Открыть сервисСервис

Политетрафторэтилен (PTFE)

Политетрафторэтилен (ПТФЭ, PTFE, политетрафторэтилен) — фторсодержащий термопластичный полимер с химической формулой (C₂F₄)ₙ, получаемый полимеризацией тетрафторэтилена. Относится к классу фторопластов; в России промышленно выпускается под маркой фторопласт-4 (Ф-4). Обладает рядом уникальных свойств: химической инертностью, низким коэффициентом трения, широким диапазоном рабочих температур и высокой электроизоляцией.

История

Политетрафторэтилен был открыт в 1938 году случайно: химик Рой Планкетт из компании DuPont работал с газом тетрафторэтиленом и обнаружил, что в баллонах с газом образовалось белое порошкообразное вещество — продукт полимеризации, произошедшей под давлением. Первоначально материал оставался секретом DuPont и применялся в военных целях, в частности для уплотнений в атомной программе (из-за устойчивости к агрессивным средам и урановой гексафторидной коррозии).

В СССР промышленное производство фторопласта-4 было налажено в 1940-х годах; основным производителем стал завод «Полимер» в Кирово-Чепецке (Кировская область). В 1950-е годы материал получил широкое применение в химической, радиотехнической и пищевой промышленности.

Свойства

СвойствоЗначение
Плотность2100–2200 кг/м³
Температура эксплуатацииот −200 до +260 °C
Коэффициент трения0,04–0,10 (один из самых низких среди твёрдых тел)
Диэлектрическая проницаемость2,0–2,2
Водопоглощениеменее 0,01 %
Химическая стойкостьпрактически полная к кислотам, щелочам, растворителям

Ключевые особенности:

  • Химическая инертность — ПТФЭ не вступает в реакцию практически ни с одним реагентом, кроме расплавленных щелочных металлов и фтора при высоких температурах.
  • Низкое трение — поверхность ПТФЭ скользит почти как лёд по льду.
  • Низкая адгезия — к нему практически не прилипают другие материалы, что делает его идеальным антипригарным покрытием.
  • Диэлектрические свойства — ПТФЭ не проводит ток и сохраняет изоляционные свойства в широком диапазоне температур и частот.
  • Биологическая инертность — материал не токсичен и не вызывает реакций с биологическими тканями.

Недостатки: низкая механическая прочность (в 10–15 раз ниже, чем у полиэтилена), текучесть под нагрузкой (ползучесть), высокая стоимость и сложность переработки (ПТФЭ не плавится, а размягчается, поэтому его нельзя обрабатывать классическим литьём — применяют холодное прессование с последующим спеканием).

Модификации

Чистый ПТФЭ имеет ряд ограничений, поэтому разработаны его модификации:

  • Фторопласт-4Д — с наполнителем из дисульфида молибдена для снижения износа.
  • Фторопласт-4МБ — с наполнителем из стекловолокна и графита для повышения прочности.
  • Фторопласт-4Н — с добавкой нитрида бора.
  • PTFE-графит и PTFE-бронза — для подшипников скольжения.
  • ЭПТФЭ (expanded PTFE) — вспененный ПТФЭ, применяемый в прокладках и уплотнениях.

Применение

ПТФЭ применяется практически во всех отраслях промышленности:

Экология и безопасность

При нагреве выше 350 °C ПТФЭ разлагается с выделением токсичных фторсодержащих газов, поэтому при обработке материала (резке, сварке, плавке) необходима вентиляция. В пищевых покрытиях современные производители отказались от использования перфтороктановой кислоты (ПФОК) и её солей — веществ, связанных с рисками для здоровья; в России и Евросоюзе их применение в антипригарных покрытиях ограничено.

Интересные факты

  • ПТФЭ был первым материалом, с помощью которого удалось создать антипригарную поверхность — в 1954 году компания Tefal (дочерняя структура DuPont) выпустила первую сковороду с покрытием Teflon.
  • Слово «тефлон» является торговым знаком DuPont и используется как обиходное название ПТФЭ во многих странах.
  • ПТФЭ применяется в космической технике: как смазка и покрытие деталей, работающих в вакууме и при экстремальных температурах.

Источники

  • ГОСТ 10007-80. Пластмассы. Методы испытаний.
  • Булавин Л. А. Фторопласты. — М.: Химия, 1975.
  • Карпов В. А. Фторопласт-4. Свойства и применение. — М.: Химия, 1966.
  • DuPont Technical Data Sheets: Teflon PTFE.
  • Справочник химика. Том 2. — Л.: Химия, 1964.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru