Eigenschaften des Materials PTFE. Polymermaterialien für die Rohrherstellung

PTFE-TFM

PTFE TFM ist das sogenannte Teflon der zweiten Generation, das durch Modifizierung mit einem geringen Zusatz von PPVE gewonnen wird, der die Bildung der kristallinen Phase des Polymers beeinflusst. Deutlich kürzere Molekülketten im Vergleich zu Standard-PTFE und eine veränderte Kristallstruktur ermöglichten es, bestimmte thermoplastische Eigenschaften dieser Modifikation mit den allgemein guten mechanischen Eigenschaften der Grundform von PTFE zu kombinieren. Die Modifikation von PPVE führt zur Bildung kleinerer Kristallite, die gleichmäßiger und dichter verteilt sind, was sich auf eine gleichmäßigere Struktur des Polymers auswirkt, was sich insbesondere in einer höheren Transparenz von PTFE TFM im Vergleich zur Hauptform äußert. Dadurch ist es möglich, Eigenschaften von Thermoplasten wie Leitfähigkeit, Fließfähigkeit und verringerte Porosität des Kunststoffs zu verbessern.

Auch PTFE TFM ist anders:

bessere mechanische Eigenschaften wie: Zug-/Bruchdehnung, Steifigkeit – insbesondere bei hohen Temperaturen
deutlich geringere Verformung unter Belastung und größere Fähigkeit, nach Entlastung wieder in die ursprüngliche Form zurückzukehren
weniger Kriechen, insbesondere im Bereich höherer Temperaturen und/oder Belastungen
höhere Transparenz und sehr glatte Oberfläche
Schweißfähigkeit

Anwendungsgebiet von PTFE TFM
PTFE TFM wird beim Bau von Maschinen- und Geräteelementen verwendet, die eine hohe Lebensdauer der Elemente erfordern, beispielsweise bei Elementen, die mit kurzen Unterbrechungen arbeiten oder bei Elementen, die über lange Zeiträume betrieben werden. Es wird in Geräten eingesetzt, von denen eine hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit erwartet wird, sowie für Elemente, die Schweißverbindungen erfordern.

PTFE+ GF

PTFE + GF- ist eine Modifikation mit einem Zusatz von 15 oder 25 % Glasfaser

PTFE + GF unterschiedlich

höhere Druckfestigkeit (geringere Kriechneigung)
höhere Dimensionsstabilität
überlegene Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß (die Zugabe von GF führt jedoch zu einem schnelleren Verschleiß der paarweise interagierenden Elemente).
bessere Wärmeleitfähigkeit
bedingte chemische Beständigkeit im Kontakt mit Alkanalen, Säuren und organischen Lösungsmitteln
gute dielektrische Eigenschaften

Anwendungsgebiet von PTFE + GF
Die Modifikation wird bei der Herstellung von Armaturen zur Herstellung von kegelförmigen Ventilen, der Ventilauflagefläche, in der Elektrotechnik zur Herstellung elektrischer Isolatoren und bei Gleitpaarungen als Lagerelement verwendet.

PTFE+C

PTFE + C – ist eine Modifikation mit einem Zusatz von 25 % Kohlenstoff.

PTFE+C ist anders

sehr hohe Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Druckbelastungen
gute Gleiteigenschaften und Beständigkeit gegen Abrieb, auch bei Trockenreibung
gute Wärmeleitfähigkeit
geringer Widerstand gegen elektrischen Durchschlag und geringer oberflächenaktiver Widerstand
geringere chemische Beständigkeit bei Kontakt mit Arbeitsflüssigkeiten mit oxidierenden Eigenschaften

PTFE+CF

PTFE + CF- ist eine Modifikation mit einem Zusatz von 25 % Kohlenstoff.

PTFE+CF ist anders

sehr wenig Kriechen
gute Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß, auch in wässriger Umgebung
deutlich reduzierter elektrischer Widerstand
sehr gute chemische Beständigkeit
höhere Wärmeleitfähigkeit und geringere Wärmedehnung (auch im Vergleich zur Modifikation mit Glasfaser)

Anwendungsgebiet von PTFE + CF
Die Modifikation wird bei der Herstellung von Maschinenelementen verwendet, die eine Entfernung elektrostatischer Aufladung erfordern. Bei der Konstruktion chemischer Geräte wird es zur Herstellung von Gleitlagern, Gehäusen und Ventilsitzen verwendet. Weitere Anwendungen sind: dichte, ohne Schmierung laufende Kolbenführungen, verschiedene Dichtungen, Gleit- und O-Ringe, die im Trockenbetrieb einem abrasiven Verschleiß unterliegen. Die Modifikation dient vor allem der Herstellung von Gleitlagern und anderen mit Reibung arbeitenden Elementen.

PTFE + Graphit

PTFE + Graphit – ist eine Modifikation, die den Zusatz von 15 % Graphit enthält.

PTFE + Graphit ist anders

gute Gleiteigenschaften und geringer Reibungskoeffizient (geringer als bei PTFE + C)
bessere thermische und elektrische Leitfähigkeit
geringere chemische Beständigkeit bei Kontakt mit Oxidationsmitteln
relativ hoher abrasiver Verschleiß beim Arbeiten im Tandem mit Elementen aus Metall

Anwendungsgebiet PTFE + Graphit
Die Modifikation dient vor allem der Herstellung von Gleitfolien, die den Abtransport elektrostatischer Aufladungen ermöglichen.

PTFE + Bronze

PTFE + Bronze – ist eine Modifikation mit einem Zusatz von 60 % Bronze.

