Тефлон — фторопласт-4¶

Тефлон — торговое название политетрафторэтилена (ПТФЭ), фторсодержащего полимера, обладающего одним из самых низких коэффициентов трения среди твёрдых тел и высокой химической инертностью. Применяется в антипригарных покрытиях посуды, технических уплотнениях, медицинских и электротехнических изделиях. В России и странах СНГ аналог ПТФЭ выпускается под маркой фторопласт-4.

¶Свойства

Тефлон — белый (в чистом виде) или сероватый вязкий полимер, получаемый полимеризацией тетрафторэтилена C₂F₄. Ключевые характеристики:

• Химическая инертность — практически не реагирует с кислотами, щелочами, растворителями и окислителями, включая царскую водку и фтор.
• Низкое трение — коэффициент трения по стали составляет около 0,04–0,1, один из самых низких среди твёрдых материалов.
• Широкий диапазон рабочих температур — от −200 °C до +260 °C кратковременно до +300 °C.
• Гидрофобность и антиадгезия — к поверхности плохо прилипают водные и жировые составы.
• Электроизоляционные свойства — удельное электрическое сопротивление порядка 10¹⁸ Ом·см, низкая диэлектрическая проницаемость.
• Низкий коэффициент поглощения влаги — менее 0,01 %.

К недостаткам относят низкую прочность на разрыв и износостойкость, а также выделение токсичных газов при нагреве выше 350 °C (в том числе перфторизобутилен и другие фторуглероды).

¶История

Политетрафторэтилен был открыт в 1938 году случайно: химик Рой Планкетт из компании DuPont при работе с газом тетрафторэтиленом обнаружил, что сжиженный газ в баллоне полимеризовался в белый порошок. Первоначальное название вещества — «Фуорон». Коммерческое название «Тефлон» было присвоено DuPont в 1944 году.

Во время Второй мировой войны тефлон применялся для антикоррозийной защиты оборудования, работающего с азотной кислотой (компонент ракетного топлива). В 1954 году французский инженер Марк Грегуар начал наносить тефлоновое покрытие на алюминиевую посуду — так появилась первая антипригарная кухонная утварь, запатентованная под названием Tefal (сокращение от Teflon + Aluminium).

В СССР промышленное производство фторопласта-4 было налажено в 1950-е годы на заводах в Кирово-Чепецке и Пятигорске.

¶Производство

Политетрафторэтилен получают полимеризацией тетрафторэтилена в водной среде в присутствии инициатора (персульфата калия). Сырьё — фторспирты и фторхлоралканы, получаемые из плавиковой кислоты. Основные мировые производители ПТФЭ — компании Chemours (выделенная из DuPont), Daikin, Solvay, 3M, а также российские предприятия «Химпром» (Благовещенск) и «Фторполимер» (Кирово-Чепецк).

¶Применение

¶Антипригарные покрытия

Наиболее известное применение — покрытие противней, сковород, форм для выпечки. Слой тефлона наносится на алюминий или сталь методом распыления и запекается при 400–450 °C. С 2013 года производство и использование ряда соединений группы PFOA (перфтороктановая кислота), применявшихся как эмульгаторы при нанесении покрытий, ограничено или запрещено в ряде стран из-за токсичности и способности накапливаться в организме. Современные технологии используют заменители PFOA.

¶Промышленность

• Уплотнения и прокладки — кольца, манжеты, сальники для агрессивных сред.
• Подшипники скольжения — в условиях, где недопустима смазка (пищевая, вакуумная, химическая техника).
• Фторопластовая плёнка — изоляция в электротехнике, скользящие ленты в полиграфии.
• Шнуры и прутки — фторопласт-4 в виде волокна (фторлон) и вязаных шнуров.

¶Медицина

Из тефлона изготавливают сосудистые протезы, швы и катетеры. Материал биологически инертен, не вызывает отторжения тканей.

¶Строительство

Гидрофобные пропитки на основе фторполимеров применяются для обработки фасадов и кровель.

¶Безопасность

Полимер в обычных условиях химически инертен и считается нетоксичным. Основные риски связаны с:

1. Перегревом покрытия — при температуре выше 300 °C начинается разложение с выделением токсичных фторсодержащих газов.
2. Продуктами, применявшимися при производстве (PFOA и аналоги), которые относятся к перфторалкильным веществам (ПФАВ) — устойчивым загрязнителям окружающей среды.
3. Повреждением покрытия — при царапании на поверхность попадают частицы алюминия.

При соблюдении температурного режима (не выше 250 °C) и целостности покрытия антипригарная посуда безопасна для бытового использования.

¶См. также

• Фторопласт-4
• Политетрафторэтилен
• Перфтороктановая кислота

¶Источники

• «Фторопласты: свойства и применение» / под ред. С. Л. Баньковского. — Л.: Химия, 1971.
• DuPont Technical Literature: Teflon PTFE Fluoropolymers.
• Кречмар Г. Н. «Полимеры: политетрафторэтилен и фторопласты».
• ГОСТ 10007-80 «Политетрафторэтилен. Технические условия».