к ультрафиолету, непожароопасен.

Коэффициент расширения

По этому параметру фторопласт Ф4 характеристики также имеет просто отличные. Однако коэффициент его расширения изменяется в зависимости от температуры. Как именно, показано в таблице.

Температура (С)Коэффициент расширения
От -60 до -108х10-5
До +2025х10-5
До +5011х10-5
От +100 до +120Постепенно возрастает до 10х15-5
От +200 до +210Возрастает до 21х10-5

Свойства фторопластов

Фторопласты, как было сказано выше, могут обладать широкой гаммой различных особенностей и предстать как в виде пластмасс различного вида, так и в виде термоэластопластов. По отношению к растворителям они могут быть как растворимыми, так и нерастворимыми, набухающими или ненабухающими полимерами.

Применение рассматриваемых материалов обусловлено комплексом ценным свойств, которым обладают те или иные марки. Среди таких полезных особенностей фторопластов нужно отметить крайне высокую химическую стойкость, теплостойкость и морозостойкость. Кроме того, многие фторполимеры обладают очень низким коэффициентам трения, что незаменимо при применении в узлах и механизмах, а также отличные диэлектрические характеристики при различных условиях и совсем небольшое водопоглощение.

Фторопласты также обладают рядом недостатков, среди которых невысокая прочность в сравнении с инженерными или конструкционными термопластичными полимерами, высокую степень ползучести этих материалов. Кроме того, не нужно забывать, что подавляющее число фторполимеров очень дороги.

Рекристаллизация

Как уже упоминалось, одним из недостатков, которыми обладает фторопласт (технические характеристики которого в целом неплохие), является достаточно высокая степень холодной текучести. На практике это выражается в изменении формы изготовленных из него изделий при повышенном давлении. Если они используются при не слишком высоких температурах – от +80 до +100 градусов С, нагрузка на них не должна быть более 10 кг/м2. При большем давлении на изделии будут оставаться заметные деформации. С повышением температуры должна снижаться и нагрузка.

При сильном давлении (100-200 кг/м2) образец, изготовленный из фторопласта, может быть раздавлен в пластину с уменьшением толщины в 3-5 раз в зависимости от температуры. При деформациях этого материала обычно не происходит его растрескивания и не возникает никаких других повреждений.

В таблице ниже можно посмотреть, какие имеет в этом плане фторопласт технические характеристики (сжатие при определенных нагрузках).

Температура (С)Нагрузка кгс/см2Степень деформации (%)Коэффициент
1 сутки4 сутки
20336.006.250.03
20213.053.190.032

Можно применять фоторопласт для изготовления деталей, используемых и при большем, чем 30 кг/м2, давлении. Однако в этом случае конструкция узлов сопряжения в изделии должна быть максимально плотной. Не допускается присутствие в ней полостей или значительных зазоров. В этом случае фторопласту будет просто некуда вытечь. Материал фторопласт – не слишком эластичный. Поэтому для того, чтобы добиться плотного прилегания, в него при производстве добавляют резину. Иногда в узлах примыкания используют также специальные пружинные компенсаторы.

Применение

Описанные выше свойства фторопластов сделали их незаменимыми материалами для многих индустрий и применений. Мировой выпуск и использование фторсодержащих пластиков, полуфабрикатов и изделий из них постоянно растет, а количество типов применений увеличивается.

Из фторопластов производят, в том числе, широкий ассортимент продуктов со специальными свойствами, например:

— изделия, способные выдержать радиационное облучение в течение долгого времени;

— особопрочные волокна, по некоторым характеристикам превосходящие прочностные качества аналогов из высоколегированных сталей;

— покрытия с высокой стойкостью к коррозии почти непроницаемые для воды и прочих коррозионных агентов и действию атмосферных факторов;

— пленки с недостижимыми для других пластмасс и неполимерных материалов показателями морозостойкости и диэлектрическими характеристиками;

— каучуки для использования в критических условиях.

Рис.2. ФУМ-лента и нить – популярнейшие уплотнительные материалы

Наиболее распространенные фторопластики применяются следующим образом:

Фторопласт-2 применяется, в частности, для производства трубопроводов и сосудов для хранения химикатов. Свойства фторопласта-3 дают возможность использовать его как компонент антикоррозийных покрытий. Самый распространенный материал фторопласт-4 используют в уплотнениях, в том числе строительных, фрикционных деталях, а также в медицине, фармацевтике, энергетике, станко-, автомобиле- и самолетостроении. Знамениты антипригарные покрытия из Ф-4 под названием «тефлон» в пищевой промышленности (на сковородах и прочей посуде), кроме того в той же индустрии он используется для нанесения на трубы и насосов по транспортировке пищевых жидкостей.

Слабые стороны

Как и любой другой материал, фторопласт имеет некоторые особенности, ограничивающие его применение и создающие сложности в работе с ним. В частности, известно, что стойкость к износу тефлону свойственна относительно невысокая. Если соединение нагревают до температуры 300 градусов по школе Цельсия и выше, из него выделяются летучие компоненты, негативно влияющие на живые организмы. Также фторопласт характеризуется повышенными показателями холодной текучести и плотности, из-за чего относится к категории тяжелых полимеров.

Фторопласт был изобретен относительно недавно, но, несмотря на свои недостатки, стал совершенно незаменимым сырьем для самых отраслей промышленности. Невозможно представить себе развитие цивилизации до текущего уровня без использования тефлона. Ряд отраслей просто не имеют альтернативного фторопласту материала.

Экология и воздействие на здоровье

Все наиболее употребляемые марки фторопласты полностью безопасны для человека и других живых организмов. Помимо этого, известны свойства фтополимеров превосходно совмещаться с живыми тканями, в том числе не давать иммунологических реакций у человека. Такие характеристики фторопластов открывает им дорогу как материалам, пригодным для изготовления медицинских протезов и имплантов.

Также фторопласты, особенно Ф-4, активно применяются в стоматологии, сердечно-сосудистой хирургии и прочих направлениях медицины. Из них изготавливают искусственные клапаны сердца и кровеносные сосуды. Всё больше полимер замещает дорогостоящий титан, использующийся ранее для производства протезов в большинстве случаев. Применения фторопласта в медицине все время расширяются.

С точки зрения экологии рассматриваемые пластики не очень отличаются от прочих полимеров. Химические свойства фторопластов говорят об их еще большей инертности, чем, например, у полиолефинов. С точки зрения химического загрязнения, они не приносят окружающей среде никакого вреда. Проблема загрязнения природы и прежде всего водных ресурсов фторполимерами также остро не стоит, ввиду небольшого объема производства фторопластов по сравнению с крупнотоннажными полимерами.

Вторичная переработка таких полимеров также затруднена не только по причине их трудной перерабатываемости, но и из-за фактора, описанного выше. Затруднительно собрать и отсортировать достаточное большое для вторичной переработки количество фторопласта, однако работы в этом направлении ведутся и на рынке уже присутствуют различные марки вторичных фторопластов и изделия из них.

Фармацевтическая отрасль и медицина


В этой сфере важнее всего химическая инертность тефлона. Он не взаимодействует с биологическими жидкостями и перерабатываемым фармацевтическим сырьем, не выделяет вредных веществ и не вызывает отторжения, даже если длительно находится в организме человека.

Способы и технологии применения фторопласта:

  • Как и в случае с химической промышленностью, его используют как материал для создания конструкционных элементов, уплотнителей и защитных покрытий в производственном оборудовании, емкостях для хранения и транспортировки фармацевтического сырья и продукции.
  • Широко применяются тефлоновые контейнеры для хранения крови и плазмы, а также элементы систем переливания крови и оборудования для диализа. Реже материал используют для упаковки лекарств.
  • Из тефлона изготавливают протезы. Самые популярные области их применения – хирургия, кардиология, стоматология, офтальмология. В кардиологии это гибкие искусственные сосуды, сердечные клапаны и стимуляторы, в хирургии – элементы костей и суставов, которые ранее изготавливали из титана. Фторопласт имеет ряд преимуществ перед титановыми протезами. Производятся и хирургические шовные материалы из тефлона. В стоматологии полимер в виде мембран применяют в технологиях направленной костной регенерации, в пластической хирургии – для восстановления носовой перегородки.

Материал PTFE- технические свойства

В производстве важен прочный материал, который не будет вступать в реакцию с другими веществами, проводить ток и промокать. Такими характеристиками обладает PTFE.


Определение

PTFE, или политетрафторэтилен – изоляционный и утеплительный материал для производства РТИ, который отличается выгодными техническими свойствами. Он также известен как фторопласт-4 и тефлон. При отсутствии добавок представляет собой белый прочный материал. PTFE используется при очень низких и высоких температурах и проявляет устойчивость к влиянию жидкости и химических веществ. В его состав входит цепочка углеродов, которая защищена атомами фтора. Из-за этого материал не взаимодействует с другими веществами и пригоден для использования в пищевой продукции. Уплотнение PTFE не горит, не изнашивается, не проводит электричество и сохраняет тепло.

Технические характеристики материала PTFE

Политетрафторэтилен широко используется во всех отраслях промышленности благодаря своим техническим характеристикам:

  • инертность – отсутствие взаимодействия с химическими элементами;
  • безопасность и нетоксичность – возможность использования в пищевой промышленности;
  • электроизоляция – непроводимость тока;
  • гидро- и олеофобность – непроницаемость любой жидкости и маслянистых веществ;
  • износостойкость – сопротивление солнечным лучам, атмосферным осадкам и трению;
  • негорючесть – отсутствие воспламенения при высоких температурах и контакте с открытым огнем;
  • теплоизоляция – сохранение стабильной температуры;
  • податливость – легкость обработки и придания формы.

Для улучшения технических характеристик материал PTFE может использоваться с добавлением других веществ, например, угольного кокса, сажи, стекловолокна. Это уплотняет его структуру и увеличивает сопротивляемость нагрузкам и механическому воздействию. При этом он может становится прозрачным, цветным, более эластичным.

Использование

Химический состав фторопласта-4 позволяет использовать его универсальные свойства в легкой и тяжелой промышленности, строительстве, медицине. В России он распространен в следующих отраслях производства.

    1. Нефтяная промышленность. В добыче нефти и газа используются трубки, втулки, пластины из PTFE. Его применение возможно благодаря устойчивости к воздействию маслянистых веществ и инертности. Негорючесть позволяет также использовать его как изоляционный материал.
    2. Электроэнергетика. Ленты, пленки и трубки используются в качестве изоляции благодаря непроводимости тока и невоспламеняемости.
    3. Медицина и фармакология. Изделия из PTFE применяются в этой отрасли благодаря легкости их стерилизации и очистки и отсутствию взаимодействия с биологическим материалом.
    4. Пищевая промышленность. Готовая продукция и пластины используются из-за нетоксичности, гидрофобности и нейтрального белого цвета.
    5. Машиностроение. Трубки, втулки и пластины из фторопласта-4 применяются благодаря высокой устойчивости к трению.
    6. Строительство. В этой отрасли материал уплотнения PTFE применяется из-за способности к теплоизоляции, устойчивости к осадкам и воздействию УФ-лучей, гибкости и пластичности. Чаще всего он используется как утеплитель для жилых и промышленных помещений.

Изделия из политетрафторэтилена применяются также в станкостроении, атомной энергетике, авиапромышленности, мостостроении.

Виды продукции

Из фторопласта-4 изготавливаются следующие изделия:

      • утеплительные листы и пластины;
      • прокладочные ленты;
      • прессованные, тонкостенные, экспандированные стержни и трубки;
      • уплотнительные материалы разных форм и размеров;
      • изделия по индивидуально разработанным чертежам.

      PTFE – материал, который отличается уникальным химическим составом, делающим его прочным и безопасным. Он используется во многих отраслях: от нефтедобычи до пищевой промышленности.

      В строительстве он применяется в качестве утеплительного и изоляционного материала.

      Фторопласт — свойства, модификации, применение «ЛАБАРА-РУС»

      Пластмассы с содержанием фтора, получаемые путем полимеризации тетрафторэтилена, объединяются единым названием – фторопласт. Результат синтеза такого вещества – белый, легко образующий комки порошок. После его прессования и спекания при высокой температуре получается исходная заготовка или готовое изделие. Фторопласт выпускается в нескольких видах: листового материала, стержней, трубок или втулок.

      Наибольшее распространение получила модификация этого вещества с техническим названием фторопласт-4. Широко известны его зарубежные аналоги под различными торговыми марками:

      • флюон в Великобритании,
      • гостафлон в Германии,
      • тефлон и галон в США,
      • гафлон или сорефлон во Франции.

      Свойства

      Выпускается несколько модификаций фторопластов, имеющих различные физико-химические параметры. Однако все они обладают следующими уникальными свойствами:

      • устойчивы к любым химическим средам;
      • отличаются низким коэффициентом трения и высоким сцеплением с поверхностями других материалов;
      • термостойкостью. При изменении температуры в пределах от -70оС до +270оС значения гибкости и эластичности материала практически не меняются;
      • низким коэффициентом поверхностного натяжения;
      • устойчивы к действию электрического тока и огня. Фторопласт практически не поддается горению, а только обугливается. При этом процесс полностью прекращается, если извлечь материал из огня;
      • стабильны к пищевым средам;
      • устойчивостью к линейным деформациям даже при высоких температурах;
      • легкостью технологической обработки материала: сверления, шлифования, фрезерования и обтачивания.

      Виды

      Охарактеризуем кратко основные виды фторопласта:

      • поливиниленфторид (Ф-2). Свойства: высокая прочность, упругость, легко перерабатывается. Применение: трубопроводы, емкости под агрессивные жидкости;
      • политрифторхлоридэтилен (Ф-3) и его модифицированная версия Ф-3М. Свойства: легко поддается формованию литьем и прессованием, несмотря на твердость и прочность. Применяется в качестве антикоррозийного покрытия;
      • политетрафторэтилен (Ф-4). Отличается высокой плотностью и гидрофобностью, трудногорючий, устойчив к температурным перепадам. Из него изготавливаютсяизделия повышенной прочности. В свою очередь, Ф-4 имеет разновидности: Ф-4ПН, Ф-4О, Ф-4Д, Ф-4А, Ф-4НТD.

      Применение

      Область применения фторопласта охватывает различные сферы:

      • медицину: протезы, сердечные клапаны, упаковки;
      • машиностроение: поршневые кольца, сальники, подшипники;
      • радиотехнику и электротехнику: выключатели, элементы реле, печатные платы;
      • легкую промышленность: спортивная одежда, обувь;
      • химическую промышленность: лабораторная посуда, трубопроводы;
      • пищевую промышленность: антипригарное покрытие для посуды, контейнеры, формы для выпечки.

      Фторопластовые основы | Fluorogistx

      Что такое фторопласты?

      Фторопласты представляют собой полимеры на основе фторуглеродов с несколькими прочными углерод-фтористыми связями. Они представляют собой семейство высокопроизводительных «суперпластиков», характеризующихся большой прочностью, универсальностью, долговечностью, выдающимися электрическими свойствами и необычайно высокой устойчивостью к химическим веществам и теплу, низким дымообразованием и воспламеняемостью. ПТФЭ является наиболее известным представителем этого семейства и одним из самых гладких и прочных материалов.

      Фторполимеры, вероятно, наиболее известны благодаря их использованию в качестве покрытия для посуды с антипригарным покрытием или для изоляции проводов и кабелей, а также для сотен других важных применений, которые необходимы в современной жизни. Они являются неотъемлемой частью чистой окружающей среды, глобализированного и взаимосвязанного мира, а также безопасности и защищенности семей, работников и общества.

      Что умеют фторопластовые изделия?

      Фторопласты обеспечивают спасение жизней и снижают риск возгорания при использовании для изоляции проводов и кабелей, проложенных в офисных потолках.Они защищают рабочих от агрессивных, щелочных или кислотных химикатов при использовании в качестве покрытия на защитной одежде и необходимы для производства прочных огнестойких тканей. Они защищают окружающую среду при использовании в солнечных коллекторах, поверхностных покрытиях для защиты от граффити, а также в системах контроля загрязнения и альтернативных источниках энергии. Фторопласты сохраняют связь с миром благодаря качествам, полезным для кабелей передачи данных, а также повышают электрическую безопасность кабельных разъемов, кабельных оболочек, автоматических выключателей, кабелей с подогревом, дистанционных изоляторов и трубок.Уникальные свойства фторопластов позволяют предлагать множество различных решений во все более сложном мире.

      Как перерабатываются фторопласты?

       Фторопласты Chemours перерабатываются различными способами, все из которых зависят от предполагаемого применения, конечного использования или желаемых свойств. Примеры включают: высокую диэлектрическую прочность, низкий коэффициент трения и устойчивость к чрезвычайно высоким температурам. Несколько методов обработки фторопластов зависят от конкретных применений и требований к свойствам конечного использования.

      • Экструзия — Для высокопроизводительных проводов и кабелей, пленок и листов, труб, шлангов, труб.
      • Литье — Для ротационного литья подкладок, литья под давлением сложных форм, деталей машин, трансферного и автоматического литья.
      • Покрытия — Для промышленных тканей и металлов.

      Тефлоновые фторопласты обеспечивают высокую точность измерений в трехосных кабелях

      • Очень хорошие электрические свойства благодаря сочетанию двух тефлоновых фторопластовых марок
      • ПТФЭ пленка с высокой проводимостью для обвязки
      • Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена для изоляции и оболочек

      Компания Chemours объявила о том, что HEW-Kabel, Випперфюрт, Германия, использует тефлоновые фторопласты от Chemours для триаксиальных кабелей, используемых в измерительных устройствах с очень высокой точностью измерения в нанометровом диапазоне.

      Очень хорошие электрические свойства благодаря сочетанию двух марок тефлона и фторопласта

      .

      Емкостные датчики от Micro-Epsilon, Ортенбург, Германия, предназначены для бесконтактных измерений пути, расстояния и положения и обеспечивают очень высокую точность и стабильность. Чтобы измерения не мешали внешним воздействиям, используются специальные триаксиальные кабели фирмы HEW-Kabel. Благодаря своей структуре и сочетанию двух типов тефлона и фторопласта эти кабели обладают очень хорошими электрическими свойствами, такими как чрезвычайно низкое шумовое напряжение.Таким образом, они способствуют высокой точности измерения до 0,2 нм, что примерно соответствует диаметру атома цезия. Типичные области применения включают автоматизацию, в частности полупроводниковую технологию и фотолитографию.

      ПТФЭ пленка с высокой проводимостью для обвязки

      Особенностью этих кабелей является бандаж. Компания HEW-Kabel разработала для этого собственную пленку из ПТФЭ с высокой проводимостью, поскольку обычные пленки, представленные на рынке, не обладали необходимым качеством в сочетании с высокой проводимостью.В качестве основного материала используется Teflon 669N X от Chemours. Основными причинами выбора этого материала были его хорошие рецептурные и технологические свойства. Материал также имеет хорошие механические свойства даже при высоком содержании проводящих добавок и может быть удален механически.

      Сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена для изоляции и оболочек

      Для изоляции и обшивки HEW-Kabel использует фторопласт Teflon FEP 100 X, экструдируемый из расплава сополимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена.Материал не содержит добавок, обладает очень высокой химической стойкостью и температурной стабильностью, хорошими электрическими свойствами и относительно низкой диэлектрической проницаемостью. Он также имеет низкое газовыделение, что особенно важно для применений в вакууме или чистых помещениях. Благодаря хорошим технологическим свойствам этого сорта тефлона можно производить изоляционные и диэлектрические слои с малой толщиной стенок и очень малыми диаметрами.

      Чрезвычайно низкая воспламеняемость

      Оба тефлона также обладают чрезвычайно низкой горючестью.Триаксиальные кабели, изготовленные из них, классифицируются по UL 444 по высшей категории пожарной безопасности CMP (CMP = коммуникационный пленум). Они известны своей очень высокой огнестойкостью и низким выделением дыма.

      Применение: измерительные приборы с очень высокой точностью измерения

      Одним из примеров применения емкостных датчиков от Micro-Epsilon является система измерения толщины кремниевых пластин для производства фотогальванических элементов или полупроводников.Пластины измеряют по их клиновидности и плоскостности. После распиловки пластины подвергаются сложной стадии механической обработки для достижения оптимальной плоскостности. С полупроводниковыми пластинами толщиной, например, 900 мкм, плоскостность должна быть в диапазоне менее 5 нм. В ходе различных этапов обработки, от притирки и травления до полировки, пластины необходимо проверять несколько раз.

      Последние достижения в области материалов | Высокоэффективные полимеры для изоляции авиационных проводов: текущее использование и перспективы на будущее

      Открытый доступ Рассмотрение

      Джеральд Лопес *

      SAFRAN Tech — Департамент материалов и процессов, Rue des jeunes bois, Châteaufort CS 80112, 78772 Magny les Hameaux, Франция

      Корреспонденция: Джеральд Лопес

      Академический редактор: Хоссейн Хоссейнхани

      Получено:  25 ноября 2020 г. | Принято:  02 февраля 2021 г. | Опубликовано: 25 февраля 2021 г.

      Недавний прогресс в материалах 2021 , Том 3, Выпуск 1, doi:10.21926/об/мин.2101005

      Рекомендуемое цитирование: Лопес Г. Высокоэффективные полимеры для изоляции авиационных проводов: текущее использование и перспективы на будущее. Последние достижения в области материалов 2021 ;3(1):15; дои: 10.21926/об/мин.2101005.

      © 2021 авторами. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons by Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии правильного цитирования оригинальной работы.

      Аннотация

      Полимеры, такие как полиимиды и фторполимеры, широко используются для изоляции авиационных проводов. Они подвергаются воздействию различных меняющихся факторов, таких как температура, давление, влажность, вибрация, истирание и т. д. Грядущая электрификация потенциально может увеличить спрос на эти системы. Действительно, это надвигающееся развитие технологий раздвигает границы обычно используемых проводов. Уменьшение размеров систем и повышение производительности является насущной потребностью.Для эффективной эксплуатации самолетов требуется новое поколение изоляционных материалов, способных выдерживать более высокие температуры и напряжения непрерывного использования. Этот обзор направлен на то, чтобы предоставить сообществу полимеров ключи к решению такой важной промышленной проблемы.

      Графический реферат

      Ключевые слова

      Фторполимеры; полиимиды; изоляция; куртки; провода

      1. Введение

      Потребность в сокращении выбросов газов, оптимизации характеристик самолетов и снижении затрат на техническое обслуживание подтолкнула авиапромышленность к концепции «Больше электрических самолетов» (MEA) [ 1 ].

      Электроэнергетические системы все больше вытесняют пневматические, гидравлические и механические энергосистемы. Поддержание веса самолета в пределах его первоначальных спецификаций часто является проблемой, и грамм, сэкономленный на проводке, — это грамм, который можно использовать для увеличения полезной нагрузки и снижения расхода топлива. Более высокие токи избегаются из-за падения напряжения и веса. Следовательно, планируется использовать более высокие рабочие напряжения для разработки проводов следующего поколения.

      В 1936 году электрические системы эксплуатировались в 14.25 вольт постоянного тока (VDC). Рабочее напряжение было увеличено до 28 В постоянного тока в 1946 году. Наконец, системы переменного тока 115/200 вольт (В переменного тока) и 400 Гц стали обычно используемыми системами. В настоящее время самолеты разрабатываются с более электрической архитектурой [ 2 ]. Например, Boeing 787 работает с гибридной системой напряжения, состоящей из 235 В переменного тока, 115 В переменного тока, 28 В постоянного тока и ± 270 В постоянного тока, производя в два раза больше электроэнергии, чем те, которые использовались для работы предыдущих моделей [ 3 ].Потребляемая мощность B787 составляет почти 1 МВт, что вдвое больше, чем у B777 [ 3 ]. Таким образом, полимерные изоляционные материалы испытывают более высокие электрические нагрузки и эксплуатируются в жестких условиях. Это приводит к ряду технических проблем.

