в каком температурном диапазоне фторопластовая прокладка сохраняет свои механические свойства
Фторопластовые прокладки: свойства, применение, преимущества
Фторопластовые прокладки: свойства, применение, преимущества
Фторопластовые прокладки – одни из лучших уплотнителей, которые подходят для применения в самых разнообразных системах и отраслях. Они отлично выдерживают агрессивные химические и тепловые воздействия, долговечны, безвредны для здоровья человека и окружающей среды. Сейчас такие уплотнители становятся все более популярными, часто ими заменяют привычные изделия из резины и паронита. Рассмотрим подробнее, что же это такое – фторопластовые прокладки, какими характеристиками они обладают и где используются.
Материальное исполнение и размеры
Прокладки изготавливаются по ГОСТ 15180-86 из фторопласта (PTFE). Более известное название этого синтетического полимерного материала – тефлон. Фторопласт впервые разработан в США, в начале 20 столетия, а в России его получили только в 1947 году. Но за такое короткое время существования этот полимер стал очень популярным и востребованным. Дело не только в его уникальной устойчивости к самым жестким условиям. Он обладает еще и ценными эксплуатационными свойствами – низкой адгезией, отличными диэлектрическими показателями, биологической инертностью.
Стандартные размеры фторопластовых прокладок для фланцевых соединений соответствуют параметрам, указанным в ГОСТ 12815-80 (для фланцев исполнения 8 и 9) или в ГОСТ 33259-2015 (исполнения L и M). Рекомендованная толщина изделий – 1–7 мм. Диаметр, как и у стандартных фланцевых соединений, варьируется очень широко – от 10 до 3000 мм. Возможно изготовление нестандартных уплотнителей для соединений другого типа.
Плюсы и минусы
Основные преимущества фторопластовых прокладок:
При всех своих достоинствах фторопластовые уплотнители уступают некоторым другим материалам по механическим свойствам и диапазону рабочих давлений. Также они дороже стандартных резиновых уплотнений.
Физико-химические свойства фторопластовых прокладок
Механические свойства тефлоновых уплотнителей
Предел прочности при растяжении, кгс/см 2
Предел прочности при сжатии, кгс/см 2
Модуль упругости при сжатии, кгс/см 2
Предел прочности при статическом изгибе, кгс/см 2
Модуль упругости при изгибе (при 200 °С), кгс/см 2
Удельная ударная вязкость, кгс·см/см 2
Твердость по Бриннелю, кгс/мм 2
Применение
Из фторопласта можно изготовить уплотнительные прокладки любой формы, так как он легко обрабатывается механически. Тефлоновые уплотнители применяют в системах с разными рабочими средами:
Устанавливают прокладки между элементами трубопроводов, машин, оборудования. Они идеальны для уплотнения соединений в компрессорном оборудовании, электрических двигателях, электронных приборах, гидравлических системах. Вот лишь основные отрасли производства, на которых требуются фторопластовые уплотнители:
Также уплотнители из фторопласта используют в сантехнике, в системах горячего и холодного водоснабжения, отопления и пр. Они не выдавливаются при перетягивании соединения, не размокают, не портятся из-за перепадов температуры, при этом обеспечивают отличную герметичность.
Если хотите выбрать и купить фторопластовые прокладки, обращайтесь к нам. У нас широкий выбор готовых изделий и собственное производство, на котором мы организуем изготовление уплотнителей под заказ по вашим чертежам.
Какую температуру выдерживает фторопластовая прокладка
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.
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.
Особенности плавления
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.
Немного минусов
Несмотря на многочисленные достоинства, фторопласт-4 имеет незначительное количество недостатков. Материал практически не подлежит склеиванию: для этого необходимо провести обработку расплавами окислителей при высокой температуре. Также пластмасса реагирует на трехфтористый хлор при воздействии высоких температур, на расплавы щелочных металлов и их растворы.
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.
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.
