Polytetrafluóretylén (PTFE, TEFLON)- materiál s jedinečnými vlastnosťami proti treniu a veľmi vysokým rozsahom prevádzkových teplôt. Výrobky z PTFE je možné používať pri teplotách od −269 C do +260 C a krátkodobo pri teplotách do +300 C. Materiál má jedinečnú chemickú odolnosť, teflón je odolný takmer všetkým agresívnym prostrediam vrátane kyselín a zásad veľmi vysoké koncentrácie.
Odolnosť voči reagenciám je zachovaná aj pri zahriatí na +100C a viac. A vďaka svojej chemickej inertnosti je PTFE široko používaný v lekárskom a potravinárskom priemysle. Každý pozná riad s teflónovým povlakom, na ktorý sa nič nelepí a ktorý sa nezrúti ani pri najvyšších teplotách.
Vďaka svojim vynikajúcim dielektrickým vlastnostiam v širokom rozsahu frekvencií a teplôt je polytetrafluóretylén jedinečným dielektrikom. Izolačný odpor vyrobený z neho je veľmi vysoký - presahuje 1016 Ohm x cm.
Pri negatívnych teplotách vykazuje PTFE vysokú pevnosť, húževnatosť a vynikajúce vlastnosti proti treniu. Aj pri extrémne nízkych teplotách až do −260 C si PTFE zachováva svoju plasticitu a neláme sa ani nepraská. Pri zahriatí nad +327 °C sa kryštály roztopia, ale polymér neprejde do stavu viskózneho toku, kým nezačne teplota rozkladu (plus 415 °C).
Neprekonateľné vlastnosti PTFE a jedinečná chemická odolnosť umožňujú jeho použitie v jadrovom, chemickom a ropnom priemysle vrátane Ďalekého severu.
Polytetrafluóretylén, teflón alebo fluoroplast -4(-C 2 F 4 -) n je polymér tetrafluóretylénu (PTFE), plastu, ktorý má vzácne fyzikálne a chemické vlastnosti a je široko používaný v technike a v každodennom živote.
Slovo „Teflon“ je registrovaná ochranná známka spoločnosti DuPont Corporation. Neproprietárny názov látky je „polytetrafluóretylén“ alebo „fluórpolymér“. V ZSSR a Rusku je tradičný technický názov tohto materiálu fluoroplast.
Polytetrafluóretylén objavil v apríli 1938 27-ročný chemik Roy Plunkett z Kinetic Chemicals, ktorý náhodou zistil, že plynný tetrafluóretylén, ktorý načerpal do tlakových fliaš, spontánne polymerizoval na biely prášok podobný parafínu. V roku 1941 získala spoločnosť Kinetic Chemicals patent na teflón a v roku 1949 sa stala divíziou americkej spoločnosti DuPont.
Vlastnosti
Fyzické
Teflón je biela, priehľadná látka v tenkej vrstve, ktorá svojím vzhľadom pripomína parafín alebo polyetylén. Hustota podľa GOST 10007-80 od 2,18 do 2,21 g / cm3. Má vysokú tepelnú a mrazuvzdornosť, zostáva pružný a elastický pri teplotách od -70 do +270 °C, výborný izolačný materiál. Teflón má veľmi nízke povrchové napätie a priľnavosť a nezmáča ho voda, tuky ani väčšina organických rozpúšťadiel.
Fluoroplast je mäkký a tekutý materiál, a preto má obmedzené použitie v zaťažovaných štruktúrach. Má veľmi nízku priľnavosť (lepivosť).
DuPont špecifikuje teplotu topenia podľa ASTM D3418 pre rôzne typy teflónu od 260 °C do 327 °C.
Chemický
Svojou chemickou odolnosťou prekonáva všetky známe syntetické materiály a ušľachtilé kovy. Neničí sa pod vplyvom zásad, kyselín a dokonca ani zmesi kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej. Zničené roztavenými alkalickými kovmi, fluórom a fluoridom chloričitým.