PTFE + Bronze ist anders

gute Gleiteigenschaften und hohe Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß – praktisch der geringste Verschleiß unter allen PTFE-Modifikationen
leichtes Kriechen
gute Wärmeleitfähigkeit, die es ermöglicht, die Temperatur interagierender Elemente zu senken und dadurch ihre Überlebensfähigkeit zu erhöhen
begrenzte chemische Beständigkeit bei Kontakt mit Säuren und Wasser

Anwendungsgebiet PTFE + Bronze:
Die Modifikation wird bei der Konstruktion von Maschinen zur Herstellung von mechanisch hochbelasteten Lagern und Gleitführungen sowie von Führungsringen in Hydraulikzylindern eingesetzt.

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LAGERUNG
Am besten in Kartons oder auf Paletten, dabei auf die Ebenheit der Lageroberfläche achten – unebene Oberflächen können zu irreversiblen Verformungen (Biegung) der gelagerten Halbprodukte führen.
Bei der Lagerung (z. B. Platten) in Stapeln ist auf die Fließfähigkeit von PTFE zu achten – eine Lagerung ist zu vermeiden große Menge Platten in einem Stapel ( schweres Gewicht) und andere mögliche Bedrohungen, die zu einer Verformung von Zwischenprodukten führen können.

Fluorkunststoffe sind eine Klasse von Polymeren und Copolymeren auf Fluorbasis. Die Entdeckung des Materials erfolgte zufällig im Jahr 1938, als der Amerikaner Roy J. Plunkett die Eigenschaften eines neuen Kältemittels, Fluorchlorkohlenwasserstoff, untersuchte. Eines Tages entdeckte er ein unbekanntes weißes Pulver an den Wänden von Kanistern, in denen unter hohem Druck Gas gepumpt wurde. Da er davon ausging, dass es sich hierbei um ein Polymerisationsprodukt handelte, beschloss er, die Eigenschaften des neuen Stoffes zu untersuchen. Diese Eigenschaften erwiesen sich als so außergewöhnlich, dass die Firma DuPont es 1941 unter dem Namen „Teflon“ patentieren ließ und begann, nach praktischen Anwendungen dafür zu suchen.

Im Jahr 1947 begannen die Arbeiten zur Herstellung eines heimischen Analogons – Fluorkunststoff.

Eigenschaften

— Weißes Material, rutschig und glatt im Griff, ähnlich im Aussehen wie Paraffin oder Polyethylen. Feuerfest, nicht brennbar, hitze- und frostbeständig, behält seine Elastizität im Temperaturbereich von -70 bis +270 °C. Transparenter Fluorkunststoff ist ebenfalls erhältlich, dieser ist jedoch weniger hitzebeständig und hält in der Regel einer Erwärmung bis zu 120 °C stand.
- Hat einen hohen elektrischen Widerstand, ein ausgezeichnetes Dielektrikum und Isoliermaterial.
— Es zeichnet sich durch eine revolutionäre geringe Adhäsion (Adhäsion) aus – so sehr, dass spezielle Technologien entwickelt werden mussten, um eine zuverlässige Verbindung der Teflonbeschichtung mit anderen Oberflächen zu gewährleisten.
— Der Reibungs- und Gleitkoeffizient ist extrem niedrig, was es zu einem beliebten Schmiermittel macht.
— Es hat keine Angst vor Licht und lässt keine UV-Strahlung durch, quillt nicht in Wasser und wird nicht von Flüssigkeiten, einschließlich Ölen, benetzt.
— Fluorkunststoffe werden gut verarbeitet; sie werden gegossen, gewalzt, gebohrt, geschliffen und gepresst.
— Inert gegenüber menschlichem Gewebe, daher geeignet für die Herstellung von Implantaten, beispielsweise Herzklappen, Prothesen, künstlichen Gefäßen.

Fluorkunststoffe sind beständig gegen die konzentriertesten Säuren und Laugen, reagieren nicht mit Aceton, Alkohol, Ether und sind nicht anfällig für die zerstörerische Wirkung von Enzymen, Schimmel und Pilzen. In ihrer chemischen Beständigkeit übertreffen sie alle bekannten Polymere und sogar Metalle wie Gold und Platin. Sie werden nur durch Fluor, Fluorfluorid und geschmolzene Alkalimetalle zerstört.

Bei Temperaturen über 270 °C beginnen sie sich zu zersetzen, wobei unter anderem das sehr giftige Perfluorisobutylen-Gas freigesetzt wird. Teflon und teflonbeschichtetes Kochgeschirr ist sicher, solange es nicht überhitzt oder verbrannt wird. Überzugspartikel, die in die Nahrung gelangen, werden nicht verdaut und unverändert über den Darm ausgeschieden.

Der Nachteil von Fluorkunststoff ist seine Fließfähigkeit, weshalb er unter Belastung und für große Strukturformen nicht in reiner Form eingesetzt werden kann.

Anwendung

Fluorkunststoffe haben in verschiedenen Bereichen breite Anwendung gefunden. Sie werden in Form von Pulver, wässriger Lösung (eine Mischung aus Fluorkunststoffstaub mit Wasser), dünner Folie und gepressten Rohlingen hergestellt, die durch mechanische Bearbeitung in Teile von Geräten und Maschinen umgewandelt werden.

