ФторполимерыОсновные физико-химические свойства фторполимеров Фторопласты - принятое в СССР техническое название фторсодержащих пластических масс. Представляют собой гомополимеры фторпроизводных этилена и сополимеры их, например с другими фторпроизводными олефинами, олефинами, перфторалкилвиниловыми эфирами.Фторопласты относятся к гамме фторсодержащих полимеров, на основе которых разработана широкая группа пластмасс, обладающих рядом весьма полезных свойств. К ним относятся высокие тепло- и термостойкость, негорючесть, химическая и коррозионная стойкость. Из фторсодержащих полимеров наибольшее техническое значение имеет политетрафторэтилен (ПТФЭ), политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ) и поливинилиденфторид (ПВДФ). Политетрафторэтилен - получают полимеризацией тетрафторэтилена. Он представляет собой легко комкающийся волокнистый порошок белого цвета. Термические, оптические, механические свойства: материал с достаточно высокими механическими свойствами. ПТФЭ может применяться при температуре от -269 до +260° С и кратковременно при температурах до 400° С. При нагревании выше 327° С происходит плавление кристаллитов, но полимер не переходит в вязко-текучее состояние вплоть до температуры разложения (+415° С). ТаблицаФизико-химические свойства частично фторированных полимеров | Свойства | Единица измерения | ПТФЭ | ПТФХЭ | ПВДФ | Плотность | кг/м3 | 2220 | 2160 | 1800 | Разрушающее напряжение,. при: | МГТа | | | | - растяжении | | 16-35 | 35-43 | - | - изгибе | | 10-12 | 55-60 | 35-45 | - сжатии | | 14-18 | 60-80 | - | Относительное удлинение при разрыве | % | До500 | До 200 | 10-300 | Ударная вязкость | кДж/м2 | 100 | 20-160 | 160 | Твердость по Бринеллю | МПа | 30-40 | 100-130 | 130-150 | Теплостойкость по Мартенсу | °С | 110 | 70 | - | | Морозосгойкость | °С | -200 | -195 | - | Диэлектрическая проницаемость при 106 ГЦ | | 2,1 | 3,0 | 15 | Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц, х104 | | 2*10—4 | 15*10—3 | 20*10—3 | Удельное объемное электрическое сопротивление | Ом/м | не менее 5*1010 | 1016-1020 | 1016-1020 | Электрическая прочность | МВ/м | 25 | 25-300 | 13-15 |
Химические свойства: по стойкости ПТФЭ превосходит благородные металлы, эмали, спецстали) Самые агрессивные химические вещества (кислоты, щелочи, окислители, растворители) не оказывают на ПТФЭ никакого воздействия даже при высокой температуре. На ПТФЭ оказывают воздействие только расплавы щелочных металлов, растворы их в аммиаке, трехфтористый хлор и элементарный фтор при высоких температурах. ПТФЭ получают в суспензии или в эмульсии. Полимер выпускается в виде порошка различной дисперсности. Он перерабатывается холодным прессованием с последующим спеканием при температуре около 340 °С. Политрифторхлорэтилен является полимером трифторхлорэтилена. Термические, оптические, механические свойства ПТФХЭ: является кристаллическим полимером (степень кристалличности незакаленных образцов может достигать 85-90%). Механические свойства изделий из ПТФХЭ в значительной мере зависят от степени кристалличности полимера. Механические свойства ПТФХЭ зависят также от температуры. При высоких температурах материал размягчается и прочность его снижается. ПТФХЭ имеет пониженные диэлектрические свойства и высокие диэлектрические потери (по сравнению с ПФЭ). Ценным качеством ПТФХЭ по сравнению с ПТФЭ является его практическая нехладотекучесть и более высокие прочностные показатели. Химические свойства ПТФХЭ: по стойкости и рабочему диапазону температур фторопласт-3 несколько уступает политетрафторэтилену, но значительно превосходит большинство известных полимерных материалов. Он стоек к действию серной, азотной и соляной кислот, «царской водки», щелочей и многих других химикатов. ПФХЭ обладает хорошей морозостойкостью. ПТФХЭ не горюч, дугостоек, не смачивается и не набухает в воде. ПТФХЭ получают в суспензии или эмульсии. Выпускается в виде порошка и водных суспензий. Перерабатывается прессованием, экструзией, литьем под давлением. Поливинилинденфторид является полимером винилиденфторида.Термические, оптические, механические свойства: ПВДФ - трудногорючий материал. Диапазон рабочих температур - от -40 до +135 оС. Химические свойства: отличается от других фторопластов самой большой прочностью, твердостью, не хладотекуч под действием нагрузки, обладает повышенной упругостью, стойкостью к абразивному износу и воздействию ультрафиолетовой и ионизирующей радиации. Растворяется в ацетоне и других апротонных растворителях, что требуется при получении лаков (в т.ч. холодной сушки) и комбинированных нитей. ПВДФ легко сваривается и перерабатывается из расплава всеми известными для термопластов способами при сравнительно невысоких температурах (от 180 до 240 оС). ПВДФ получают в суспензии и в массе. Перерабатываются прессованием, экструзией, литьем под давлением. Технологии производства фторполимеров В промышленности фторопласты получают методом полимеризации. Сополимеризация используется для производства сополимеров с фторпроизводными этилена (тетрафторэтилен, трифторхлорэтилен, винилиденфторид). Различают 3 способа полимеризации и сополимеризации данных пластиков: (со)полимеризацию в массе (блоке) мономера, (со)полимеризацию мономера в эмульсии и суспензионную (со)полимеризацию. (Со)полимеризация в массе Процесс производства методом полимеризации в массе включает следующие основные стадии: подготовка сырья и реагентов; полимеризация в каскаде реакторов; удаление не прореагировавших мономеров и растворителя; первичное грануление и компаундирование (в случае необходимости); упаковка и складирование готовых продуктов. Эмульсионная (со)полимеризация Водно-эмульсионная полимеризация проводится в водной среде под давлением в присутствии инициатора и эмульгатора. Полимеризация фторопласта проводится при 70-80 0С и давлении 40-100 атм. Полученную в результате суспензию дегазируют, фильтруют, полимер высушивают и упаковывают. Суспензионная (со)полимеризация Суспензионный метод производства – полунепрерывный процесс. Характеризуется наличием дополнительных технологических стадий (создание реакционной системы, выделение полученного полимера) и периодическим использованием оборудования на стадии полимеризации. Фторпроизводные суспендируют в растворителе, используя стабилизаторы эмульсии; инициатор полимеризации растворяют в каплях мономера, где и происходит полимеризация. В результате образуются крупные гранулы в суспензии полимера в воде. Из полученной суспензии выделяют полимер, после чего его промывают и сушат Основные группы фторполимеров Сегодня, термин «фторполимеры» включает целое семейство смол и эластомеров, выведенных на рынок «DuPont» и другими мировыми производителями фторированных смол. По химическому строению фторопласты делятся на три основные группы: 1) Фторированные аналоги этилена, 2) Полностью формированный полимеры, 3) Фторэластомеры |