      Использование повышенных напряжений приводит к повышенному риску возникновения электрических разрядов, таких как газовый пробой, электрическая дуга и частичные разряды [ 4 ]. В настоящее время целевые напряжения остаются ниже 1000 В постоянного тока.Однако этот уровень напряжения потенциально может быть увеличен в будущем (согласно Международной электротехнической комиссии (IEC 60038), класс напряжения считается средним напряжением (MV) в диапазоне 1-45 кВ). Следовательно, высокий уровень напряжения может привести к преждевременному износу полимерных изоляционных материалов.

      Электроника, работающая при более высоких температурах, необходима для уменьшения габаритов, снижения веса и повышения эффективности. Это надвигающееся развитие технологии порождает повышенную концентрацию энергии и раздвигает границы допустимой силы тока обычно используемых проводов.Температура является важным фактором, влияющим на полимерные диэлектрики [ 5 ]. Например, объемное удельное сопротивление, отражающее электроизоляционную способность материала, уменьшается с повышением температуры. На диэлектрическую прочность существенное влияние оказывает температура: при повышении температуры диэлектрическая прочность значительно снижается. Механические свойства, такие как предел прочности при растяжении, изгиб и модули Юнга, также зависят от повышения температуры.

      2. Высокоэффективные полимеры, обычно используемые в качестве изоляционных материалов в авиационных проводах

      2.1 Полиимиды

      История полиимида (обычное торговое название Kapton®, разработанное компанией DuPont в Уилмингтоне, штат Делавэр, рис. 1) в качестве изоляционного материала для проводов уникальна. Изобретенный в 1955 году, он был быстро признан отличным изоляционным материалом, демонстрирующим исключительное сочетание термической стабильности, механической прочности и химической стойкости.Следовательно, производители изготовили ленту, которая была обернута вокруг проводника, чтобы создать изолированный провод. В 1970-х годах Kapton® быстро проник в области коммерческих и военных самолетов (и даже космических челноков). Однако популярность проводки Kapton® закончилась в начале 1980-х годов, когда военные США заметили, что пожары и аварии самолетов могут быть связаны с короткими замыканиями.

      Рисунок 1 Химическая структура Kapton®.

      Полиимид действительно участвовал в нескольких инцидентах с самолетами и на какое-то время стал угрозой для аэрокосмической промышленности.Полиимиды быстро разлагаются под воздействием тепла, влажности и механических нагрузок (рис. 2) [ 6 ].

      Рисунок 2 Поврежденные провода Kapton®.

      Некоторые полиимидные провода быстро разлагаются, что приводит к возникновению электрической дуги, что приводит к обугливанию полимера. По словам Армина Брюнинга из Lectromechanical Design Company, Kapton® взрывается во время отслеживания дуги и «вспышки», потому что « дуга вызывает температуру 5000 °C, и в этих условиях углерод испаряется, а свободный водород высвобождается. ” [ 7 ].

      В начале 90-х угроза Kapton® была общепризнанной, и проводов на основе полиимида стали опасаться. В 1992 году ВМС США запретили использование полиимидных проводов в самолетах. Производители оригинального оборудования (OEM) начали искать альтернативы проводам с полиимидной изоляцией. Они не хотели идти на компромисс с выдающимися механическими характеристиками, демонстрируемыми Kapton®. Чтобы уменьшить воздействие воды и авиационных жидкостей на полиимидную изоляцию, полиимиды были соединены с верхним слоем PTFE Teflon® для изготовления проводов, чтобы уменьшить угрозы, связанные с отслеживанием дуги.

      В конце 90-х годов компания Airbus начала использовать Kapton® с тефлоновым покрытием, известным под общим названием «KT» (расшифровывается как Kapton®-Teflon®). Однако, по мнению некоторых специалистов, этот тип проволоки представляет собой « просто Kapton® с косметическим покрытием из тефлона, который используется только для целей маркировки и мало снижает склонность Kapton® к взрывоопасной дуге » [ 7 ]. Провод, известный как «TKT», был установлен на самолетах Boeing 757 и 737, выпущенных после 1992 года (рис. 3). По состоянию на середину 2006 года Airbus использует свою версию ТКТ.Это одни из немногих конструкционных типов проводов, которые хорошо работают в условиях высоких температур (до 260 °C).

      Рисунок 3 Провод ТКТ. Слева направо: медный сердечник, тефлон®, каптон®, тефлон®, оболочка из тефлона®.

      2.2 Фторопласты

      После случайного обнаружения в 1938 году политетрафторэтилена (PTFE, DuPont — теперь Chemours — торговая марка Teflon®) фторированные полимеры привлекли огромное внимание как высокоэффективные материалы.Фторированные полимеры представляют собой особый класс материалов, обладающих превосходными свойствами [ 8 ], такими как низкий коэффициент трения и низкое поверхностное натяжение, обусловленное низкими межмолекулярными силами. Действительно, ПТФЭ лишен постоянного дипольного момента из-за симметричного распределения зарядов (несмотря на полярный характер связи углерод-фтор, возникающий из-за высокой электроотрицательности фтора (шкала Полинга 3,98) по сравнению с углеродом (2,55)). Фторированные полимеры обладают отличной химической стойкостью, устойчивостью к высоким температурам и атмосферным воздействиям.Эти свойства можно объяснить стабильностью множественных связей углерод-фтор. Свойства низкой диэлектрической проницаемости, стабильности при высоких температурах, низкого влагопоглощения и низкого газовыделения делают фторированные полимеры хорошими кандидатами для использования в качестве изоляционных материалов.

      2.2.1 Политетрафторэтилен, ПТФЭ

      ПТФЭ представляет собой универсальный фторполимерный пластик, пригодный для широкого спектра применений [ 9 ]. ПТФЭ нерастворим в большинстве растворителей и практически химически инертен.Он термически стабилен при температуре непрерывного использования около 260 °C. Неспекшийся ПТФЭ имеет температуру плавления (T m ) 342 °C и степень кристалличности, колеблющуюся от 89% до 98%. После спекания T m изменяется примерно до 327 °C, а степень кристалличности колеблется от 38% до 53%, в зависимости от исследуемой марки ПТФЭ. ПТФЭ обладают высокой прочностью на изгиб, электрическим сопротивлением и диэлектрической прочностью, водоотталкивающими свойствами и низким коэффициентом трения.ПТФЭ обычно имеет высокую молекулярную массу, что помогает достичь удовлетворительных механических свойств. Из-за высокой вязкости расплава процесс изготовления деталей из ПТФЭ отличается от процесса изготовления обычных полимеров, перерабатываемых в расплаве (, т.е. , литье под давлением и экструзия). ПТФЭ не выдерживает излучения высокой энергии и обладает низкой износостойкостью и стойкостью к истиранию [ 10 ]. Чтобы решить эту проблему, в ПТФЭ добавляют различные наполнители.

      ПТФЭ материалы с добавлением наполнителя .ПТФЭ имеет низкий коэффициент трения (µ<0,2, даже в условиях сухого скольжения). При скоростях скольжения выше 8x10 –3 м/с при комнатной температуре он проявляет высокую скорость износа (10 –3 мм 3 /Нм) [ 11 , 12 ] и образует большое количество пластин. как мусор [ 13 ]. Добавление микро- или наноразмерных наполнителей потенциально может привести к снижению скорости износа композитов [ 14 , 15 ]. Добавление наполнителя может изменить такие характеристики, как сопротивление истиранию, сопротивление ползучести, теплопроводность и коэффициент линейного расширения [ 16 ].Добавление некоторых наполнителей делает ПТФЭ черным или темно-коричневым (рис. 4) [ 17 ].

      Рис. 4 Композиты с ПТФЭ-наполнителем после спекания. Воспроизведено с разрешения из литературного отчета [ 17 ]. Copyright 2015, IJSRP INC.

      Природа стекловолокна не оказывает существенного влияния на химические и электрические свойства. Тем не менее, композиты стекловолокна-ПТФЭ демонстрируют примерно вдвое большее сопротивление ползучести при сжатии и примерно в 1000 раз лучшую стойкость к истиранию, чем чистый ПТФЭ [ 18 ].В качестве наполнителя ПТФЭ широко используется аморфный углерод [ 19 ]. Композиты ПТФЭ-углерод обладают повышенным сопротивлением ползучести, твердостью и теплопроводностью. Кроме того, композиты ПТФЭ-графит обладают превосходными износостойкими характеристиками. Углеродсодержащие композиты из ПТФЭ обладают электропроводностью и поэтому являются антистатическими. Слюды представляют собой легкие и гибкие силикаты с мягким листом. Во время обработки композитов ПТФЭ-слюда частицы выравниваются перпендикулярно направлению прессования, что приводит к уменьшению усадки и теплового расширения.Однако прочностные характеристики остаются низкими. Композиты Quadrant EPP Fluorosint® PTFE-слюда демонстрируют улучшенную несущую способность и более низкий коэффициент теплового расширения по сравнению с PTFE [ 20 ]. Высокая загрузка бронзового наполнителя в ПТФЭ приводит к формированию композитов с повышенной теплопроводностью и сопротивлением ползучести [ 21 ]. Бронза имеет свойство окисляться; таким образом, приводя к некоторому обесцвечиванию. Однако это не влияет на конечные свойства материалов.Однако ПТФЭ с бронзовым наполнителем не подходят для использования в электроприборах (они чувствительны к химическим веществам). Композиты ПТФЭ-фторид кальция особенно подходят для применения в условиях плавиковой кислоты и сильных щелочей [ 22 ]. Композиты из ПТФЭ, наполненные дисульфидом молибдена, обладают улучшенной твердостью, жесткостью и меньшим трением. На электрические свойства ПТФЭ это не оказывает существенного влияния [ 23 ]. MoS 2 обычно используется в небольших количествах в сочетании с другими наполнителями.Оксид алюминия является превосходным электрическим изолятором, который улучшает механические свойства композитов PTFE и делает их подходящими для высоковольтных применений. Тем не менее, твердость Al 2 O 3 ухудшает обработку спеченных деталей [ 24 ]. ПТФЭ с добавлением смолы на основе ароматического полиэфира обладает улучшенными механическими свойствами, такими как сжатие и изгиб [ 25 ]. Композиты полиимиды-ПТФЭ имеют очень низкий коэффициент трения [ 26 ].Это делает их подходящими кандидатами для работы всухую. Тем не менее стоимость работы с этим композитом выше, чем со всеми другими ПТФЭ-композитами.

      2.2.2 Этилен Тетрафторэтилен, ЭТФЭ

      ETFE (этилентетрафторэтилен), обычно называемый Tefzel®, представляет собой сополимер этилена (Е) и тетрафторэтилена (ТФЭ). ETFE часто используется в изоляции проводов для летного оборудования. По сравнению с ПТФЭ он обладает повышенной ударной вязкостью, стойкостью к истиранию и прорезанию.ЭТФЭ устойчив к радиации и обладает более высокой механической прочностью, чем другие фторполимеры. Tefzel® не имеет проблем ползучести, наблюдаемых в неправильно спеченном ПТФЭ. ЭТФЭ обрабатывается с использованием тех же методов, которые используются для разработки других термопластов (, например, , термосваривание, термоформование, ламинирование и высечка). На основе критерия 20 000 часов большинство марок рассчитаны на непрерывную работу при температуре 150 °C. Коррозия наблюдалась на проводах в мешках или в замкнутом пространстве [ 27 ].Карбонилдифторид, который выделяется в процессе производства, реагирует с влагой и приводит к образованию фтороводорода.

      Преимущество

      ETFE состоит в том, что он сшит высокоэнергетическим излучением. Сшитый ЭТФЭ, также называемый XL-ЭТФЭ, может непрерывно использоваться при температуре 200 °C и демонстрирует повышенную прочность на растяжение и стойкость к старению. Компания Marmon Aerospace & Defense поставляет высокотемпературные провода с двойным изоляционным слоем из XL-ETFE [ 28 ].Эти провода устойчивы к топливу и смазочным маслам. Они механически прочны и не распространяют горение. Они выдерживают температурные испытания в диапазоне от холодного изгиба при –65 °C до старения при 300 °C в течение 7 часов.

      Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) сообщило, что XL-ETFE не соответствует критериям воспламеняемости в 30% кислорода. Действительно, XL-ETFE может производить значительное количество плотного токсичного дыма (плотность 96%+) при горении. Корпорация Grumman запретила его в 1982 году, а НАСА последовало его примеру в 1983 году [ 7 ].