Fluorkunststoff wird im Militär, in der Luftfahrt, in der Raumfahrttechnik, in der Elektrotechnik und Funkelektronik sowie im Maschinenbau eingesetzt. In der Elektrotechnik und Funkelektronik werden sie zur Herstellung von Isoliermaterialien verwendet; in Maschinen und Werkzeugmaschinen – Lager, Dichtungen, Unterlegscheiben und andere Reibungseinheiten sowie Teile komplexer Strukturen. Schmiermitteln wird fein verteilter Fluorkunststoff zugesetzt. Viele Teile und Oberflächen werden zum Schutz vor Korrosion mit einer dünnen Schicht einer Substanz überzogen.

In der chemischen Industrie wird es zur Herstellung von Behältern, Rohrleitungsbeschichtungen, Schläuchen und Teilen verwendet, die gegen aggressive Umgebungen, niedrige und hohe Temperaturen sowie hohen Druck beständig sind.

Fluorkunststoffe werden in der Textilproduktion verwendet, um Stoffe mit schmutz- und wasserabweisenden Eigenschaften, hitzebeständig, verschleißfest und geruchshemmend herzustellen.

In der Medizin werden aus diesem Polymer Prothesen und Implantate hergestellt.

Es wird auf Förderbändern zur Herstellung von Schaumstoff in der Bauindustrie eingesetzt.

In der Lebensmittelindustrie erfreuen sich Backbleche, Formen, Backöfen, Waffeleisen, Grills, Kaffeemaschinen und teflonbeschichtete Utensilien großer Beliebtheit.

Teflon findet sich im Alltag auf Geschirr mit Antihaft- und Antihaftbeschichtung, auf Rasierklingen (zur Erhöhung der Lebensdauer), auf Tellern für Bügeleisen und auf Bügelbrettern, in Brotmaschinen, Kaffeekannen und in Heizgeräten .

Es wird in der Entomologie bei der Haltung flugunfähiger Insekten eingesetzt – sie können die glatten Fluorkunststoffwände des Hauses nicht erklimmen, also nicht entkommen.

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Der allgemeine Name „Fluorkunststoff“ für eine Reihe fluorhaltiger Polymere tauchte Mitte des letzten Jahrhunderts in der UdSSR auf. Der Begriff wird in der russischen Industrie immer noch mit Nummernindizes von „Ftoroplast-2“ bis „Ftoroplast-4“ verwendet, ist jedoch keine eingetragene oder patentierte Marke.

Grundlegende Eigenschaften und industrielle Anwendungen

Nicht nur der technische Name der Polymere „Ftoroplast“ ist ähnlich, sondern auch die Eigenschaften und Hauptmerkmale aller seiner Typen:

Unschmelzbarkeit;
Trägheit;
Dielektrizitätskonstante von Fluorkunststoff.

Bei verschiedenen Fluorkunststoffmarken variieren diese Eigenschaften quantitativ, was zu unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten des Materials führt.

Drei Hauptmarken von Fluorkunststoff:

Die Herstellung von Fluorkunststoffteilen erfolgt auf eine von vier Arten:

Kaltpressen mit weiterem Backen des Fluorkunststoffprodukts und abschließender mechanischer Bearbeitung;
Extrusion;
Sprühen;
Reflow.

Die Verwendung von „zwei“ in der Industrie ergibt sich aus mehreren Parametern, bei denen diese Art von Fluorkunststoff anderen überlegen ist:

hohe Härte, Festigkeit und Steifigkeit (bei Temperaturen bis 120 °C);
Beständigkeit gegen Wasser, Lösungsmittel, Strahlung jeglicher Art;
biologische Inertheit – reagiert nicht mit Nahrungsmitteln und lebendem organischem Material;
praktisch nicht brennbar;
chemisch reines Material (bei der Herstellung von Fluorpolymeren treten keine Verunreinigungen auf).

Für Fluorkunststoff-2 liegt die Betriebstemperatur bei = 150 °C; Schmelztemperatur von Fluorkunststoff-2 = 170 °C.

Es gilt als universelles Material, das in allen Tätigkeitsbereichen eingesetzt wird und einer begrenzten Erwärmung unterliegt.

Prozess der PVDF-Erstellung

Als Ergebnis der Laborforschung mehrere technologische Prozesse um Fluorkunststoff-2 zu erhalten. Nach den Kriterien Rentabilität und Ausbeute des Endprodukts werden in der Industrie drei Ketten eingesetzt, die sich in Initiatoren und Kosten-Qualitäts-Verhältnis unterscheiden.

Eigenschaften kristalliner PVDF-Phasen

Fluorkunststoff-2 verfügt über vier Arten von kristallinen Phasen, die sich unter äußeren Einflüssen in eine andere umwandeln können:

α-Phase. Wird aus einer Schmelze ohne Anwendung von Druck oder aus anderen Sorten während des Glühens gebildet.
β-Phase. Gebildet aus einer Schmelze unter einem Druck von 350 MPa. Dies ist von besonderem Interesse, da das Material in dieser Phase piezo- und pyroelektrische Effekte zeigt.
γ-Phase. Gebildet aus einer überhitzten Schmelze. Instabil. Unter mechanischer Einwirkung (Verformung der Probe) geht es in die β-Phase über.
δ-Phase. Wird aus der α-Phase gebildet, wenn es einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Durch Tempern der Probe in der δ-Phase unterliegt bestimmte Bedingungen, Sie können jede der anderen drei Sorten bekommen.

Hersteller und Anwendungen

Derzeit wird Fluorkunststoff-2 in Russland nicht hergestellt. Führende ausländische Lieferanten: Agru (Österreich), FIP Spa (Italien), Georg Fischer (Schweiz), Simona (Deutschland), Glynwed Pipe SYSTEMS LTD.