Výroba
Výroba polytetrafluóretylénu zahŕňa tri stupne: v prvom stupni sa chlórdifluórmetán získava nahradením atómov chlóru fluórom v prítomnosti zlúčenín antimónu (Swartsova reakcia) medzi trichlórmetánom (chloroform) a bezvodým fluorovodíkom; v druhom stupni sa pyrolýzou chlórdifluórmetánu získa tetrafluóretylén; v treťom stupni sa uskutočňuje polymerizácia tetrafluóretylénu.
Výrobky z f-4 sa vyrábajú lisovaním za studena s následným pečením pri teplote 365±5 °C. Proces lisovania vychádza z vodnej emulzie PTFE v prítomnosti povrchovo aktívnej látky (napríklad perfluóroktánových alebo perfluóroktánsulfónových kyselín), ktorá stabilizuje emulziu a umožňuje výrobu vo vode dispergovaného polytetrafluóretylénu.
Hlavným výrobcom fluoroplastov v Rusku je Kirovo-Chepetsk Chemical Plant pomenovaná po Konstantinovovi, Kirovo-Chepetsk, Kirov Region.
Aplikácia
Priemysel a technológia
Vďaka svojej chemickej inertnosti, hydrofóbnosti a tekutosti je materiál široko používaný na utesnenie závitových a prírubových spojov (páska FUM).
Mazanie
Fluoroplast (teflón) je vynikajúci antifrikčný materiál s koeficientom klzného trenia, ktorý je najnižší zo všetkých známych dostupných konštrukčných materiálov (dokonca menší ako u topiaceho sa ľadu). Pevné fluoroplastové klzné ložiská sa kvôli ich mäkkosti a tekutosti používajú len zriedka. Vo vysoko zaťažených jednotkách sa používajú kovové fluoroplastové vložkové ložiská a kovové fluoroplastové nosné pásy. Takýto posuvný prvok odolá desiatkam kilogramov na štvorcový milimeter a pozostáva z kovovej základne, na ktorej je nanesený fluoroplastový povlak.
Elektronika
Teflón je široko používaný vo vysokofrekvenčnej technológii, pretože na rozdiel od polyetylénu alebo polypropylénu s podobnými vlastnosťami má dielektrickú konštantu, ktorá sa veľmi málo mení s teplotou, vysoké prierazné napätie a extrémne nízke dielektrické straty. Tieto vlastnosti spolu s tepelnou odolnosťou určujú jeho široké využitie ako izolácia vodičov, najmä vysokonapäťových, všetkých druhov elektrických častí, pri výrobe vysokokvalitných kondenzátorov a dosiek plošných spojov.
V elektronických zariadeniach na špeciálne účely je široko používaná elektroinštalácia s fluoroplastovou izoláciou, odolná voči agresívnemu prostrediu a vysokým teplotám - vodiče značiek MGTF, MS a mnohých ďalších. Nie je možné roztaviť drôt v teflónovej izolácii pomocou spájkovačky. Nevýhodou fluoroplastu je jeho vysoká tekutosť za studena: ak držíte drôt vo fluoroplastovej izolácii pri mechanickom zaťažení (napríklad naň položíte nohu nábytku), drôt sa môže po určitom čase odkryť.
Liek
Pre svoju biologickú kompatibilitu s ľudským telom sa polytetrafluóretylén úspešne používa na výrobu implantátov pre kardiovaskulárnu a všeobecnú chirurgiu, stomatológiu a oftalmológiu. Teflón je považovaný za najvhodnejší materiál na výrobu umelých ciev a srdcových stimulátorov. V roku 2011 bol prvýkrát použitý na plastickú operáciu poškodenej nosovej priehradky a stien vedľajších nosových dutín namiesto titánových sieťok. Po 12–15 mesiacoch sa implantát úplne rozpustí a nahradí ho vlastné tkanivo pacienta.
Teflón sa používa aj pri výrobe iných domácich spotrebičov. Na žiletky je nanesený teflónový povlak vo forme tenkého filmu, ktorý výrazne predlžuje ich životnosť a uľahčuje holenie.