      2.2.3 Перфторалкоксиполимер, PFA

      PFA представляет собой сополимер TFE и перфторалкилвинилового эфира, такого как перфторированный пропилвиниловый эфир (PPVE). Самая большая разница между PTFE и PFA заключается в том, что PFA можно перерабатывать в расплаве. PFA не может противостоять водопоглощению и атмосферным воздействиям, как PTFE. Однако он превосходит ПТФЭ с точки зрения устойчивости к солевому туману. PFA и PTFE имеют сходные диэлектрическую проницаемость и коэффициент рассеяния. PFA обладает значительно более высокой (в 3–4 раза) диэлектрической прочностью.При рабочих температурах оба материала демонстрируют идентичные свойства, но они отличаются текучестью на холоде (PFA лучше, чем PTFE) и устойчивостью к складыванию (PTFE лучше, чем PFA) [ 29 ].

      2.2.4 Фторированный этиленпропилен, FEP

      Фторированный этиленпропилен (FEP), также называемый Teflon® FEP, представляет собой сополимер гексафторпропилена (HFP) и TFE. Значения стойкости ФЭП и ПТФЭ к едким веществам сопоставимы. Однако FEP демонстрирует значительно более низкую температуру плавления по сравнению с PTFE и PFA.FEP демонстрирует такую ​​же диэлектрическую проницаемость, как PTFE и PFA. С точки зрения механической прочности ФЭП не может конкурировать с ПТФЭ в отношении многократного складывания. Тем не менее, FEP работает лучше, чем PTFE, когда речь идет о покрытиях, связанных с воздействием моющих средств [ 30 ].

      2.2.5 Сравнение свойств

      В таблице 1 приведены основные свойства широко используемых фторопластов, которые можно использовать для разработки авиационных проводов. Информация, содержащаяся здесь, представляет собой типичные значения, полученные из литературы/поставщиков.Данные, полученные из литературных отчетов, использовались только для целей сравнения.

      Таблица 1 Сравнение свойств PTFE, PFA, FEP и ETFE.

      Таблица 1 Сравнение свойств PTFE, PFA, FEP и ETFE.

       

      Стандарт

      ПТФЭ

      (CF 2 CF 2 ) нет

      ПФА

      (CF 2 CF 2 ) n -(CF 2 CF(OC 3 F 7 )) м

      ФЭП

      (CF 2 CF 2 ) n

      (CF 2 CF(CF 3 )) м

      ЭТФЭ

      (CF 2 CF 2 ) n

      (CH 2 CH 2 ) м

      Максимальный срок службы, 20 000 часов (°C)

      УЛ746

      260

      260

      205

      150

      Удельный вес

      (кг дм –3 )

      Д792

      2.15

      2,15

      2,15

      1,70

      Диэлектрическая проницаемость (10 6 Гц)

      Д1531

      2.1

      2.1

      2.1

      2,6

      Коэффициент рассеивания (10 6 Гц)

      Д150

      <0.0004

      0,0002

      0,0002

      0,007

      Диэлектрическая прочность (кВ мм –1 ), 0,25 мм

      Д149

      >20

      80

      80

      80

      Объемное удельное сопротивление (Ом см –1 )

      Д257

      10 18

      10 18

      10 18

      10 16

      Водопоглощение, 24 часа (%)

      Д570

      0.01

      0,03

      0,01

      0,03

      Предельный кислородный индекс (%)

      Д2863

      95

      95

      95

      30–36

      Воспламеняемость

      UL94

      В-0

      В-0

      В-0

      В-0

      Прочность на разрыв при растяжении (МПа)

      Д1708

      20–40

      27

      25–30

      45

      Удлинение (%)

      Д1708, Д638

      250–500

      300

      300

      200

      Импакт по Изоду (с надрезом), 23 °C (Дж м –1 )

      Д256

      160–190

      Без перерыва

      Без перерыва

      Без перерыва

      Модуль упругости при изгибе (МПа)

      Д790

      450–600

      700

      550–650

      1400

      Модуль упругости при растяжении (МПа)

      Д638

      350–550

      270–280

      350–500

      800–1300

      Температура плавления (°C)

      Д2236

      327

      305

      270

      260

      Теплопроводность

      (Вт·м –1 К –1 )

      С177

      0.24

      0,19

      0,25

      0,23

      КТР 10 –5 /°C

      (к.т.-60°С)

      Д696

      9–11

      11–13

      8–11

      9–11

      Дугостойкость (с)

      Д495

      300

      180

      300

      75

      Динамический коэф.трения

      Д3028

      0,05–0,15

      0,14–0,25

      0,14–0,25

      0,14–0,25

      2.2.6 Обернутые и экструдированные оболочки на основе фторполимеров

      Экструдированная проволока была пропущена через матрицу с пластиковой трубкой, экструдированной вокруг проволоки в виде цилиндра. Для намотанной проволоки пластик в виде ленточной формы был обернут вокруг проволоки и запаян.Испытания проводились компанией Lectromec. Результаты показали, что конструкции проводов с экструдированной изоляцией (AS22759/34, XL-ETFE) продемонстрировали лучшие характеристики, чем конструкции с обмоткой из ленты (конструкция AS22759/87 PTFE-полиимид). Спецификация AS22759 распространяется на одножильные электрические провода с фторполимерной изоляцией, изготовленные из проводников с покрытием Sn, Ag или Ni из меди или медного сплава. Фторополимерная изоляция этих проводов потенциально может быть изготовлена ​​из ПТФЭ, ФЭП, ПВДФ, ЭТФЭ или других фторполимерных смол [ 31 ].Конструкции, обмотанные лентой, содержат больше пустот; таким образом, способствуя возникновению частичных разрядов (рис. 5) [ 32 ].

      Рисунок 5 Обернутая оболочка и экструдированная оболочка на основе ПТФЭ.

      Более уместно сравнивать экструдированный и , обернутый лентой из ПТФЭ. По данным компании Druflon [ 33 ], в этом сопоставлении экструдированный ПТФЭ демонстрирует проблемы кольцевых трещин и осевых расколов. Эта компания производит втулки/трубки из ПТФЭ по методу «спекания с обмоткой лентой» (TWS) (рис. 6).Ленты из неспеченного ПТФЭ одинаковой толщины наматываются на оправку и спекаются. Несколько слоев лент сплавляются в однородный. После этого оправку удаляют, оставляя гильзу. Изоляция не выдавливается в зазоры между жилами проводов. Кроме того, молекулярная структура ПТФЭ Druflon-TWS предотвращает разрывы, что можно объяснить его биаксиальной ориентацией.

      Рис. 6 Метод оборачивания лентой и спекания (TWS).

      Процесс TWS сравним с процессом, предложенным У.Л. Gore & Associates [ 34 ]. Уилберт Ли Гор (1912–1986), работавший в период 1953–1957 годов в компании DuPont, проводил исследования в подвале своего дома. Сын Гора, Роберт (в то время еще второкурсник в колледже), предложил своему отцу взять неспеченную ленту из ПТФЭ и вставить ленты в зажимы каландров, по одной с каждой стороны, и сделать полосу проводки вместо того, чтобы пытаться контролировать подачу порошка в валки.Уилберт Гор был удивлен тем, что два куска экструдированной ленты из ПТФЭ плотно сцепились друг с другом и что полученная сборка не разорвалась на части в процессе спекания, для которого требовался нагрев значительно выше температуры расплава кристаллов ПТФЭ. Последующие диэлектрические испытания ламинированного ленточного кабеля, проведенные на следующий день, показали, что в результате этого процесса был получен электрически исправный кабель.

      В настоящее время при разработке проволоки следующего поколения компания Gore стремится объединить лучшие свойства существующих решений, не прибегая к: i) использованию ароматических углеводородов (которые вызывают недоверие из-за того, что они склонны к дуговому отслеживанию), и ii) увеличению толщины и масса.Основываясь на будущих потребностях, Gore уделяет особое внимание следующим ключевым характеристикам: i) пробой по напряжению и износостойкость, ii) (динамическая) стойкость к пробоям и iii) дугостойкость (влажная и сухая). Спецификации основаны на AS22759 ( , см. выше ), хотя конечной целью производительности являются «расширенные» спецификации JSWAG (JSWAG — группа действий по проводке совместных служб — совместный сервисный форум, предоставляющий улучшения в области безопасности, надежности, ремонтопригодности и готовности всех самолетов Министерства обороны путем улучшения электрических проводов и систем межсоединений (EWIS) и систем волоконно-оптических кабелей) [ 35 ].

      2.2.7 Коммерчески доступный высокотемпературный инженерный фторполимер

      В 2011 году компания DuPont выпустила новую смолу, перерабатываемую в расплаве при высоких температурах, получившую название ECCtreme® ECA (рис. 7) [ 36 , 37 ].

      Рисунок 7 Chemours находится в авангарде инноваций в области фторполимеров уже более 75 лет.

      Эта смола может работать при температуре выше давнего верхнего предела использования 260 °C. Верхний предел может быть увеличен на 40 °C.Эта особая особенность была достигнута после процесса эпитаксиальной сокристаллизации (ECC). Это явление характеризуется увеличением кристалличности по двум путям: i) рост сферолитов внутри кристаллической структуры и ii) соединение полимерных цепей конец к концу. Смола может быть легко переработана в формы, трубы или проволочные покрытия. Исходный состав состоит из сухой смеси ПФА и низкомолекулярного ПТФЭ, называемого микропорошком ПТФЭ [ 38 ].Используемый PFA может представлять собой сополимер TFE и перфторпропоксиэтилена (PPVE) с содержанием PPVE 4,2 мас.%. Концевые группы этого PFA представляют собой в основном карбоновые кислоты. Также присутствует небольшая доля карбонилфторидов. Микропорошок ПТФЭ, например, фторсодержащая добавка Zonyl®, представляет собой порошок со средним размером частиц 12 мкм. Обычно он состоит из по меньшей мере 20 мас.% Zonyl®. Два полимера смешивают всухую, а затем смешивают в расплаве. Компоненты PFA и фторсодержащие добавки кристаллизуются независимо (наблюдаются две температуры плавления).Тепловое старение твердофазной смеси вызывает эпитаксиальную сокристаллизацию, что приводит к единой температуре плавления.

      По сравнению с полностью и частично фторированными фторполимерами, эта смола демонстрирует следующие характеристики [ 38 ]: высокое сочетание термостойкости и химической стойкости, превосходная стойкость ПТФЭ к истиранию, отсутствие ухудшения свойств модуля при растяжении после почти двух лет постоянного воздействия до температуры 315 °C, диэлектрическая проницаемость аналогична диэлектрической проницаемости других перерабатываемых в расплаве перфторполимеров, а коэффициент рассеяния ниже, чем у стандартного PFA.97% его электрических свойств сохранились после 14 месяцев воздействия тепла при температуре 310 °C (на 10 градусов выше максимальной температуры использования). Улучшенная стойкость к проникновению газов (как углекислого газа, так и кислорода), повышенная стойкость к проникновению концентрированной HCl, стойкость к дымящейся серной и азотной кислотам, основаниям, агрессивным перекисям, антиоксидантам (применяется в высокотемпературных маслах) и метанолу (применяется в топливе). ) наблюдались. Детали, отлитые из смолы, не пострадали от воздействия пара высокого давления, общего врага многих фторполимеров.Однако сильные окисляющие кислоты, органические основания и сульфокислоты (в высоких концентрациях и вблизи их точек кипения) потенциально могут повлиять на свойства смолы.

      Компания Rubadue Wire Company выбрала фторопласт DuPont ECCtreme из-за его высокоэффективных характеристик [ 39 ]. Материалы проволоки с ЭКА-покрытием демонстрируют улучшенные характеристики при воздействии температур выше 280 °C. Их провода варьируются от AWG (американский калибр проводов) 8 до AWG 30, изготовлены из 27% никелированного медного проводника (одножильного или многожильного) и рассчитаны на 300 ° C и 600 В.Компания Zeus также разработала процессы экструзии теплоизолированных проводов ECCtreme® ECA [ 40 ].