Виды материала
Помимо чистого использования часто можно встретить добавки. Это позволяет усилить определенное свойство фторопласта и приспособить материал под конкретные запросы.
Свойства и характеристики фторопласта
Свойства и характеристики фторопласта
Фторопласт создан в 1938 году. Он очень быстро стал популярным и востребованным материалом, который используется в самых разных отраслях – от медицины до военной промышленности. А все благодаря уникальным для полимеров свойствам. Чем же так хорош этот пластик? Предлагаем подробное описание свойств и физико-химических характеристик фторопласта, его преимуществ и недостатков.
Общие данные
Под названием «фторопласт» чаще всего имеется в виду Ф-4 (это самый распространенный и недорогой из всех фторопластов). Его химическая формула – (-C2F4-)n. В мире полимер известен по аббревиатуре PTFE (политетрафторэтилен, у нас ПТФЭ) и по многим фирменным названиям, которые прижились и стали общими (тефлон, галон, флубон, алгофлон, хостафлон, полифлон, гафлон, сорефлон).
Чистый фторопласт – это белый непрозрачный пластик, гладкий и скользкий на ощупь. Основные свойства, которые отличают его от других пластмасс:
Если дополнить эти характеристики еще и высокими диэлектрическими и антифрикционными показателями фторопласта, можно увидеть, что такое сочетание полезных свойств не встречается ни в одном другом материале. Но даже его можно улучшить. Поэтому сейчас, кроме чистого полимера, производят фторопласт с наполнителями (добавляют в композиции графит, стекловолокно, порошки металлов).
Популярные марки фторопласта Ф-4 (и область их применения):
Выпускают материал в виде готовых изделий, но чаще в форме заготовок – листов, пленок, втулок, стержней. Подробнее о разных марках полимера и особенностях его производства смотрите в нашей статье здесь.
Преимущества ПТФЭ:
Недостатки:
Физико-химические свойства
Газопроницаемость ПТФЭ
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Воздух | 200–300 |
| Удлинение при разрыве, %: | 300–350 |
| относительное | 350–500 |
| остаточное | 250–350 |
| 3–4 | |
| Твердость по Шору при 20 °С: | – |
| шкала С | 85–87 |
| шкала D | 55–59 |
| Твердость по Роквеллу (шкала I) | 80–95 |
| Коэффициент Пуассона | 0,45 |
| Коэффициент трения по стали | 0,2 |
Плавление и горениеФизико-механические свойства фторопласта зависят от температуры. Вот так, например, меняются показатели нагрузки, необходимой, чтобы вызвать деформацию сжатия (в таблице приведены величины нагрузок в зависимости от температуры, кгс/см 2 ):
| Деформация, % | -50 °С | 0 °С | 25 °С | 50 °С | 100 °С | 150 °С | 200 °С |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 203 | 157 | 62 | 49 | 31 | 17,5 | 11 |
| 2 | 304 | 210 | 92 | 66 | 39 | 27 | 20 |
| 3 | 350 | 236 | 105 | 77 | 48 | 33 | 27 |
| 4 | 374 | 251 | 120 | 85 | 59 | 39 | 31 |
| 5 | 390 | 262 | 127 | 92 | 62 | 44 | 35 |
А вот так изменяется предел текучести при растяжении:
| Температура, °С | 25 | 50 | 75 | 100 | 150 | 200 | 250 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 42,4 | 106,9 | 83,5 | 67,2 | 46,6 | 35,5 | 28,6 |
Электроизоляционные свойства
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см | |
| Диэлектрическая проницаемость при частоте 103 Гц | 1,9–2,2 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 103 Гц | 0,0002–0,0003 |
| Дугостойкость, сек | 250 |
Физика работы ПТФЭ-ФОРУМ®. Часть 3. Что такое ПТФЭ?
Здравствуйте дорогие Друзья!