Starostlivosť o riad potiahnutý teflónom
Teflónový povlak nie je príliš odolný, preto pri varení v takomto riade používajte len mäkké - drevené, plastové alebo poplastované doplnky (stierky, naberačky a pod.). Riad s teflónovou vrstvou umývajte v teplej vode mäkkou špongiou, s prídavkom tekutého saponátu, bez použitia abrazívnych špongií alebo čistiacich pást. Vyhnite sa prehriatiu a vyprážaniu na vysokej teplote.
Látkové
Pri výrobe moderného high-tech oblečenia sa používajú membránové materiály na báze expandovaného polytetrafluóretylénu.
Fyzickou deformáciou teflónu sa získa tenký porézny film, ktorý sa nanáša na tkaniny a používa sa pri šití odevov. Membránové materiály, v závislosti od výrobných vlastností, môžu mať vetruvzdorné aj vodotesné vlastnosti, zatiaľ čo normalizovaná veľkosť pórov polytetrafluóretylénovej membrány umožňuje materiálu účinne prenášať odparovanie z ľudského tela.
Existuje materiál membrány z polytetrafluóretylénu na báze tkaniny, ktorý umožňuje priechod vzduchu, ale neumožňuje priechod vetra.
- Gore-Tex je vodeodolná, priedušná membránová tkanina.
Iné produkty
Výrobky, pri výrobe ktorých sa používa teflón:
|
|
Nebezpečenstvo polytetrafluóretylénu
Možný negatívny vplyv polytetrafluóretylénu na ľudské zdravie je už dlhé roky predmetom kontroverzných názorov. Samotný polymér je za normálnych podmienok veľmi stabilný a inertný. Polytetrafluóretylén nereaguje s potravinami, vodou a chemikáliami pre domácnosť.
Polytetrafluóretylén je pri požití neškodný. Svetová zdravotnícka organizácia požiadala Medzinárodnú organizáciu na kontrolu rakoviny, aby uskutočnila experiment na potkanoch. Prax ukázala, že pri konzumácii v potravinách do 25 % polytetrafluóretylénu nemá žiadny účinok. Táto štúdia bola vykonaná v 60. rokoch a opäť v 80. rokoch na všeobecnej populácii potkanov, ktoré denne skonzumovali 25 % svojho celkového príjmu potravy PTFE.
Výskum francúzskych odborníkov, ktorí v časopise 60 Millions de Consomateurs zverejnili výsledky laboratórnej štúdie 13 vzoriek panvíc, potvrdzuje bezpečnosť nepriľnavého povlaku. Francúzsky časopis uvádza, že testy dokázali, že panvice sú úplne bezpečné. Všetky vzorky úspešne prešli testom po tisícnásobnom trení povrchov abrazívnym materiálom počas dvoch cyklov.
Fluoroplast je potenciálne biologicky nebezpečný v dvoch prípadoch: počas výroby a keď sa hotový polymér prehrieva. Pri výrobe polymérov sa využívajú toxické a karcinogénne látky, ktoré sa môžu dostať do životného prostredia ako netesnosťami, tak aj vo forme priemyselnej kontaminácie hotového výrobku. Pri prehriatí fluoroplastu dochádza k tepelnému rozkladu s uvoľňovaním toxických látok.
Priemyselné znečistenie
Za hlavný zdroj biologických rizík pri výrobe fluórpolymérov sa považuje kyselina perfluóroktánová (PFOA). Táto zlúčenina sa v USA používa od 50. rokov 20. storočia. Prvé informácie o vplyve na zdravie boli získané v továrňach 3M a DuPont v 60. rokoch. V 80. rokoch sa k štúdiu biologických účinkov pripojili vedecké skupiny. Koncom 90. rokov minulého storočia na problém upozornili americké regulačné úrady, čo malo za následok uznanie nebezpečnosti látky a reguláciu maximálnych koncentrácií. Procesy v Spojených štátoch boli upravené tak, aby úplne eliminovali PFOA. Boli spustené rozsiahle kampane na monitorovanie koncentrácií PFOA a objasnenie ich vplyvu na ľudské zdravie.