Rohre und Rohrleitungsbaugruppen (Hähne, Armaturen) zur Förderung aggressiver Medien oder zur Herstellung hochreiner Materialien werden aus Fluorkunststoff-2 hergestellt.

Blatt F-2 wird zur Auskleidung von Behältern und Wänden von Räumlichkeiten verwendet.

Fertigprodukte aus Fluorkunststoff-2 sowie Stäbe oder Platten werden nach Russland importiert.

Aktuelle westliche Sanktionen in In letzter Zeit reduzierte Einkaufsmöglichkeiten.

Ftoroplast-3 (F-3, F-3B, PCTFE)

Es hat zwei Eigenschaften: Bei Temperaturen bis zu 50 °C ist es eine amorphe Masse; beim Erhitzen kristallisiert es und verwandelt sich in einen Polymerkristall mit physikalischen und chemischen Eigenschaften, die sich von denen der amorphen Phase unterscheiden Prozentsatz kristalline und amorphe Materie. Bei weiterer Erwärmung auf 200 °C schmilzt der Kristall, bei 300 °C verkohlt die Schmelze und zersetzt sich.

Betriebstemperaturbereich von -200 bis +125 °C. Das Material ist gegenüber allen Lösungsmitteln und chemischen Medien inert, jedoch instabil gegenüber Strahlung und weist relativ geringe elektrische Isoliereigenschaften auf.

Die aufgeführten Merkmale bestimmten den Einsatz von Fluorkunststoff-3 in Einheiten, die in einer aggressiven Umgebung, aber mit geringer körperlicher Belastung betrieben werden.

Polytrifluorchlorethylenfolien werden zum Schutz der Oberflächen von Arbeitsmechanismen vor dem Kontakt mit verarbeiteten Produkten in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie und Medizin eingesetzt. Die Gleiteigenschaften ermöglichen den Einsatz solcher Einheiten ohne zusätzliche Schmierung.

PCTFE-Erstellungsprozess

Strahlungsmethode. Technologisch komplex, erfordert Compliance Temperaturregime. Vorteil: Die Durchführung erfolgt bei Raumtemperatur.

Suspensionsmethode. Einfach, kostengünstig, aber das Produkt ist von durchschnittlicher Qualität.

Emulsionsmethode. Teurer als Suspension, aber die Qualität des Polymers ist höher.

Die Technologie zur industriellen Produktion von PCTFE wird in der populären Literatur nur unzureichend beschrieben.

Eigenschaften von PCTFE

Das Polymer wird hauptsächlich in der kristallinen Phase verwendet, die einem Abschreckprozess unterzogen wurde.

Das ausgehärtete Polymer ist transparent und kann als Sichtfenster für Behälter mit aggressiven Medien verwendet werden. Beim Erhitzen auf 200 °C verliert der ausgehärtete Fluorkunststoff-3 seine Aushärtung, kristallisiert und wird trüb. Der Nachteil besteht darin, dass die geringe Wärmeleitfähigkeit von Fluorkunststoff die Aushärtung von Teilen ermöglicht, die nicht dicker als 3-4 mm sind.

Der Vorteil besteht darin, dass die Aufnahme von Wasserdampf und die Diffusion etwaiger anderer Gase durch PCTFE Null ist.

Typ F-3B unterscheidet sich von F-3 durch eine bessere Transparenz im Licht- und Infrarotbereich.

PCTFE-Produktion

In Russland wird Fluorkunststoff-3 von inländischen Fabriken gemäß GOST-13744 von 1987 hergestellt. In Pulverform auf dem Markt erhältlich:

Note „A“ – für Kompositionen;
Marke „B“ – universell;
Klasse „B“ – zum Pressen von Produkten aus Kompositionen.

Basierend auf der Marke „B“ werden Suspensionen in Alkohol hergestellt (Typ „C“), die unstabilisiert (Typ „SK“) und stabilisiert (Typ „SV“) sind.

Fluorkunststoff-4 (PTFE)

Fluoroplast-4 oder PTFE-Material ist das vielseitigste Produkt der Linie. Die Bedeutung des Materials für die Industrie und die weit verbreitete Verwendung des Polymers führten 1980 zur Annahme einer separaten GOST 10007-80 „Fluoroplast-4“. Spezifikationen (mit Änderungen Nr. 1, 2)“.

Funktioniert in einem weiten Temperaturbereich und behält seine Eigenschaften bei. Es wird nicht von Wasser, Lösungsmitteln oder Fetten benetzt. Hat niedrige Reibungs- und Adhäsionskoeffizienten. Die chemische Beständigkeit von Polytetrafluorethylen übertrifft die chemische Beständigkeit von Gold.

Dieser Fluorkunststofftyp hält Temperaturen von -200 bis +270 °C stand. Der Schmelzpunkt von Fluorkunststoff-4 liegt bei 320 °C.

Eine Einschränkung bei der Verwendung ist die relative Weichheit des Polymers, weshalb es in Einheiten mit minimaler physikalischer Belastung verwendet wird.

Die hohe Temperaturbeständigkeit von Fluorkunststoff-4 wird in Hochtemperaturrohrleitungen genutzt; es wird zur Isolierung von Hochspannungsleitungen, technischen Geweben und Filtern für verschiedene Zwecke verwendet. F-4-Dichtungen mit Füllstoffen werden in Lager eingebaut, die für den Betrieb in aggressiven Umgebungen oder ohne Schmierungsmöglichkeit ausgelegt sind.