Сегодня хотелось бы подробнее остановится на таком веществе как ПТФЭ. Если спросить у рядового гражданина: «Что такое ПТФЭ?» — подавляющее большинство ответивших пожмут плечами. А если расшифровать и спросить про ПолиТетраФторЭтилен — некоторые может быть и скажут, что это полимер. При этом используя синоним Фторопласт-4 многие из этих же респондентов дадут более вразумительные ответы. Кстати, женская половина опрашиваемых легко справится с этим же вопросом при упоминании следующего синонима — Тефлон. Да, сегодня поговорим о родоначальнике ПТФЭ-добавки Форум — это ПТФЭ Фторопласт-4, многие свойства которого ПТФЭ-добавка Форум наследует.
В интернете очень много полезной информации по этой теме, например «нелюбимая» Википедия: ru.wikipedia.org/wiki/%D0…2%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD.
«Родился» материал «тефлон» 6-го апреля 1938-го года в ходе опытов Роя Планкетта. В те поры он работал в лаборатории DuPont. К 21-му веку эта американская компания подошла со званием одной из крупнейших в мире в области химического производства.
Рой Планкетт взялся изучать свойства фреонов. Так именуют соединения метана с этаном, в которых на место водорода встают фтор или хлор. «Тефлон» из фреонов вышел случайно.
Что такое «тефлон»?
Научное наименование «тефлона» — политетрафторэтилен (ПТФЭ). Водород в его молекулах заменен фтором. Формула «тефлона»: — СF4. Материал получен заморозкой под давлением тетрафторэтилена с формулой С2F4. Получился белый порошок, напоминающий измельченный воск. Его-то и нарекли тефлоном.
Фторопласт – это фторсодержащий синтетический полимер белого цвета, который обладает уникальными свойствами и применяется во многих отраслях промышленности. Другие названия фторопласта, используемые в разных странах – тефлон, политетрафторэтилен, PTFE, фторопласт-4, фторополимер, фубол, альгофлон, полифлоном, сорефлон, галлон др. Лишь в России «прижилось» первоначальное название — фторопласт. По сути, это пластмассы. Тефлону среди фторопластов присвоен порядковый номер 4.
Популярность фторопласта связана с тем, что он обладает рядом физических и химических свойств, а также технических показателей, которые превышают аналогичные показатели других материалов:
•высокие диэлектрические характеристики и стойкость к электрической дуге;
•высокая прочность электрическая;
•стойкость к воздействию химических веществ;
•низкие показатели водопоглощения — гигроскопичность равна нулю (можно хранить в воде);
•небольшой коэффициент трения;
•малый уровень адгезии;
•биологическая инертность;
•способность сохранять свои свойства в температурном диапазоне.
Существует четыре основных марки фторопласта в зависимости от размера молекул и их количества в составе цепи. Чем выше это показатель, тем больше удельный вес вещества.
Ф-2 или поливиниленфторид (ТУ 6-05-646-77). Может также выпускаться с добавлением модификатора — кобальта, стекловолокна, кокса. В этом случае к маркировке добавляется буква «М». Отличается высокой прочностью, упругостью, не содержит пластификаторов, стабилизаторов и катализаторов. За счет этого применяется в трубопроводных системах и производстве емкостей для агрессивных жидкостей. Ф-2 легко перерабатывается и способен растворяться в апротонных (нейтральных) растворителях.
Ф-3 или политрифторхлоридэтилен (ГОСТ 13744-76). Разновидностью является модифицированный вариант Ф-3М (ТУ 6-05-1812-77). Твердый и прочный материал, способный плавиться, размягчаться и изменять форму в процессе прессования и литься. Устойчив к низким температурам. Имеет хорошую адгезию к металлам и используется в антикоррозийных покрытиях.
Ф-4 или политетрафторэтилен (ГОСТ 10007-80). Трудногорючий материал с самой высокой плотностью среди всех фторопластов. Имеет малую пористость, высокую гидрофобность, устойчивость к воздействию температур. Способен выдержать нагревание до 260°С без изменения свойств.