Spoločnosť DuPont dostala stovky miliónov dolárov v súdnych sporoch od zamestnancov spoločnosti a okolitých komunít za zdravotné tvrdenia a zakrývanie výrobných rizík. V roku 2006 spoločnosť DuPont, dovtedy jediný výrobca PFOA v Spojených štátoch, súhlasila s odstránením zvyšného činidla zo svojich zariadení do roku 2015. Podľa oficiálnych informácií spoločnosti DuPont od januára 2012 nepoužíva PFOA pri výrobe riadu a riadu na pečenie.
Je známe, že kyselina perfluóroktánová sa rozkladá pri teplote 190 ºС, zatiaľ čo technologický proces spekania dna nepriľnavej panvice prebieha pri teplote 420 ºС. Preto sa predpokladá, že proces pravdepodobne nebude obsahovať PFOA v hotovej panvici. Štúdia vykonaná v roku 2005 však zistila, že hladiny PFOA v povlakoch PTFE na novom riade sa pohybujú od 4 do 75 µg/kg (s lepiacou fóliou až do 1 800 µg/kg a balením pukancov až do 290 µg/kg).
Nezávislé európske štúdie ukázali, že nepriľnavé povlaky neobsahujú PFOA v množstvách prekračujúcich prípustné bezpečnostné limity. Čínska akadémia kvality, inšpekcie a karantény (GAQSIQ) a Dánsky technologický inštitút potvrdzujú, že nebola zistená žiadna expozícia PFOA používanej v kuchynskom riade. .
V Rusku neexistujú žiadne regulačné dokumenty obmedzujúce priemyselnú kontamináciu fluoroplastov, čo môže negatívne ovplyvniť kvalitu produktov obsahujúcich fluoroplasty.
Tepelný rozklad polytetrafluóretylénu
Rýchlosť pyrolýzy teflónu závisí od stupňa polymerizácie. Známky rozkladu sa zisťujú pri teplote 200 °C. Proces je relatívne pomalý až do 420 °C. Pri teplotách od 500 °C do 550 °C dosahuje úbytok hmotnosti 5 – 10 % za hodinu v inertnom prostredí, pričom sa prudko zrýchľuje v prítomnosti vzdušného kyslíka. Pri teplotách medzi 300 a 360 °C sú produkty rozkladu prevažne hexafluóretán a oktafluórcyklobután. Nad 380 °C sa objavuje perfluórizobutylén a iné produkty pyrolýzy.
Medzi produktmi tepelného rozkladu polytetrafluóretylénu sa za najnebezpečnejší považuje perfluórizobutylén - extrémne jedovatý plyn, ktorý je približne 10-krát jedovatejší ako fosgén.
Produkty tepelného rozkladu spôsobujú obraz otravy pripomínajúci zlievarenskú horúčku. Polytetrafluóretylénový aerosól je pravdepodobne tiež jedovatý a má pyrogénny účinok, najmä ak je čerstvo získaný, na ktorý sú sorbované deštruktívne produkty. Pri vdychovaní studeného polytetrafluóretylénového prachu po 2-5 hodinách všetci pracovníci pocítili príznaky nazývané „teflónová horúčka“. Typická teflónová horúčka bola pozorovaná pri práci s polytetrafluóretylénom zahriatym na >350°C. Pri skúmaní 130 osôb a prítomnosti polytetrafluóretylénového aerosólu vo vzduchu v koncentrácii 0,2-5,5 mg/m3 sa zistilo, že väčšina pracovníkov mala opakované záchvaty horúčky. Tí istí jedinci mali fluorid v moči (0,098-2,19 mg/l). Vylučovanie fluoridov sa ukázalo byť výrazne vyššie s väčšími skúsenosťami a opakovanými útokmi.