Im Alltag ist es bei Klempnern und Gasarbeitern als FUM-Band bekannt, und Hausfrauen verwenden Bratpfannen mit einer Antihaftbeschichtung aus Fluorkunststoff-4, in diesem Fall „Teflon“ genannt.

Teflon

Dies ist ein patentierter Name für Fluorkunststoff-4, und die Eigenschaften von Teflon sind die gleichen wie die Eigenschaften des Polymers der Marke F-4. Die hohe Härte des Materials und seine Trägheit bestimmten die Verwendung von Rohstoffen in Küchengeschirr.

Die Massenverteilung im Alltag schreibt Teflon hohe hygienische Eigenschaften zu. Tierversuche, um herauszufinden, warum Teflon schädlich ist, ergaben eine aggressive Komponente und bewiesen, dass das Material bei normaler Verwendung von Antihaftprodukten sicher ist. Aufgrund von Verstößen gegen die Nutzungsbedingungen kam es zu Gesprächen darüber, dass Teflon gesundheitsschädlich sei. Denn wenn das Kochgeschirr überhitzt, beispielsweise wenn man eine Bratpfanne unbeaufsichtigt auf dem Feuer stehen lässt, erhitzt sich das Produkt auf gefährliche Temperaturen und die Teflonbeschichtung wird zerstört, wodurch giftige Bestandteile freigesetzt werden. Diese Dämpfe sind besonders giftig für Vögel, die fast augenblicklich sterben.

Der Hauptkonkurrent für teflonbeschichtetes Kochgeschirr ist Keramikkochgeschirr. In den meisten verglichenen Parametern ist Keramik besser als Teflon. Bis auf eine wichtige Sache: Der Preis ist viel höher.

PTFE-Erstellungsprozess

In Russland wird bei der Herstellung von Fluorkunststoff-4 eine zweistufige Technologie eingesetzt. In der ersten Stufe werden Chloratome in der Grundsubstanz durch Fluoratome ersetzt, in der zweiten Stufe erfolgt eine Wärmebehandlung und in der letzten Stufe erfolgt die Polymerisation des fertigen Produkts.

PTFE-Spezifikationen

Die Viskositätsparameter von Fluorkunststoff-4 schließen ein Heißprägen von Produkten aus. Der zukünftige Teil wird kalt geformt und anschließend gebacken.

Das Polymer enthält „Fluorkunststoff-4“ technische Eigenschaften Beginnen Sie mit dem Beinamen „außergewöhnlich“:

außergewöhnliche dielektrische Eigenschaften;
außergewöhnliche Beständigkeit gegen Lichtbogenspannung;
außergewöhnlich niedriger dielektrischer Verlustfaktor in große Auswahl Frequenzen;
hohe chemische Beständigkeit;
absolute Beständigkeit bei tropischen Bedingungen und Salznebel;
außergewöhnlich niedriger Reibungskoeffizient.

Die Dichte von PTFE-Fluorkunststoff hängt vom Kristallisationsgrad ab und liegt zwischen 2,12 und 2,28 g/cm 3 .

Ein weiterer externer Faktor, der die Dichte von Fluorkunststoff beeinflusst, ist die Temperatur. Mit zunehmender Dichte sinkt die Dichte auf einen Wert von 1,53 g/cm 3 .

Zum Vergleich: Unter normalen Bedingungen beträgt die Dichte von Caprolon 1,14 g/cm 3 .

Zu den Nachteilen des PTFE-Materials gehören geringe Festigkeit, geringe Transparenz und strahlungsbedingte Verschlechterung.

Anwendung von PTFE

Es wird überall dort eingesetzt, wo Korrosionsschutzeigenschaften und Trägheit der Komponenten erforderlich sind, aber keine große mechanische Belastung vorliegt. In der Medizin werden Geräte und prothetische Elemente hergestellt, darunter künstliche Gefäße, Implantate und Blutsammelbehälter.

Sorten von Fluorkunststoff-4

F-4A und F-4T in Pulverform werden zur Herstellung von Teilen durch Pressen verwendet.

F-4D in Form eines besonders feinen Pulvers mit verbesserter Chemikalienbeständigkeit.

In der internationalen Schreibweise wird F-4 „Teflon“ genannt. Die Verwendung von Teflon als Material zur Antihaftbeschichtung von Küchenutensilien ist die bekannteste Verwendung von Fluorkunststoff-4 unter diesem Namen.

Verbund-Fluorkunststoffe

Dabei handelt es sich um Polymere, denen bei der Herstellung Füllstoff zugesetzt wurde.

Je nachdem, welche Eigenschaften des Basispolymers verbessert werden sollen, kommen unterschiedliche Füllstoffe zum Einsatz. Die technischen Spezifikationen sehen die Verwendung von Kohle (Koks), Kohlenstofffasern, Molybdän und Kobalt in Zusatzstoffen vor.

Additives Bild

Fluorkunststoff mit Koks oder schwarzer Fluorkunststoff hat eine einzigartige Verschleißfestigkeit, die 600-mal höher ist als die des Basispolymers F-4. Graphitgefülltes Fluorkunststoff-Verbundmaterial (schwarz) wird in Einheiten mit kritischen Reibungsbedingungen und schwierigem Zugang für Wartungsarbeiten verwendet.

Probleme beim Verbinden von Fluorkunststoffteilen

Die hervorragenden Eigenschaften von Fluorkunststoff in Bezug auf Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen, geringe Benetzbarkeit und Diffusionsfreiheit führen zu Problemen, wenn Teile miteinander verklebt werden müssen. Es wurden Methoden mit vorläufiger Oberflächenbehandlung, Waschen, Trocknen und Kleben mit Epoxidverbindungen vorgeschlagen. Tests zeigten die geringe Festigkeit einer solchen Klebenaht, der Kleber löste sich unter Belastung von der Oberfläche.