Ниже приведены данные для полимера фторопласт-4.
Плотность: 2,14-2,26 г / см3.
Температура плавления кристаллов: +327Со.
Температурный интервал (минимальная и максимальная рабочие температуры): от260Со до +260Со.
Температура разложения: выше 415 Со.
Температура стеклования аморфных участков: 120Со.
Температура наибольшей скорости кристаллизации: 310-315Со.
Интенсивность износа: отсутствует.
Коэффициент трения по стали: 0,2.
Коэффициент теплопроводности: 0,25 Вт/(м*К).
Твердость по Бринеллю: 30-40 МПа.
Водопоглощение: отсутствует.
Разрушающее напряжение при растяжении: 20-30 МПа.
Относительное удлинение при разрыве: от 250% до 500%.
Особенности плавления 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
На сегодня выпускается несколько разновидностей Ф-4:
Ф-4ПН — используется для изготовления изделий повышенной надежности. В зависимости от среднего размера частиц может иметь дополнительную маркировку: Ф-4 (100–180 мкм), Ф-4ПН-90 (46–135 мкм), Ф-4ПН-40 (21–45 мкм), Ф-4ПН-20 (6–20 мкм).
Ф-4О — применяется для изготовления изделий общего назначения (втулок, прокладок, деталей трубопроводов и насосов).
Ф-4Д — тонкодисперсная модификация с меньшим молекулярным весом. В отличие от Ф-4 его можно перерабатывать с помощью экструзии и готовить из него суспензии. Применяется для изготовления пленок, покрытий, волокон.
Ф-4А — свободносыпучий фторопласт. Обладает всеми свойствами Ф-4, но при этом более технологичен. Используется для получения изделий точного размера методами автоматического, изостатического, компрессионного прессования и поршневой экструзии.
Ф-4HTD — тонкодисперсный фторопласт с размером частиц 5–30 мкм. Используется в качестве сухой смазки в узлах трения различных механизмов, загустителя для масел и пластичных смазок.
В маркировке фторопласта Ф-4 также встречается буква «М», что означает его модификацию с помощью различных добавок. Фторопласты всех марок находят свое применение в промышленности.
Ф-40. Это сополимер тетрафторэтилена и этилена (ОСТ 6-05-402-47). Может выпускаться в двух видах:
•Ф-40П — для изготовления изделий под давлением путем прессования и литья;
•Ф-40Ш — для изготовления изделий путем экструзии.
Химические свойства Ф-40 близки к фторопласту Ф-4 (см. табл.). Он устойчив к воздействию концентрированных кислот и растворителей, не горит, не пропускает ультрафиолетовые лучи.
В Таблице 1 представлены основные технические характеристики различных фторопластов.
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.
Комбинирование с другими материалами
Довольно обширное применение в промышленных процессах получили разнообразные соединения, построенные на фторопласте. Большинство из них производится следующим образом: в качестве основы берут полимер на базе фтора, в него добавляют специальные компоненты, корректирующие необходимые качества. Таким образом можно повысить плотность или стойкость к износу, увеличить сопротивление высоким и низким температурам, откорректировать параметры упругости и твердости конечного продукта
Наполнителями могут быть самые разные компоненты, основное условие – способность выдержать ту температуру, при которой спекают фторопласт. В настоящее время принято разделять возможные наполнители на несколько групп. Широко используются металлы (медь, никель, благородное серебро и ряд других соединений). Можно вводить во фторопласт минералы – каолин, кварц или керамическую крошку. Довольно хороший результат может дать добавление органических соединений – сажи, угля, кокса, графита. Армирующий эффект могут придать наполнители в виде каркаса или волокон. Первые обычно представляют собой мятые сетки из металла или фольгу, а вторые представлены неткаными и ткаными материалами. Нетканые – усы из металла, волокна базальта, кварца, асбеста. Тканые наполнители фторопласта – стеклоткань, ткань базальта, асбеста, графита.
Итог
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.