Keďže masívne uvoľňovanie toxických látok teflónom začína pri teplotách nad 450 °C, riad s antiadhéznym povlakom sa považuje za bezpečný, pretože takéto teploty nie je možné dosiahnuť pri bežnej prevádzke. Treba si uvedomiť, že výrobcovia považujú za normu iba ohrievanie vodou alebo olejom na panvici. Voda bráni prehriatiu teflónu a jej úplné odparenie signalizuje výrazné zahriatie riadu, ktoré teraz nie je nijako vizualizované a môže sa stať kritickým. Jedlé oleje sa pri teplotách do 200 °C rozkladajú, pričom vzniká dym, čo uľahčuje identifikáciu prehriatia. Ohrievanie suchého riadu na sporáku sa považuje za abnormálne a v tomto prípade sú teploty pyrolýzy teflónu ľahko dosiahnuteľné. Pre zjednodušenie obsluhy sú niektoré modely teflónového riadu vybavené vstavanými vizuálnymi indikátormi teploty.
Spájkovacie drôty s fluoroplastovou izoláciou vyžadujú odsávacie vetranie.
Nebezpečenstvo produktov rozkladu teflónu pre vtáky
Špeciálna štruktúra dýchacieho systému vtákov spôsobuje, že sú precitlivené na toxické látky obsiahnuté v životnom prostredí. Zistilo sa, že aj minimálne množstvo kyseliny perfluóroktánovej, ktoré sa dostane do tela vtáka s vdýchnutým vzduchom, ovplyvňuje jeho dýchací systém a po určitom čase (od niekoľkých minút až po desiatky hodín) vedie k smrti. Malé vtáky sú citlivejšie na toxické látky, trvá im len niekoľko sekúnd, kým sa nadýchnu teflónových výparov a do 24 hodín uhynú.
Spočiatku, keď sa prvýkrát objavili správy o smrteľnom nebezpečenstve teflónu pre vtáky, všeobecne sa uznávalo, že smrteľné výpary sa uvoľňujú iba pri veľmi vysokých teplotách. K dnešnému dňu je spoľahlivo zaznamenaný úhyn 52 % vtákov, ktoré dýchali výpary z teflónových povrchov osvetľovacích lámp vyhriatych na 202 °C počas 3 dní. Podľa iných zdrojov stačí na negatívny vplyv len asi 163 °C (325 °F) alebo dokonca 140-149 °C (285-300 °F), tieto údaje si však vyžadujú ďalšie overenie.
Existuje množstvo informácií o úhyne hydiny (napríklad papagájov) z výparov teflónových panvíc ponechaných bez dozoru a prehriatych nad bezpečnú teplotu.
Pozri tiež
Poznámky
- Klzký typ: teflón - časopis Popular Mechanics
- Roy J. Plunkett - Nadácia pre chemické dedičstvo
- Náhodný vynález teflónu
- Čo laboratórna nehoda stvorila teflón
- Fluoropolymér Porovnanie - Typické vlastnosti
- Utkin V.V. Továreň neďaleko Mezopotámie. Chemický závod Kirovo-Chepetsk. - s farbou karty. - Kirov: OJSC "Dom tlače - Vyatka", 2006. - T. 3. - 240 s. - 1000 kópií. - ISBN 5-85271-250-7.
- Utkin V.V. 1 // Továreň pri Mezopotámii. Chemický závod Kirovo-Chepetsk pomenovaný po
Fluoroplasty sú triedou polymérov a kopolymérov na báze fluóru. K objavu materiálu došlo náhodou v roku 1938, keď Američan Roy J. Plunkett študoval vlastnosti nového chladiva, chlórfluórovaného uhľovodíka. Jedného dňa objavil na stenách kanistrov s plynom čerpaným pod vysokým tlakom neznámy biely prášok. Na základe toho, že ide o produkt polymerizácie, rozhodol sa preskúmať vlastnosti novej látky. Tieto vlastnosti sa ukázali byť natoľko výnimočné, že si ho spoločnosť DuPont v roku 1941 nechala patentovať pod názvom „Teflon“ a začala preň hľadať praktické využitie.