      3. Окружающая среда самолета и надежность проводов

      Ограничения самолета:

      i) Электрика: проводимость, затухание, электромагнитные помехи (EMI)

      ii) Механические: Вибрация, истирание

      iii) Окружающая среда: температура, загрязнители

      iv) В зависимости от применения: наименьший вес, наименьший диаметр, критерии производительности

      Двумя наиболее важными факторами, которые следует учитывать при разработке авиационных приложений, являются безопасность и вес.Эксплуатационные расходы связаны с весом самолета. Таким образом, провода должны быть электрически и механически прочными. Они также не должны прибавлять самолету значительной массы. Идеальный кабель помогает достичь максимальной производительности при минимальном размере и минимальном весе.

      Экранирование кабеля также имеет решающее значение, так как возникают электромагнитные помехи (EMI). Разработка композиционных материалов для использования в конструкциях самолетов изменила электрические характеристики современных самолетов с точки зрения электромагнитных помех.Следовательно, необходимо улучшить экранирование на уровне пучка кабелей для защиты электронных систем.

      Механические нагрузки включают вибрацию, ускоряющие нагрузки и потенциальные повреждения во время установки и технического обслуживания. Перетирание проволоки может отрицательно сказаться на ее надежности. Это явление обычно вызвано трением проводов друг о друга или их крепления с течением времени.

      Окружающая среда самолета подвергает кабели воздействию загрязняющих веществ, таких как противообледенительные жидкости, гидравлические жидкости, чистящие растворы и вода.Такие загрязнения приводят к отслеживанию дуги [ 4 ], « явлению , при котором дуга между двумя или более проводами при возникновении будет поддерживаться через токопроводящий путь , образованный разрушением изоляции на измеримой длине » [ 41 ]. Сравнительный индекс отслеживания (CTI) обычно используется для измерения характеристик отслеживания дуги изоляционного материала (IEC 60112 [ 42 ], ASTM D368 [ 43 ]).

      Провода должны работать в широком диапазоне давлений ( e.грамм. , давление составляет 3,3 фунта на кв. дюйм на высоте 36 000 футов и 11,3 фунта на квадратный дюйм на высоте 7000 футов). Они также подвержены экстремальным колебаниям температуры из-за близости к горячим зонам на борту самолета. Когда полимеры подвергаются воздействию высоких температур, достаточно близких к T m и выше T g , происходит переупорядочение полимерных цепей, что приводит к усадке. Когда усадка превышает предел прочности при растяжении, появляются трещины. «Испытания на оправку» (MIL-W-22759) — это всесторонние испытания проволоки на устойчивость к растрескиванию под напряжением.Растрескивание под напряжением также может быть вызвано внешними и механическими воздействиями [ 44 ].

      90 104 Мили проводов находятся внутри жгутов проводов (, например, , примерно 330 миль в Airbus 380 и 140 миль весом около 3500 фунтов в Boeing 747), до которых часто трудно добраться. Наиболее частыми причинами электрических пожаров являются: (i) износ из-за старения и воздействия тепла, (ii) разрыв в результате механического воздействия, (iii) химическое загрязнение и (iv) разрывы изоляции, приводящие к обнажению металлических проводников. .

      Электрификация на горизонте является еще одним ограничением, которое следует учитывать, поскольку границы обычно используемых проводов значительно раздвинуты. Следовательно, требуется новое поколение изоляционных материалов, способных выдерживать более высокие температуры и напряжения при длительном использовании. Как упоминалось ранее, рабочее напряжение должно быть ниже 1000 В постоянного тока. Что касается температуры, типичная рабочая температура изоляционного материала должна находиться в диапазоне от −70 °C до +300 °C в течение как минимум 90 000 часов.Следовательно, низкая теплопроводность полимеров представляет собой технологический барьер, особенно для высокотемпературных применений [ 45 ].

      4. Теплопроводность

      Улучшенная теплопроводность требуется для отвода тепла, чтобы увеличить срок службы проводов. Сыпучие полимеры обычно обладают низкой теплопроводностью (0,1–0,5 Вт · м -1 К -1 ) из-за случайного расположения аморфных доменов, которое имеет тенденцию к локализации колебательных мод.

      За последние два десятилетия исследователи пришли к следующим выводам [ 45 ]:

      (i) Высокая плотность боковой цепи снижает теплопроводность. И наоборот, повышение прочности на растяжение и изгиб связей полимерной основы приводит к более высокой теплопроводности.

      (ii) Теплопроводность улучшается при низкой концентрации нанонаполнителя, но агрегация наполнителей может иметь противоположный эффект при дальнейшем увеличении концентрации.Однако при дальнейшем увеличении концентрации наполнителя теплопроводность может быть улучшена за счет образования сетей теплопередачи (что может быть связано с агрегацией наполнителей).

      (iii) Внутренняя трехмерная сеть трехмерных наполнителей, таких как углеродная пена, графеновая пена и расширенный графит, может помочь снизить теплопроводность без теплового контактного сопротивления.

      (iv) Композиты с двойным наполнителем потенциально могут демонстрировать более высокую теплопроводность, что может быть связано с эффектом моста между обеими сетками и пониженным термическим сопротивлением между наполнителями.

      (v) Влияние сшивающих узлов и водородных связей до сих пор неясно. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять эффект.

      5. Выводы

      В будущем электрические системы будут играть еще более важную роль в определении эффективности более электрических самолетов. Необходимо разработать новое поколение изоляционных материалов, способных выдерживать более высокие температуры и напряжения непрерывного использования (300 °C и 1000 В постоянного тока соответственно).Известно, что полиимиды, такие как Kapton®, в сочетании с фторполимерами, такими как Teflon® PTFE, хорошо работают в условиях высоких температур (до 260 °C). Тем не менее, для разработки проводов следующего поколения влиятельные компании стремятся объединить лучшие свойства текущих решений, не прибегая к ароматическим углеводородам (не доверяют, потому что они склонны к дуговому отслеживанию). В 2011 году Chemours сообщила о синтезе смолы, перерабатываемой в расплаве при высоких температурах, температура которой превышает давний верхний предел использования в 260 °C.Верхний предел был расширен на 40°С. Таким образом, эта смола является отличным кандидатом для использования в высокотемпературных средах. Тем не менее, он недостаточно изучен для использования в качестве материалов для проволоки. Нет никаких сомнений в том, что фторполимеры, особенно фторполимерные композиты, будут по-прежнему оставаться одним из ведущих изоляционных материалов для проводов с высокими эксплуатационными характеристиками. Истирание может отрицательно сказаться на надежности проволоки, и добавление наполнителей может решить эту проблему. Точно так же использование трехмерных наполнителей является интересным способом повышения теплопроводности полимеров.

      Вклад авторов

      Всю исследовательскую работу по данному исследованию выполнил автор.

      Конкурирующие интересы

      Автор заявил об отсутствии конкурирующих интересов.

       

      Каталожные номера
      1. Хауз М. Полностью электрический самолет. Мощность инж. 2003 г.; 17: 35-37.[Перекрестная ссылка]
      2. Христу И., Нельмс А., Коттон И., Муж М. Выбор оптимального напряжения для более электрических систем электропроводки самолета. ИЭТ Электр Сист Трансп. 2011 г.; 1: 24-30. [Перекрестная ссылка]
      3. Мадонна В., Джангранде П., Галеа М. Производство электроэнергии в самолетах: обзор, проблемы и возможности.ИЭТ Электр Сист Трансп. 2018; 4: 646-659. [Перекрестная ссылка]
      4. Риба Дж.Р., Гомес-Пау А., Морено-Эгилаз М., Богарра С. Управление отслеживанием дуги в системах изоляции для авиационных применений: проблемы, возможности и потребности в исследованиях. Датчики. 2020; 20: 1654. [Перекрестная ссылка]
      5. Дробный Ю.Г.Полимеры для электричества и электроники: материалы, свойства и применение. Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья; 2012. [Перекрестная ссылка]
      6. Kurek J, Bernstein R, Turner N, Etheridge M, LaSalle G, McMahon R, et al. Исследование деградации проводки самолета. Заключительный отчет. Вашингтон, округ Колумбия: Управление планирования операций организации воздушного движения авиационных исследований и разработок; 2008 г.; 20591.
      7. Патерсон А. Типы электрических проводов самолетов, связанные с электрическими пожарами самолетов [Интернет]. Авиационная безопасность; 2007. Доступно по адресу: http://www.vision.net.au/~apaterson/aviation/wire_types.htm.
      8. Эбнесайяд С. Введение во фторполимеры: материалы, технология и применение.1-е изд. Британский: Эльзевир; 2013.
      9. Дханумалайан Э., Джоши Г.М. Эксплуатационные свойства и области применения политетрафторэтилена (ПТФЭ) — обзор. Adv Compos Hybrid Mater. 2018; 1: 247-268. [Перекрестная ссылка]
      10. Deli G, Qunji X, Hongli W. Изучение износа политетрафторэтилена с наполнителем.Носить. 1989 год; 134: 283-295. [Перекрестная ссылка]
      11. Бланше Т.А., Кеннеди Ф.Е. Скользящий механизм износа политетрафторэтилена (ПТФЭ) и композитов ПТФЭ. Носить. 1992 год; 153: 229-243. [Перекрестная ссылка]
      12. Конте М., Игартуа А. Исследование трибологического поведения композитов ПТФЭ.Носить. 2012 г.; 296: 568-574. [Перекрестная ссылка]
      13. Ланкастер Дж.К. Влияние армирования углеродным волокном на трение и износ полимеров. J Phys D Appl Phys. 1968 год; 1: 549. [Перекрестная ссылка]
      14. Танака К., Каваками С. Влияние различных наполнителей на трение и износ композитов на основе политетрафторэтилена.Носить. 1982 год; 79: 221-234. [Перекрестная ссылка]
      15. Бхаргава С., Бланше Т.А. Необычно эффективный нанонаполнитель противоречит специфичным для микронаполнителя механизмам износостойкости ПТФЭ-композита? Джей Трибол. 2016; 138: 042001. [Перекрестная ссылка]
      16. Эбнесайжад С. 16.Наполненные фторполимерные компаунды. В книге «Фторопласты», том 1: Неперерабатываемые в расплаве фторполимеры — исчерпывающее руководство пользователя и справочник. 2-е изд. Норидж, Нью-Йорк: Уильям Эндрю; 2014. стр. 336-381.
      17. Венкатешварлу Г., Шарада Р., Рао М.Б. Влияние наполнителей на диэлектрическую прочность композитов на основе ПТФЭ. Int J Sci Res Publ. 2015 г.; 5: 560-568.
      18. Вада Ю.Новости технологий Valqua [Интернет]. Весна 2017 г., № 32. Доступно по адресу: http://www.valqua.co.jp/wp-content/uploads/pdf/technical/32e/vtn032e.pdf.
      19. Маковец М.Э., Бланше Т.А. Улучшенная износостойкость композитов ПТФЭ с нанотрубками и другими углеродными наполнителями. Носить. 2017; 374: 77-85 [Перекрестная ссылка]
      20. Исключительная размерная стабильность для точного контроля допусков [Интернет].Mistubishi Chemical Advanced Materials. Доступно по адресу: http://www.mcam.com/fr/industries/traitement-chimique-petrole-et-gaz/lumintr-500.
      21. Паша Б.М., Будан Д.А., Басавараджаппа С., Ядав С.М., Низамуддин Б.А. Исследования износостойкости политетрафторэтилена, наполненного частицами стекла и бронзы, по методике Тагучи. J Thermoplast Compos Mater. 2013; 26: 243-259. [Перекрестная ссылка]
      22. Бесседе Дж.Л., Элкоун С., Сточмил С., Этьен С.Диэлектрические свойства композиционных изоляционных материалов на основе ПТФЭ: межфазные эффекты. Материалы конференции по ежегодному отчету 2000 г. по электрической изоляции и диэлектрическим явлениям. 2000 г. 15-18 октября; Виктория, Канада. Нью-Йорк: Институт инженеров по электрике и электронике.
      23. Адериха В.Н., Краснов А.П., Шаповалов В.А., Голуб А.С. Особенности трибологического поведения низконаполненных композитов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и дисульфида молибдена.Носить. 2014; 320: 135-142. [Перекрестная ссылка]
      24. Dhas DJ, Senthilnathan S, Manivannan G, Azhagesan N. Обширное исследование характеристик износа композита оксид алюминия-ПТФЭ для применения в медицинских имплантатах. Int J Compos Mater. 2017: 7; 115-119.
      25. Полиэфирные наполнители Ekonol® для тефлоновых уплотнений и подшипников [Интернет].Решения для покрытий Saint-Gobain. Доступно по адресу: http://www.coatingsolutions.saint-gobain.com/materials/ekonol-polyester-fillers-ptfe-seals-bearings.
      26. Политетрафторэтилен, наполненный полиимидом (SP191) [Интернет]. BALSEAL Engineering Inc. Доступно по адресу: http://www.balseal.com/wp-content/uploads/2019/03/sp_191_material_data_sheetM_64.pdf.
      27. Боддапати А.Измерение фторида, выделяемого из фторполимерной изоляции проводов [Интернет]. Вашингтон, округ Колумбия: НАСА; 2011 г.; GSFC.CPR.4758.2011. Доступно по адресу: https://ntrs.nasa.gov/citations/20110015288.
      28. Гибкий сшитый фторполимер [Интернет]. Манчестер, Нью-Хэмпшир: Marmon Aerospace & Defense. Доступно по адресу: http://www.marmon-ad.com/aerospace/cross-linked-etfe.
      29. Сходства и различия ПТФЭ и ПФА [Интернет].Сент-Луис, Миссури: Emerson Electric. Доступно по адресу: http://www.emerson.com/documents/automation/white-paper-ptfe-pfa-similarities-differences-rosemount-en-585104.pdf.
      30. Что такое фторированный этиленпропилен (ФЭП)? [Интернет] Хуэйчжоу: Гуанхайский материал. Доступно по адресу: http://www.gh-material.com/news/what-it-is-fluorinated-этилен-пропилен-феп-5961495.html.
      31. Провод электрический с фторопластовой изоляцией из меди или медного сплава [Интернет].САЕ Интернэшнл. Доступно по адресу: http://www.sae.org/standards/content/as22759/.
      32. Траскос М. Воздействие высокого напряжения на систему электропроводки самолета [Интернет]. Шантильи, Вирджиния: Lectromec. Доступно по адресу: http://www.lectromec.com/high-voltage-impact-the-aircraft-wiring-system.
      33. Провода с фторопластовой изоляцией – преимущества метода TWS [Интернет].Газиабад: Друфлон. Доступно по адресу: http://www.druflon.com/twswires.html.
      34. Кровавая история [Интернет]. Ньюарк, Делавэр: Гор. Доступно по адресу: http://www.gore.com/about/the-gore-story?view=our-history.
      35. Группа действий по проводке совместных служб [Интернет].Река Патаксент, Мэриленд: ВМС США. Доступно по адресу: http://www.navair.navy.mil/jswag/.
      36. Лахиджани Дж. Перфторполимеры, изготавливаемые из расплава, с улучшенными свойствами теплового старения. Уилмингтон, Делавэр: EI du point de Nemours & Company; 2014; US8648147B2.
      37. Страбелли П.Новый перерабатываемый в расплаве перфторполимер с верхней температурой использования 300 градусов Цельсия. Безрецептурный Бразилия. 2013. [Перекрестная ссылка]
      38. Фторполимерные смолы ECCtreme™ ECA [Интернет]. Уилмингтон, Делавэр: Компания Chemours. Доступно по адресу: http://www.teflon.com/en/products/resins/eca-resins.
      39. Рубадювир.Грили, Колорадо: Rubadue Wire Company, Inc.
      40. Изолированный провод [Интернет]. Zeus Industrial Products, Inc. Доступно по адресу: http://www.zeusinc.com/products/insulated-wire/.
      41. Сильвестр Дж.Возникновение дуги в аэрокосмическом электрическом кабеле. Бремен, Германия: MBB/ERNO; 1991.
      42. МЭК. IEC 60112:2020 CMV Версия с комментариями. Метод определения прочностных и сравнительных показателей текучести твердых изоляционных материалов. Женева, Швейцария: стенд IEC; 2009.
      43. ASTM.ASTM D3638-12. Стандартный метод испытаний для сравнительного индекса текучести электроизоляционных материалов. Западный Коншохокен, Пенсильвания, США: ASTM; 2012.
      44. Бэйли Р.Л., Беднарчик Дж.Дж., Мехта П.М. Выбор смолы PTFE для проводов и кабелей с высокими эксплуатационными характеристиками. Материалы 35-го Международного симпозиума по проводам и кабелям; 1986 г. 18-20 ноября; Рино, Невада. Э.И. дю Пон де Немур и Ко., Inc.
      45. Гонг Д., Сюэ Ц., Ван Х. Изучение износа политетрафторэтилена с наполнителем. Носить. 1989 год; 134: 283-295. [CrossRef]