Die Lösung zum Verkleben von Fluorkunststoff mit Fluorkunststoff wurde 1977 in der UdSSR gefunden und patentiert.

Bei dieser Methode wird die vorbereitete Oberfläche mit flüssigem Gold behandelt und das Teil auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Gold reduziert wird und bis zu einer Tiefe von 1 Mikrometer in das Polymer diffundiert. Die vergoldete Oberfläche wird mit einer Verbindung mit einem anderen Teil verklebt.

Es ist möglich, anstelle von Gold Platin oder Silber zu verwenden, aber Platin verringert die Festigkeit der Schweißnaht und Silber ist gegenüber aggressiven Umgebungen nicht beständig genug.

Das Problem, Fluorkunststoff auf Metall oder Polymer auf Fluorkunststoff zu kleben, ist noch nicht zufriedenstellend gelöst. Moderne Technologien Sie bieten spezielle Klebstoffe an, zum Beispiel FRAM-30, aber die zu verklebende Oberfläche muss zuerst mit flüssigem Natrium geätzt werden und die Qualität der Naht ist gering.

Lieferbereich

Zur Weiterverarbeitung bestimmte Fluorkunststoffe werden in Form von Stäben, Platten, Filmen, Pulvern und Suspensionen geliefert. Auf den Websites der meisten Händler sind Online-Rechner integriert, die das Gewicht des bestellten Sortiments berechnen und dabei das spezifische Gewicht des Fluorkunststoffs zugrunde legen. Sie können das Gewicht einer Fluorkunststoffplatte ungefähr mit 2200 kg/1 m 3 bestimmen, d. h. eine Platte mit den Maßen 1000 mm x 1000 mm x 10 mm wiegt 22 kg. Zum Vergleich: Eine ähnliche Caprolonplatte wiegt etwa 15 kg.

Das Gewicht eines Fluorkunststoffstabs mit einer Länge von 1000 mm und einem Durchmesser von 100 mm beträgt etwa 18 kg.

Vergleich von Fluorkunststoff und Caprolon

Caprolon oder Polyamid-6 hat ähnliche Eigenschaften wie Fluorkunststoff. Der Unterschied zwischen Caprolon und Fluorkunststoff liegt in den mechanischen Eigenschaften, es lässt sich jedoch nicht eindeutig sagen, welches stärker ist – Fluorkunststoff oder Caprolon. Letzteres ist etwas härter, verformt und beschädigt sich bei gleicher Belastung weniger. Gleichzeitig ist seine Verschleißfestigkeit im Langzeiteinsatz jedoch geringer als die von Fluorkunststoff.

Die Herstellung von Teilen aus Caprolon erfordert eine höhere Präzision, aber technologisch ist es einfacher und kostengünstiger, ein Teil daraus durch Gießen herzustellen als durch Pressen und Backen aus Fluorkunststoff.

Die Schmelztemperaturen von Caprolon und Fluorkunststoff sind fast doppelt so unterschiedlich. Das erste schmilzt bei 220 °C, das zweite ist die Betriebstemperatur.

Ist ein Langzeitbetrieb mit geringen mechanischen Belastungen erforderlich, empfiehlt sich der Einbau eines Fluorkunststoffteils, bei erheblichen mechanischen Belastungen ist Caprolon besser als Fluorkunststoff. Beim Vergleich, was besser ist - Fluorkunststoff und Caprolon - werden bei der Herstellung von Buchsen die Parameter Herstellbarkeit und Festigkeit berücksichtigt.

PTFE-Buchsen werden durch Einpressen der Welle mit Toleranz hergestellt, wobei die Außengröße etwas größer und die Innengröße etwas kleiner ist. Wenn die Welle einer Stoßbelastung ausgesetzt wird, verliert die Buchse ihre Form und muss ersetzt werden.

Caprolon-Buchsen sind steif, halten Stoßbelastungen perfekt stand, verlieren nicht ihre Form, nutzen sich aber schnell ab. Präzise Fertigungsgenauigkeit und zusätzliche Stoßdämpfung der Baugruppe sind erforderlich.

Fluorkunststoff ersetzen

Hohe Eigenschaften machen es schwierig, Fluorkunststoff durch andere Materialien zu ersetzen. Aufgrund der Einschränkungen bei den Betriebsparametern des Geräts können Sie entscheiden, durch was Sie Fluorkunststoff ersetzen möchten. Niedrige Betriebstemperaturen ermöglichen beispielsweise den Ersatz von Fluorkunststoff durch Caprolon ohne Verlust der Zuverlässigkeit. Das importierte Material TECAPET (Polyethylenterephthalat) ist kürzlich auf dem Markt und ersetzt Caprolon. Es wird noch nicht in Russland produziert.

140.000–500.000. werden durch Polymerisation von Tetrafluorethylen in Gegenwart von Peroxidinitiatoren erhalten.

In der UdSSR wurde es unter der Marke hergestellt „Fluorlon“. DuPont Corporation ist der Urheberrechtsinhaber für die Nutzung der Marke Teflon.

Eigenschaften und Anwendungen von Polytetrafluorethylen

Polytetrafluorethylen (Fluorkunststoff-4) ist ein weißes Pulver mit einer Dichte 2250-2270 kg/m3 und Schüttdichte 400-500 kg/m3. Sein Molekulargewicht ist gleich 140 000- 500 000 .