V roku 1947 sa začali práce na výrobe domáceho analógu - fluoroplastu.
Vlastnosti
Biely materiál, klzký a hladký na dotyk, vzhľadovo podobný parafínu alebo polyetylénu. Žiaruvzdorná, nehorľavá, žiaruvzdorná a mrazuvzdorná, zachováva si pružnosť v rozsahu teplôt od -70 do +270 °C. K dispozícii je aj priehľadný fluoroplast, ktorý je však menej odolný voči teplu, zvyčajne odoláva ohrevu až do 120 °C.
- Má vysoký elektrický odpor, výborný dielektrický a izolačný materiál.
- Má revolučne nízku priľnavosť - natoľko, že museli byť vyvinuté špeciálne technológie na zabezpečenie spoľahlivého priľnutia teflónového povlaku k iným povrchom.
- Koeficient trenia a sklzu je extrémne nízky, čo z neho robí obľúbené mazivo.
- Nebojí sa svetla a neprepúšťa UV žiarenie, nenapučiava vo vode a nezmáča ho tekutiny vrátane olejov.
- Fluoroplasty sa dobre spracovávajú, odlievajú sa, valcujú, vŕtajú, brúsia a lisujú.
- Inertné voči ľudskému tkanivu, preto vhodné na výrobu implantátov, napríklad srdcových chlopní, protéz, umelých ciev.
Fluoroplasty sú odolné voči najkoncentrovanejším kyselinám a zásadám, nereagujú s acetónom, alkoholom, éterom a nie sú náchylné na ničivé účinky enzýmov, plesní a húb. Čo sa týka chemickej odolnosti, prekonávajú všetky známe polyméry a dokonca aj kovy ako zlato a platina. Ničí ich len fluór, fluorid fluóru a roztavené alkalické kovy.
Pri teplotách nad 270 °C sa začínajú rozkladať, pričom sa uvoľňuje okrem iných látok aj veľmi jedovatý plyn perfluórizobutylén. Teflónový a teflónom potiahnutý riad je bezpečný, pokiaľ sa neprehreje alebo nepripáli. Častice povlaku, ktoré sa dostanú do potravy, sa nestrávia a vylúčia sa nezmenené črevami.
Nevýhodou fluoroplastu je jeho tekutosť, kvôli ktorej sa nemôže použiť v čistej forme pri zaťažení a pre veľké konštrukčné formy.
Aplikácia
Fluoroplasty našli široké uplatnenie v rôznych oblastiach. Vyrábajú sa vo forme prášku, vodného roztoku (zmes fluoroplastického prachu s vodou), tenkého filmu, lisovaných prírezov, ktoré sa mechanickým spracovaním premieňajú na časti prístrojov a strojov.
Fluoroplast sa používa v armáde, letectve, kozmickej technike, elektrotechnike a rádioelektronike a strojárstve. V elektrotechnike a rádioelektronike sa používajú na výrobu izolačných materiálov av strojoch a obrábacích strojoch - ložiská, tesnenia, podložky a iné trecie jednotky, ako aj časti zložitých konštrukcií. Do mazív sa pridáva jemne rozptýlený fluoroplast. Mnohé časti a povrchy sú potiahnuté tenkou vrstvou látky na ochranu proti korózii.
V chemickom priemysle sa používa na výrobu nádob, náterov potrubí, hadíc a dielov odolných voči agresívnemu prostrediu, nízkym a vysokým teplotám a vysokému tlaku.
Fluoroplasty sa používajú v textilnej výrobe na výrobu tkanín s vlastnosťami odpudzujúcimi nečistoty a vodu, tepelne odolné, odolné voči opotrebovaniu a nepohlcujúce pachy.
V medicíne sa z tohto polyméru vyrábajú protézy a implantáty.
Používa sa na dopravných pásoch na výrobu penového plastu v stavebníctve.