      ФТОРОПЛАСТИКИ

      Также называемые фторполимерами, фторуглеродными смолами и фторопластами, фторопласты представляют собой группу высокоэффективных и дорогих инженерных пластиков.Они состоят в основном из линейных полимеров, в которых часть или все атомы водорода замещены фтором, и характеризуются относительно высокой кристалличностью и молекулярной массой. Все фторопласты имеют натуральный белый цвет и на ощупь напоминают воск. Они варьируются от полужестких до гибких. Как класс, они входят в число лучших пластиков по химической стойкости и характеристикам при повышенных температурах. Их максимальная рабочая температура колеблется примерно до 260°C. Они также обладают отличными фрикционными свойствами и не смачиваются многими жидкостями.Их диэлектрическая прочность высока и они относительно нечувствительны к температуре и частоте сети. Механические свойства, включая ползучесть при растяжении и усталостную прочность, удовлетворительны, хотя ударная вязкость относительно высока.

      ПТФЭ, ФЭП и ПФА

      Существует три основных класса фторопласта. В порядке уменьшения замены водорода фтором это фторуглероды, хлортрифторэтилен и фторуглеводороды. Существует два типа фторуглеродов: тетрафторэтилен (ПТФЭ или ТФЭ) и фторированный этиленпропилен (ФЭП).ПТФЭ является наиболее широко используемым фторопластом. Он имеет самую высокую полезную рабочую температуру, 260°C, и химическую стойкость.

      Их высокая вязкость расплава препятствует обработке смол ПТФЭ традиционными методами экструзии и формования. Вместо этого формовочные смолы обрабатываются методами прессования и спекания, аналогичными методам порошковой металлургии, или экструзией со смазкой и спеканием. Все другие фторопласты можно перерабатывать в расплаве с помощью методов, обычно используемых с другими термопластами.

      Смолы

      PTFE непрозрачны, кристалличны и пластичны. Однако при нагревании выше 341°С они становятся прозрачными, аморфными, относительно трудно поддающимися обработке и разрушаются при сильной деформации. Они возвращаются в исходное состояние при охлаждении.

      Главным преимуществом ФЭП является его низкая вязкость расплава , что позволяет формовать его традиционным способом. Смолы FEP обладают почти всеми желательными свойствами PTFE, за исключением термостойкости. Максимальная рекомендуемая рабочая температура для этих смол ниже примерно на 37°С.8°С. Перфторалкокси (PFA) фторуглеродные смолы легче обрабатывать, чем FEP, и они обладают более высокими механическими свойствами при повышенных температурах. Диапазон рабочих температур такой же, как и у ПТФЭ.

      Смолы

      PTFE поставляются в виде гранулированных формовочных порошков для прессования или поршневой экструзии, в виде порошков для экструзии со смазкой и в виде водных дисперсий для покрытия погружением и пропитки. Смолы FEP и PFA поставляются в виде гранул для экструзии расплава и формования. Смола FEP также доступна в виде водной дисперсии.

      Тефлон представляет собой тетрафторэтилен с удельным весом до 2,3 . Предел прочности при растяжении до 23,5 МПа, относительное удлинение от 250 до 350 %, диэлектрическая прочность 39,4 х 106 В/м, температура плавления 312°С. Он водостойкий и обладает высокой химической стойкостью. Teflon S представляет собой жидкую смолу с содержанием твердых частиц 22%, напыляемую обычными методами и отверждаемую при низких температурах. Это дает твердое, стойкое к истиранию покрытие для таких применений, как конвейеры и желоба. Диапазон рабочих температур до 204°C.Тефлоновое волокно представляет собой пластик в виде экструдированного моноволокна диаметром до 0,03 см, ориентированного на придание высокой прочности. Используется для термостойких и химически стойких фильтров. Тефлоновые трубки также производятся в мелких размерах до 0,25 см в диаметре с толщиной стенки 0,03 см. Тефлон 41-Х представляет собой коллодиальную водную дисперсию отрицательно заряженных частиц тефлона, используемую для покрытия металлических деталей методом электроосаждения. Тефлон FEP представляет собой фторированный этиленпропилен в тонкой пленке толщиной до 0,001 см для конденсаторов и изоляции катушек.Пленка толщиной 0,003 см имеет диэлектрическую прочность 126 x 106 В/м, прочность на разрыв 20 МПа и относительное удлинение 250 %.

      Свойства

      Выдающимися характеристиками фторопласта являются химическая инертность , стабильность при высоких и низких температурах, отличные электрические свойства и низкое трение. Однако смолы довольно мягкие, а сопротивление износу и ползучести низкое. Эти характеристики улучшаются за счет смешивания смол с неорганическими волокнами или дисперсными материалами.Например, низкая износостойкость ПТФЭ в качестве материала подшипника компенсируется добавлением стекловолокна, углерода, бронзы или оксида металла. Износостойкость повышается в 1000 раз, а коэффициент трения увеличивается незначительно. В результате износостойкость наполненного ПТФЭ превосходит в своем рабочем диапазоне износостойкость любого другого пластикового материала подшипника и сравнима только с некоторыми формами углерода.

      Статический коэффициент трения для смол ПТФЭ уменьшается с увеличением нагрузки.Таким образом, опорные поверхности из ПТФЭ не заедают даже при экстремально высоких нагрузках. Скорость скольжения оказывает заметное влияние на фрикционные характеристики неармированных смол ПТФЭ; температура мало на что влияет.

      Смолы

      PTFE имеют необычную характеристику теплового расширения. Переход при 18°C ​​приводит к увеличению объема более чем на 1%. Таким образом, обработанная деталь, изготовленная в пределах допусков при температуре по обе стороны от этой переходной зоны, будет изменяться в размерах при нагревании или охлаждении через зону.

      Электрические свойства ПТФЭ, FEP и FPA превосходны и остаются стабильными в широком диапазоне частот и условий окружающей среды. Диэлектрическая проницаемость, например, составляет 2,1 от 60 до 109 Гц. Испытания на тепловое старение при 300°С в течение 6 месяцев не показали изменения этого значения. Коэффициент рассеяния PTFE остается ниже 0,0003 до 108 Гц. Коэффициент для смол FEP и PFA ниже 0,001 в том же диапазоне. Диэлектрическая прочность и поверхностная дугостойкость фторуглеродных смол высоки и не изменяются в зависимости от температуры или термического старения (таблица F.4).

      ХТФЭ или ХФЭ

      Хлортрифторэтилен (CTFE или CFE) прочнее и жестче, чем фторуглероды, и обладает лучшим сопротивлением ползучести. Подобно ФЭП и в отличие от ПТФЭ, его можно формовать обычными методами.