Ftoroplast-4- kristallines Polymer mit 80-85% , Schmelzpunkt 327 °C und der amorphe Teil über - 120 °C. Beim Erhitzen von Polytetrafluorethylen nimmt der Kristallinitätsgrad ab; 370 °C es verwandelt sich in ein amorphes Polymer. Beim Abkühlen geht Polytetrafluorethylen wieder in den kristallinen Zustand über; Gleichzeitig schrumpft es und erhöht seine Dichte. Die höchste Kristallisationsgeschwindigkeit wird bei beobachtet 310 °C.

Bei Betriebstemperatur beträgt der Kristallinitätsgrad von Fluorkunststoff-4 50-70% , Vicat-Wärmebeständigkeit – 100-110 °C. Betriebstemperatur - von 269 bis 260 °C.

Bei Erwärmung oben 415 °C Polytetrafluorethylen zersetzt sich langsam, ohne zu schmelzen, und bildet Tetrafluorethylen und andere gasförmige Produkte.

Polytetrafluorethylen verfügt über sehr gute dielektrische Eigenschaften, die innerhalb des Materials nicht schwanken von -60 bis 200 °C, verfügt über gute mechanische und Gleiteigenschaften und einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten.

Nachfolgend sind die Hauptindikatoren für die physikalischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Fluorkunststoff-4 aufgeführt:

Bruchspannung, MPa unter Zugspannung
ungehärtete Probe	13,7-24,5
gehärtete Probe	15,7-30,9
mit statischer Biegung	10,8-13,7
Elastizitätsmodul beim Biegen, MPa
bei - 60 °C	1290-2720
bei 20°C	461-834
Schlagfestigkeit, kJ/m 2	98,1
Bruchdehnung, %	250-500
Dauerhafte Dehnung, %	250-350
Brinellhärte, MPa	29,4-39,2
Spezifischer volumetrischer elektrischer Widerstand, Ohm m	1015-1018
Tangens des dielektrischen Verlusts bei 10 6 Hz	0,0002-0,00025
Dielektrizitätskonstante bei 10 6 Hz	1,9-2,2

Chemische Beständigkeit von Polytetrafluorethylenübertrifft die Beständigkeit aller anderen synthetischen Polymere, Speziallegierungen, Edelmetalle, Korrosionsschutzkeramiken und anderer Materialien.

Polytetrafluorethylen löst sich in keinem der bekannten organischen Lösungsmittel und Weichmacher auf und quillt nicht (es quillt nur in fluoriertem Kerosin).

Wasser greift das Polymer bei keiner Temperatur an. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 % nimmt Polytetrafluorethylen nahezu kein Wasser auf.

Vor der Temperatur der thermischen Zersetzung geht Polytetrafluorethylen nicht in einen viskosen Fließzustand über und wird daher verfahrenstechnisch zu Produkten verarbeitet Tablettierung Und Sintern von Werkstücken(bei 360-380 °C).

Dank der Kombination vieler kettenchemischer und physikalisch-mechanischer Eigenschaften hat Polytetrafluorethylen breite Anwendung in der Technologie gefunden.

Herstellung von Polytetrafluorethylen

Polytetrafluorethylen wird in Form eines losen faserigen Pulvers oder einer weißen oder gelblich undurchsichtigen wässrigen Suspension erhalten, aus der gegebenenfalls feines Polymerpulver mit Partikeln von 0,1-0,3 µm.

Faseriges Polytetrafluorethylen

Die Polymerisation von Tetrafluorethylen wird üblicherweise in einer wässrigen Umgebung ohne Verwendung von Emulgatoren durchgeführt. Der Prozess wird in einem Edelstahlautoklaven durchgeführt, der für einen Druck von mindestens 9,81 MPa, ausgestattet mit Ankerrührer, Heiz- und Kühlsystem.

Der Autoklav wird mit sauerstofffreiem Stickstoff vorgespült und anschließend mit Wasser und einem Initiator befüllt.

Unten ist die Komponentenladerate (in Massenteilen) aufgeführt:

Tetrafluorethylen – 30
Destilliertes Wasser – 100
Ammonium Persulfat – 0,2
Borax -0,5

Am Ende der Polymerisation wird der Autoklav abgekühlt, das nicht umgesetzte Monomer mit Stickstoff abgeblasen und der Inhalt des Autoklaven in eine Zentrifuge geleitet. Nach der Abtrennung des Polymers von der flüssigen Phase wird es zerkleinert und mehrmals gewaschen heißes Wasser und bei 120-150 °C getrocknet.

Das technologische Ablaufdiagramm zur Herstellung von Polytetrafluorethylen ist in Abbildung 1 dargestellt.

Tetrafluorethylen aus Verdampferzähler 1 tritt ein Polymerisationsreaktor 3, zuvor von Sauerstoff befreit und mit destilliertem, entlüftetem Wasser auf das erforderliche Volumen aufgefüllt Messbecher 2. Vor der Zufuhr des Monomers wird der Initiator im Reaktor gelöst - Ammonium Persulfat. Der Reaktor wird mit Sole auf eine Temperatur abgekühlt - 2-4°С und unter Druck 1,47–1,96 MPa Die Polymerisation beginnt. Wenn nach dem Einfüllen des Monomers die Polymerisation nicht beginnt, wird der Prozessaktivator nach und nach in kleinen Portionen in den Reaktor eingeführt - 1 % Salzsäure. Die Zugabe des Aktivators wird gestoppt, sobald die Temperatur im Reaktor zu steigen beginnt.