V potravinárskom priemysle sú veľmi obľúbené plechy na pečenie, formy, pece, vaflovače, grily, kávovary a teflónom potiahnuté náčinie.
Teflón nájdete v každodennom živote na riade s nepriľnavým a antiadhéznym povlakom, na žiletkách (pre zvýšenie ich životnosti), na platniach žehličiek a žehliacich doskách, v pekárňach, kanvičkách a v ohrievacích prístrojoch. .
Používa sa v entomológii pri chove nelietavého hmyzu - nemôže vyliezť na hladké fluoroplastové steny domu, to znamená, že nemôže uniknúť.
Prostredníctvom internetového obchodu Prime Chemicals Group si môžete objednať fluoroplastové chemické sklo, lieviky a reaktorové nádoby vyrobené z vysoko kvalitného fluoroplastu.
140 000 až 500 000 sa získa polymerizáciou tetrafluóretylénu v prítomnosti peroxidových iniciátorov.
V ZSSR sa vyrábal pod ochrannou známkou "fluorlon". DuPont Corporation je držiteľom autorských práv na používanie ochrannej známky teflón.
Vlastnosti a aplikácie polytetrafluóretylénu
Polytetrafluóretylén (fluoroplast-4) je biely prášok s hustotou 2250-2270 kg/m 3 a objemovej hmotnosti 400-500 kg/m 3. Jeho molekulová hmotnosť sa rovná 140 000- 500 000 .
Fortoplast-4- kryštalický polymér s 80-85% , bod topenia 327 °C a amorfná časť o - 120 °C. Pri zahrievaní polytetrafluóretylénu sa stupeň kryštalinity znižuje; 370 °C mení sa na amorfný polymér. Po ochladení sa polytetrafluóretylén vráti do kryštalického stavu; Zároveň sa zmršťuje a zvyšuje svoju hustotu. Najvyššia rýchlosť kryštalizácie sa pozoruje pri 310 °C.
Pri prevádzkovej teplote je stupeň kryštalinity fluoroplastu-4 50-70% , tepelná odolnosť podľa Vicata – 100-110 °C. Prevádzková teplota - od 269 až 260 °C.
Pri zahrievaní vyššie 415 °C polytetrafluóretylén sa pomaly rozkladá bez topenia za vzniku tetrafluóretylénu a iných plynných produktov.
Polytetrafluóretylén má veľmi dobré dielektrické vlastnosti, ktoré sa vo vnútri nelíšia od -60 do 200 °C, má dobré mechanické a antifrikčné vlastnosti a veľmi nízky koeficient trenia.
Nižšie sú uvedené hlavné ukazovatele fyzikálnych, mechanických a elektrických vlastností fluoroplastu-4:
| Prelomový stres, MPa v ťahu | |
| nevytvrdená vzorka | 13,7-24,5 |
| vytvrdená vzorka | 15,7-30,9 |
| so statickým ohybom | 10,8-13,7 |
| Modul pružnosti v ohybe, MPa | |
| pri -60 °C | 1290-2720 |
| pri 20°C | 461-834 |
| Sila nárazu kJ/m2 | 98,1 |
| Predĺženie prestávky, % | 250-500 |
| Trvalé predĺženie, % | 250-350 |
| Tvrdosť podľa Brinella, MPa | 29,4-39,2 |
| Špecifický objemový elektrický odpor, Ohm m | 1015-1018 |
| Dotyčnica dielektrickej straty pri 10 6 Hz | 0,0002-0,00025 |
| Dielektrická konštanta pri 10 6 Hz | 1,9-2,2 |
Chemická odolnosť polytetrafluóretylénu prevyšuje odolnosť všetkých ostatných syntetických polymérov, špeciálnych zliatin, drahých kovov, antikoróznej keramiky a iných materiálov.
Polytetrafluóretylén sa nerozpúšťa a nenapúča v žiadnom zo známych organických rozpúšťadiel a zmäkčovadiel (napučiava len vo fluórovanom petroleji).