      ТАБЛИЦА F.4

      Свойства фторопласта

      ASTM или

      Модифицированный

      Испытание UL

      Свойство

      ПТФЭ

      ФЭП

      ПФА

      ПВДФ

      ХТФЭ и

      ЭТФЭ

      Физический

      Д792

      Удельный вес

      2.13-2.24

      2.12-2.17

      2.12-2.17

      1,75-1,78

      2,13

      1,70

      Д792

      13-12,3

      13,0-12,7

      13,0-12,7

      15,7-15,6

      16,3

      Д570

      Водопоглощение, 24 ч,

      0.03

      0,04

      0,01

      1/8 дюйма. толщина (%)

      Механический

      Д638

      Прочность на растяжение (psi)

      3 350

      3000

      4000

      5 200-7 400

      5 430

      6 500

      Д638

      Удлинение (%)

      300

      300

      300

      100-300

      125

      275

      Д638

      0.5

      1,6

      1,86

      1,2

      Д790

      Прочность на изгиб (psi)

      Без перерыва

      Без перерыва

      Без перерыва

      Без перерыва

      10 700

      Без перерыва

      Д790

      0.5-0,9

      0,95

      0,95

      2,0 ​​

      2,54

      2,0 ​​

      Д256

      Ударная вязкость, Изод

      3,5

      Без перерыва

      Без перерыва

      3-4

      3.1

      Без перерыва

      (фут-фунт/дюйм.надреза)

      Д785

      Твердость, Роквелл

      С 85

      Р50

      Шор Д

      50-65

      55

      60

      80

      79

      Тепловой

      С177

      1.7

      1,4

      1,8

      0,7-0,9

      1,83

      1,65

      Д696

      5,5-8,4

      4,6-5,8

      6,7

      8,0-8,5

      4,8-15

      5,2

      Д648

      Температура прогиба (°F)

      При 264 фунтов на кв. дюйм

      132

      24

      118

      195

      167

      165

      При давлении 66 фунтов на кв. дюйм

      250

      158

      164

      300

      265

      220

      UL94

      Класс воспламеняемости

      В-0

      В-0

      В-0

      В-0

      В-0

      В-0

      Электрика

      Д149

      Диэлектрическая прочность (В/мил) Кратковременно, 1/8 дюйма.спасибо

      500-600

      500-600

      500-600

      260

      490

      400-500

      Д150

      Диэлектрическая проницаемость При 1 кГц

      2.1

      2.1

      2.1

      7,5

      2.45

      2,6

      Д150

      Коэффициент рассеяния При 1 кГц

      0,00005

      0,00005

      0,0003

      0,019

      0,0247

      0,0008

      Д257

      При 73°F, относительной влажности 50 %

      Д495

      Дугостойкость (с)

      Оптический

      Д542

      Показатель преломления

      1.350

      1,344

      1.350

      1,42

      1,435

      1.403

      Д1003

      Коэффициент пропускания (%)

      Пленка толщиной 1 мил

      Фрикционный

      Коэффициент трения по стали (100 фунтов на кв. дюйм, 10 футов в минуту)

      0.050

      0,330

      0,214

      0,14

      0,400

      a Кристаллическое соединение. Ниже и выше 135°F.

      Чувствительность к условиям обработки выше у смол CTFE , чем у большинства полимеров. Операции формования и экструзии требуют точного контроля температуры, оптимизации канала потока и высокого давления из-за высокой вязкости расплава этих материалов.При слишком слабом нагреве пластик непригоден; слишком много тепла разрушает полимер. Разложение начинается примерно при 274°С. Из-за более низких температур, используемых при компрессионном формовании, этот процесс позволяет получать детали из CTFE с лучшими свойствами.

      Тонкие детали, такие как пленки и катушки, должны быть изготовлены из частично разложившейся смолы. Степень деградации напрямую связана со снижением вязкости, необходимым для обработки детали. Хотя в норме частичная деградация не сильно влияет на свойства, серьезно разложившийся CTFE становится высококристаллическим, а физические свойства снижаются.Длительное использование при температуре выше 121°C также увеличивает кристалличность.

      Пластик

      CTFE часто смешивают с различными наполнителями. При пластификации низкомолекулярными маслами CTFE он становится мягким, растяжимым, легко формуемым материалом. Наполненный стекловолокном, ХТФЭ более твердый, более хрупкий и обладает лучшими высокотемпературными свойствами.

      Свойства

      Пластики

      CTFE характеризуются химической инертностью, термической стабильностью и хорошими электрическими свойствами и могут использоваться при температуре от 400 до -400°C.К этим материалам ничто не прилипает, и они практически не впитывают влагу. Компоненты CTFE не науглероживают и не поддерживают горение. Пластики CTFE толщиной до 3,2 мм можно сделать оптически прозрачными. Поглощение ультрафиолета очень низкое, что способствует его хорошей атмосферостойкости.

      По сравнению с фторуглеродными смолами PTFE, FEP и PFA материалы CTFE более твердые, более устойчивы к ползучести и менее проницаемы; они имеют более низкую температуру плавления, более высокий коэффициент трения и менее устойчивы к набуханию под действием растворителей, чем другие фторуглероды.

      Прочность на растяжение формованных изделий из CTFE умеренная, прочность на сжатие высокая, материал обладает хорошей стойкостью к истиранию и текучести на холоде. Пластик CTFE имеет самую низкую проницаемость для паров влаги из всех пластиков. Он также непроницаем для многих жидкостей и газов, особенно в тонких срезах.

      Фторуглеводороды бывают двух видов: поливинилиденфторид (ПВФ2) и поливинилфторид (ПВФ). Хотя они похожи на другие фторопласты, они имеют несколько более низкую термостойкость и значительно более высокую прочность на растяжение и сжатие.

      За исключением ПТФЭ , фторопласты могут быть получены формованием, экструдированием и другими традиционными методами. Однако обработка должна тщательно контролироваться. Поскольку ПТФЭ не может существовать в расплавленном состоянии, его нельзя формовать традиционным способом. Обычный метод изготовления заключается в прессовании смолы в виде порошка и последующем спекании.

      PVF2, самая прочная из фторопластовых смол, выпускается в виде гранул для экструзии и формования, а также в виде порошков и дисперсий для коррозионно-стойких покрытий.Этот гомополимер с высоким молекулярным весом обладает отличной устойчивостью к усталости под напряжением, истиранию и текучести на холоде. Хотя изоляционные свойства и химическая инертность PVDF не так хороши, как у полностью фторированных полимеров, PTFE и FEP, баланс свойств, присущих PVDF, позволяет применять эту смолу во многих технических областях. Он может использоваться в диапазоне температур от -73 до 149°C и обладает отличной стойкостью к истиранию.

      PVDF может использоваться с галогенами, кислотами, основаниями и сильными окислителями, но не рекомендуется для использования в контакте с кетонами, сложными эфирами, аминами и некоторыми органическими кислотами.

      Хотя электрические свойства ПВДФ не такие хорошие, как у других фторопластов, он широко используется для изоляции проводов и кабелей в компьютерах и другом электрическом и электронном оборудовании. Термоусадочная трубка из ПВДФ используется в качестве защитного чехла на резисторах и диодах, в качестве герметика поверх пайки.

      Клапаны, трубопроводы и другие сплошные и облицованные компоненты являются типичными применениями ПВДФ в оборудовании для химической обработки. Это единственный фторопласт, выпускаемый в виде жесткой трубы.

      Ткань из мононити PVDF используется для химической фильтрации.

      Значительной областью применения материалов PVDF является защитное покрытие для металлических панелей, используемых на открытом воздухе. Смола, смешанная с пигментами, наносится, как правило, с помощью оборудования для нанесения рулонного покрытия на алюминий или оцинкованную сталь. Катушка впоследствии формируется в панели для промышленных и коммерческих зданий.

      Недавно разработанная способность пленки PVDF основана на уникальных пьезоэлектрических характеристиках пленки в ее так называемой бета-фазе.Бета-фаза PVDF производится из сверхчистой пленки путем ее растяжения при выходе из экструдера. Затем обе поверхности металлизируются, и материал подвергается воздействию высокого напряжения для поляризации атомной структуры.

      При сжатии или растяжении поляризованный ПВДФ создает напряжение от одной металлизированной поверхности к другой, пропорциональное индуцированной деформации. Инфракрасный свет на одной из поверхностей имеет тот же эффект. И наоборот, напряжение, прикладываемое между металлизированными поверхностями, расширяет или сжимает материал в зависимости от полярности напряжения.

      PFA, ECTFE и ETFE

      Следующие три фторопласта перерабатываются в расплаве. Перфторалкокси (PFA) может быть получен литьем под давлением, экструдированием и ротационным формованием. По сравнению с ФЭП, ПФА имеет несколько более высокие механические свойства при температурах выше 150°С и может использоваться до 260°С.

      Сополимерные смолы

      Этилен-хлортрифторэтилен (ECTFE) также перерабатываются в расплаве с температурой плавления 240°C. Их механические свойства — прочность, износостойкость и, в частности, сопротивление ползучести — намного выше, чем у ПТФЭ, ФЭП и ПФА, но их верхний температурный предел составляет около 165°С.ECTFE также отлично сохраняет свои свойства при криогенных температурах.

      Сополимерная смола этилен-тетрафторэтилена (ЭТФЭ) представляет собой еще один перерабатываемый в расплаве фторопласт с температурой плавления 270°C. Это ударопрочный прочный материал, который можно использовать при температурах от криогенных до примерно 179°C.

      Одним из преимуществ сополимеров этилена и ТФЭ , называемых модифицированным ETFE, и этилена и CTFE, называемых ECTFE, по сравнению с PTFE и CTFE является простота их обработки.В отличие от своих предшественников, их можно обрабатывать обычными термопластическими методами. Различные сорта могут быть превращены в пленку или лист, в моноволокно или использованы в качестве порошкового покрытия; все сорта могут подвергаться термосварке или сварке.

      Хотя эти смолы имеют более низкую термостойкость, чем PTFE или CTFE, они предлагают сочетание свойств и технологичности, недостижимое для предшествующих смол. Максимальная рабочая температура без нагрузки находится в диапазоне от 149 до 199°C для ETFE и ECTFE, по сравнению с 199°C для CTFE и 288°C для PTFE.Армирование стеклом увеличивает эти значения на 10°C.

      Прочность на растяжение и ударная вязкость этих смол выше, чем у других фторполимеров; они получили оценку «без разрывов» в тестах по Изоду с насечками. Модуль ECTFE выше, чем у ETFE примерно до 100°C; выше 150°C ETFE имеет более высокий модуль. Температура прогиба обеих смол одинакова, у ECTFE немного выше (116°С по сравнению со 104°С при 0,44 МПа и 77°С по сравнению с 71°С при 1820 МПа).Твердость ETFE – Rockwell R50; ECTFE — R93; см. Таблицу F.4. Предельный кислородный индекс (LOI) ETFE составляет 31; у ETCFE — 60. (LOI у PTFE, FEP и CTFE выше 95.)

      Как и другие фторопласты, эти смолы совместимы с большинством химических веществ даже при высоких температурах. ЭТФЭ не подвергается воздействию большинства растворителей при температурах до 199°C. ECTFE похож на 121°C, но подвергается воздействию хлорированных растворителей при более высоких температурах. ЭТФЭ обладает лучшей устойчивостью к растрескиванию при химическом напряжении.

      Применение этих смол включает изоляцию проводов и кабелей, химически стойкое покрытие и формованные детали, лабораторную посуду и формованные электроконструкционные детали.

      Фторопласты – AGC Chemicals Europe

      Новые продукты и рынки

      Текущие мегатенденции мобильности, неоэкологии, связи и цифровизации ставят перед фторопластами новые задачи и новые области применения. В последние годы автомобильная промышленность характеризовалась, прежде всего, все более строгими стандартами и ограничениями выбросов выхлопных газов, уменьшением размеров двигателей при одновременном повышении производительности, уменьшении веса транспортных средств и снижении производственных затрат.Типичными областями применения фторопласта являются топливопроводы и магистрали, уплотнения, скользящие элементы и оболочка кабелей и датчиков, поскольку они выдерживают очень низкие и очень высокие температуры в моторном отсеке, агрессивные жидкости и топливо, влажность, вибрации и высокое давление.

      Современные тенденции, такие как электромобильность и автономное вождение, а также постоянно растущая доля электронных компонентов делают автомобильные системы все более и более сложными. Здесь фторопласты могут способствовать дальнейшему повышению надежности и безопасности продуктов и компонентов.Мощные перезаряжаемые батареи для вождения электромобилей, например, являются одним из новых применений PVDF. Его можно использовать в качестве связующего вещества для катодов и анодов или для покрытия сепараторов, что помогает продлить срок службы аккумуляторных батарей. Новинкой на рынке, например, является Solef 5140 от Solvay, ПВДФ с улучшенными адгезионными свойствами, который подходит в качестве связующего для электродов аккумуляторов.