Die Polymerisation ist abgeschlossen, wenn die Temperatur der Reaktionsmischung erreicht ist 60-70 °C und wenn der Druck im Reaktor auf Atmosphärendruck absinkt. Dann fließt die Reaktionsmasse durch die Schwerkraft hinein Aufhängungsempfänger 5, wo die Mutterlauge entfernt wird und eine Suspension von Polytetrafluorethylen mit einem Teil der Mutterlauge in die überführt wird Zellstoffbehälter 6. Dann beginnt das System zu arbeiten Repulpator 7 – Kolloidmühle 8, bei dem ein kontinuierliches wiederholtes Waschen und Mahlen von Polymerpartikeln in Suspension durchgeführt wird. Das Verhältnis von fester und flüssiger Phase im Repulpator beträgt 1: 5 . Das nasse Produkt tritt ein pneumatischer Trockner 9(Polymer-Trocknungstemperatur 120 °C). Trockenes Polytetrafluorethylen wird in Fraktionen mit unterschiedlichem Dispersionsgrad dispergiert und in die Verpackung überführt.

Dispergiertes Polytetrafluorethylen erhalten durch Polymerisation von Tetrafluorethylen in einem wässrigen Medium in Gegenwart von Emulgatoren- Salze von Perfluorcarbonsäuren oder Monohydroperfluorcarbonsäuren. Wird als Initiator verwendet Bernsteinsäureperoxid. Der Prozess wird in einem Autoklaven mit Rührwerk durchgeführt 55-70 °C und Druck 0,34–2,45 MPa. Durch die Polymerisation entsteht ein Polymer mit kugelförmigen Partikeln. Die resultierende wässrige Dispersion wird konzentriert oder das Polymer daraus in Pulverform isoliert. Nach Erhalt einer wässrigen Suspension enthaltend 50-60% Polymer, es wird eingespritzt 9-12% um die Koagulation von Polymerpartikeln zu verhindern.

Dispergiertes Polytetrafluorethylen ( Fluoroplast-4D, oder Fluorlon-4D) Erhältlich in Form eines feinen Pulvers (von 0,1 bis 1 Mikrometer), einer wässrigen Suspension mit 50–60 % Polymer und einer Suspension mit 58–65 % Polymer (zur Herstellung von Fasern).

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Beschreibung

Polytetrafluorethylen (PTFE, Fluorkunststoff 4) ist ein Material mit relativ hohen mechanischen Eigenschaften. Bei niedrigen Temperaturen weist es eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und selbstschmierende Eigenschaften auf; Bei Minustemperaturen bis -80°C bleibt PTFE (PTFE, F4) flexibel. Unter dem Einfluss äußerer Belastung besitzt Polytetrafluorethylen die Fähigkeit, kalt zu fließen (Pseudo- oder Kaltfluss). Polytetrafluorethylen (Fluorkunststoff 4) hat im Vergleich zu anderen Polymeren den niedrigsten Reibungskoeffizienten gegenüber Stahl (ca. 0,04).

Beim Erhitzen über plus 327 °C schmelzen die Kristallite, das Polymer geht jedoch erst dann in einen viskos-fließenden Zustand über, wenn die Zersetzungstemperatur einsetzt (plus 415 °C).

Produkte aus PTFE (PTFE, F4) können bei Temperaturen von minus 269 bis plus 260 °C und kurzzeitig auch bei Temperaturen bis plus 300 °C eingesetzt werden. Aufgrund seiner hervorragenden dielektrischen Eigenschaften über einen weiten Frequenz- und Temperaturbereich ist PTFE (PTFE, F4) ein einzigartiges Dielektrikum. Der daraus hergestellte Isolationswiderstand ist sehr hoch – über 1016 Ohm x Sm.

Vielen Dank an Sie chemische Eigenschaften Das PTFE-Polymer weist eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber chemisch aggressiven Umgebungen und eine Reihe weiterer, ebenso ausgeprägter Eigenschaften auf, die von Vorteil sind dieses Material im Vergleich zu anderen. Fluorkunststoff Teflon ist sehr beständig gegen nahezu alle Säuren und Laugen. Insbesondere hält dieses Material der Einwirkung organischer und anorganischer Lösungsmittel sowie Erdölprodukten in weiten Temperaturbereichen von minus 269 Grad bis plus 260 Grad stand. Die einzigen Ausnahmen sind geschmolzene Alkalimetalle, elementares Fluor und Chlortrifluorid. Die unübertroffene chemische Beständigkeit von PTFE ermöglicht den Einsatz in der Schwerchemieindustrie zur Herstellung von Teilen, die in chemischen Geräten, verschiedenen Behältern, Membranen, Rohrleitungen, Dichtungselementen, Dichtungen und Pumpen benötigt werden.

Aus PTFE werden verschiedene Packungen, Gewindedichtungen, Flanschdichtungen, Gleitringdichtungsteile und Imprägnierungen hergestellt verschiedene Arten um die Leistungseigenschaften der Beschichtung zu verbessern. Polytetrafluorethylen kann in der Elektrotechnik und Funktechnik als Material zur Isolierung von Drähten und Kabeln eingesetzt werden. Teflonplatten haben einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten; es ist nahezu unmöglich, sie mit Wasser oder anderen organischen Flüssigkeiten zu benetzen, was perfekt mit den breiten Temperatureigenschaften des Betriebs kombiniert ist. Der niedrige spezifische Reibungskoeffizient macht PTFE als Dichtungswerkstoff mit hohen Gleiteigenschaften im Maschinenbau unverzichtbar.