      Чтобы уменьшить вес гибридных или электрических транспортных средств и увеличить запас хода, требуются тонкие, но устойчивые к высоким температурам оболочки кабелей.Новая марка ЭТФЭ Fluon C88AXMP-HT от AGC имеет значительно лучшую стойкость к растрескиванию под напряжением и усталостную прочность на изгиб, чем стандартные марки ЭТФЭ. Кроме того, он обладает очень хорошей стойкостью к истиранию и механической прочностью, а благодаря высокой текучести расплава очень хорошо перерабатывается и при высоких скоростях экструзии. Он подходит для кабелей сечением от 0,3 мм2 до 10 мм2. Новая серия Fluon+AR от того же производителя также основана на ETFE. Представляя собой смесь ETFE и специального фторэластомера, эти термопластичные эластомеры (TPE) сочетают в себе преимущества фторопласта, такие как высокая термостойкость и химическая стойкость, с очень хорошей гибкостью.Их можно перерабатывать с использованием соответствующих процессов экструзии термопластов или литья под давлением, и они подходят для оболочки кабелей и проводов.

      Широкая область производства электроэнергии является еще одной областью роста для фторопластов. Они уже используются во многих приложениях для десульфурации дымовых газов на обычных угольных электростанциях и электростанциях, работающих на отходах. Благодаря своей выдающейся коррозионной стойкости к агрессивным кислотам и другим веществам, образующимся при сжигании ископаемого топлива или различного состава отходов, они обеспечивают долгосрочную бесперебойную работу установки.Кроме того, они обладают высокой термостойкостью и приемлемыми свойствами теплопередачи.

      В солнечной промышленности тонкие пленки ETFE могут заменить защитное остекление обычных фотоэлектрических модулей. Поскольку они имеют более низкий показатель преломления, чем стекло, не содержащее железа, они помогают повысить эффективность, надежность и экономичность солнечных модулей, обеспечивая превосходную устойчивость к ультрафиолетовому излучению, влаге и атмосферным воздействиям, а также уменьшая их вес. Кроме того, благодаря своей гибкости их можно применять для гибких модулей или модулей с криволинейными поверхностями.В технологии топливных элементов фторопласты используются в качестве ионообменных мембран, электродных покрытий и газодиффузионных слоев.

      Новые разработки в области электротехники/электроники и телекоммуникаций открывают широкий спектр применения фторопластов, например. для оболочки кабелей и проводов или в полупроводниковом производстве. Только в этом сегменте зафиксирован рост около 8,5% в 2018 году [3]. Современные транспортные и коммуникационные системы, такие как автономное вождение, электромобильность и технология сотовой связи 5G, требуют нового уровня надежности и безопасности при передаче данных.Марки фторопластовой пены Chemours Teflon (FFR) основаны на запатентованном процессе вспенивания и сочетают в себе низкое электромагнитное затухание, высокую диэлектрическую прочность, очень высокую химическую стойкость и присущую огнестойкость. Они используются для оболочки кабелей передачи данных и отвечают требованиям обработки данных в реальном времени. Из-за их низкой плотности и меньшей толщины изоляции они также позволяют использовать более мелкие и легкие компоненты.

      AGC предлагает новый Fluon+ EA-2000, функционализированный фторполимер, который особенно подходит для печатных плат с высокой скоростью передачи данных или ламинатов с медным покрытием (CCC) (рис.4). Адгезионные свойства продукта позволяют создавать очень тонкие диэлектрические покрытия на меди или других металлах с очень низкой шероховатостью поверхности. Это обеспечивает очень высокие скорости передачи данных, необходимые для будущих технологий, таких как Интернет вещей (IOT).

      Влияние СВЧ на структуру и свойства наномодифицированного фторопласта

      [1] Н.Х. Уильямс, Отверждение трубы, пропитанной эпоксидной смолой, при частоте 2450 МГц, J. Microwave Power, 2 (4) (1967) 123-127.

      [2] Т.Байерл, А. Бенедито, А. Гальего, Б. Галиндо и П. Митчанг, Плавление полимер-полимерных композитов с помощью промоторов нагрева в виде частиц и электромагнитного излучения; Синтетические полимер-полимерные композиты, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, Мюнхен (2011 г.).

      DOI: 10.3139/97815698.002

      [3] Дж.Джейкоб, Л.Х.Л. Чиа, F.Y.C. Boey, Микроволновая полимеризация поли(метилакрилата): исследования конверсии при переменной мощности, J. Appl. Полим. науч. 63 (1997) 787–797.

      DOI: 10.1002/(sici)1097-4628(19970207)63:6<787::aid-app11>3.0.co;2-s

      [4] Ф.Ю.К. Бой, Б.Х. Яп, Л.Х.Л. Чиа, Микроволновое отверждение эпоксидно-аминной системы: влияние отвердителя на повышение скорости, Polym. Контрольная работа. 18 (1999) 93–109.

      DOI: 10.1016/s0142-9418(98)00014-2

      [5] ЧАС.С. Ку, Ф. Сиу, Э. Сиорес, Я.А.Р. Болл, Оборудование для обработки микроволнового излучения с переменной частотой (VFM) и его применение в обработке композитов с термопластичной матрицей, J. Mater. Процесс. Технол. 139 (2003) 291–295.

      DOI: 10.1016/s0924-0136(03)00238-3

      [6] Д.В.Д.В. Джеймс, А. Г. Эрдман, Сварка горячим штифтом тонкого поливинилхлоридного листа, J. ​​Vinyl Addit. Технол. 47 (2007) 110–115.

      DOI: 10.1002/vnl.20111

      [7] ГРАММ.С. Баронин, В.М. Дмитриев, Д.О. Завражин и др. // Рус. Патент 2350464 C1 (2009 г.).

      [8] С.В. Мищенко, Д.О. Завражин, С.В. Завражина, Е.Н. Туголуков, Численное моделирование температурного поля и микроволнового поглощения углеродными нанотрубками и полимерными композитами, Материалы конференции AIP, 1915 (2017) 040040.

      DOI: 10.1063/1.5017388

      [9] Дж.Агилар, М. Гонсалес и И. Гомес., Микроволны как источник энергии для производства магнезиально-глиноземной шпинели, J. Microwave Power Electromag. Energ., 32[2] (1997) 347-356.

      [10] Дж.Агилар и И. Гомес, Микроволновая обработка цирконата кальция из CaO и ZrO2, Журнал достижений в области технологии и обработки материалов, 5 [2] (2003) 92-97.

      [11] Дж.Агилар, Дж. Родригес и М. Инохоса, Производство β-SiC с использованием микроволн в качестве источника энергии, J. Microwave Power Electromag. Энерг. ИМПИ, 36[3] (2001) 169-177.

      DOI: 10.1080/08327823.2001.11688458

      [12] Дж.A. Aguilar-Garib, F. Garcia и Z. Valdez, Оценка резистивных и диэлектрических эффектов во время микроволнового поглощения Fe0.22Ni0.67Mn2.11O4, J. Ceram. соц. Япония, 117 (2009) 801-807.

      DOI: 10.2109/jcersj2.117.801

      [13] Дж.Харпер, Д. Прайс и Дж. Чжан, Использование наполнителей для обработки полипропилена в микроволновой печи, J. Microwave Power Electromagn. Энергия, 40 (2007) 219-227.

      DOI: 10.1080/08327823.2005.11688543

      [14] В.Линг, Дж. Сунь, К. Чжао и К. Чжоу, Свойства поглощения микроволн линейными композитами полиэтилена низкой плотности / сополимера этилена и октена, наполненными коротким углеродным волокном, Материал. науч. англ. Б, 162 (2009) 162-166.

      DOI: 10.1016/j.mseb.2009.03.023

      [15] С.Мак, С. Сатьянараяна, П. Вайс, И. Миконсаари, К. Хабнер, Ф. Хеннинг и П. Элснер, Двухшнековая экструзия поликарбонатных композитов, армированных многостенными углеродными нанотрубками: исследование электрических и механических свойств, IOP Conf. сер. Матер. науч. инж., 40 (2012) 012020.

      DOI: 10.1088/1757-899x/40/1/012020

      [16] Ф.Ю. Кастильо, Р. Сочер, Б. Краузе, Р. Хедрик, Б.П. Grady, R. Prada-Silvy, and P. Pötschke, Электрические, механические свойства и свойства стеклования нанокомпозитов на основе поликарбоната с различными многостенными углеродными нанотрубками, Polymer, 52 (2011) 3835-3845.

      DOI: 10.1016/j.polymer.2011.06.018

      [17] Дж.Н. Коулман, М. Кадек, Р. Блейк, В. Николоси, К.П. Райан, К. Белтон, А. Фонсека, Дж. Б. Надь, Ю.К. Гунько и В. Дж. Блау, Высокоэффективные пластмассы, армированные нанотрубками: понимание механизма повышения прочности, Adv. Функц. мат., 14 (2004) 791.

      DOI: 10.1002/adfm.200305200

      [18] Б.Krause, P. Pötschke и L. Häußler, Влияние мелкомасштабных условий перемешивания расплава на удельное электрическое сопротивление композитов углеродные нанотрубки-полиамид Compos. науч. Технологии, 69 (2009) 1505-1515.

      DOI: 10.1016/j.compscitech.2008.07.007

      [19] Р.Сен, Б. Чжао, Д. Переа, М. Е. Иткис, Х. Ху и др., Получение полистирольных и полиуретановых нановолокон и мембран, армированных однослойными углеродными нанотрубками, методом электропрядения, Nano Letters 4 (3) (2004) 459-464.

      DOI: 10.1021/nl035135s

      [20] С.Xiang, Y. Pan, X. Liu, X. Sun, X. Shi, J. Guo, Затухание микроволн в многостенных композитах из углеродных нанотрубок и плавленого кварца, Appl. физ. Письма 87 (2005) 123103.

      DOI: 10.1063/1.2051806

      [21] Б.Галиндо, А. Бенедито, Ф. Рамос, Э. Хименес, Микроволновый нагрев полимеров: влияние дисперсии углеродных нанотрубок на эффективность микроволнового приемника, Polymer Eng. и Наука 56 (12) 1321-1329.

      DOI: 10.1002/pen.24365

      [22] Д.Завражин, Ч. Завражина, Микроволновая модификация полимер-углеродных материалов, Materials Science Forum, Volume 945 (2018) 443-447.

      DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.945.443

      [23] А.Ткачев Г. Исследование методов повышения активности катализаторов получения наноструктурированных углеродных материалов // Теорет. Найденный. хим. англ. 43 (2009) 739.

      [24] Э.А. Буракова, Т.П. Дьячкова, А.В. Рухов, Е.Н. Туголуков, Е.В. Галунин, А.Г. Ткачев, Аль Арш Башир, Имран Али, Новый и экономичный метод синтеза углеродных нанотрубок на никель-магниевом оксидном катализаторе с использованием микроволнового излучения. Журнал молекулярных жидкостей, Vol. 253 (2018) 340-346.

      DOI: 10.1016/j.molliq.2018.01.062

      Структура супердисперсных порошков, полученных термодеструкцией фторопласта-4 в присутствии гидрофторида аммония | Интернет-исследования в области здравоохранения и окружающей среды (HERO)

      ID ГЕРОЯ

      6688823

      Тип ссылки

      Журнальная статья

      Заголовок

      Структура супердисперсных порошков, полученных термической деструкцией фторопласта-4 в присутствии гидрофторида аммония

      Авторы)

      Бузник, В.М.; Вопилов, Ю.Е.; Дьяченко А.Н.; Кантаев, А.С.; Колягин Ю.Г.; Полюшко, В.А.; Сахаров С.Г.; Смирнов, М.А.; Тарасов В.П.

      Год

      2012

      Рецензируется ли эксперт?

      1

      Журнал

      Материаловедение
      ISSN: 1068-820X
      EISSN: 1573-885X

      Проблема

      5

      Номера страниц

      16-23

      URL-адрес

      http://INSPEC:12976228
      Выход

      Абстрактный

      Исследована структура супердисперсных порошков (СП) политетрафторэтилена (ПТФЭ), полученных термодеструкцией фторопласта-4 в присутствии гидрофторида аммония.Определены особенности молекулярно-морфологического строения порошков, их термические свойства методами электронной спектроскопии, ИК- и ЯМР-спектроскопии, термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей колориметрии, а также сопоставлены с таковыми других ПТФЭ СП.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.