Voda neovplyvňuje polymér pri žiadnej teplote. V podmienkach relatívnej vlhkosti rovnajúcej sa 65% polytetrafluóretylén neabsorbuje takmer žiadnu vodu.
Pred teplotou tepelného rozkladu sa polytetrafluóretylén nepremieňa do viskózneho tekutého stavu, preto sa spracováva na produkty metódami tabletovanie A spekanie obrobkov(pri 360-380 °C).
Vďaka kombinácii mnohých reťazových chemických a fyzikálno-mechanických vlastností našiel polytetrafluóretylén široké uplatnenie v technológii.
Výroba polytetrafluóretylénu
Polytetrafluóretylén sa získava vo forme sypkého vláknitého prášku alebo bielej alebo žltkastej nepriehľadnej vodnej suspenzie, z ktorej sa v prípade potreby vytvorí jemný polymérny prášok s časticami 0,1-0,3 um.
Vláknitý polytetrafluóretylén
Polymerizácia tetrafluóretylénu sa zvyčajne uskutočňuje vo vodnom prostredí, bez použitia emulgátorov. Proces sa uskutočňuje v autokláve z nehrdzavejúcej ocele navrhnutom na tlak min 9,81 MPa vybavené kotvovým miešadlom a systémom ohrevu a chladenia.
Autokláv sa vopred prepláchne dusíkom bez kyslíka, potom sa doň vloží voda a iniciátor.
Nižšie je uvedená rýchlosť zaťaženia komponentov (v hmotnostných častiach):
- Tetrafluóretylén – 30
- Destilovaná voda – 100
- Persíran amónny – 0,2
- bórax -0,5
Na konci polymerizácie sa autokláv ochladí, nezreagovaný monomér sa odfúkne dusíkom a obsah autoklávu sa pošle do odstredivky. Po oddelení polyméru od kvapalnej fázy sa tento rozdrví, opakovane premyje horúcou vodou a suší pri 120-150 °C.
Schéma technologického postupu výroby polytetrafluóretylénu je znázornená na obrázku 1.
Tetrafluóretylén z merač výparníka 1 vstúpi polymerizačný reaktor 3, vopred odkysličený a naplnený na požadovaný objem destilovanou odvzdušnenou vodou z odmerka 2. Pred zavedením monoméru sa iniciátor rozpustí v reaktore - persíran amónny. Reaktor sa ochladí soľankou na teplotu -2-4°C a pod tlakom 1,47-1,96 MPa začína polymerizácia. Ak po naplnení monoméru nezačne polymerizácia, potom sa do reaktora postupne po malých častiach zavádza aktivátor procesu - 1% kyselina chlorovodíková. Zavádzanie aktivátora sa zastaví, keď teplota v reaktore začne stúpať.
Polymerizácia je ukončená, keď sa dosiahne teplota reakčnej zmesi 60-70 °C a keď tlak v reaktore klesne na atmosférický. Potom reakčná hmota prúdi gravitáciou do závesný prijímač 5, kde sa odstráni materský lúh a suspenzia polytetrafluóretylénu s časťou matečného lúhu sa prenesie do prijímač miazgy 6. Potom systém začne fungovať repulpátor 7 - koloidný mlyn 8, v ktorej sa uskutočňuje kontinuálne opakované premývanie a mletie častíc polyméru v suspenzii. Pomer tuhej a kvapalnej fázy v repulpátore je 1: 5 . Vlhký produkt vstupuje pneumatická sušička 9(teplota sušenia polyméru 120 °C). Suchý polytetrafluóretylén sa disperguje na frakcie s rôznym stupňom disperzie a prenesie do obalov.
Dispergovaný polytetrafluóretylén získaný polymerizáciou tetrafluóretylénu vo vodnom prostredí v prítomnosti emulgátory- soli perfluórkarboxylových alebo monohydroperfluórkarboxylových kyselín. Používa sa ako iniciátor peroxid kyseliny jantárovej. Proces sa uskutočňuje v autokláve s miešadlom pri 55-70 °C a tlak 0,34-2,45 MPa. V dôsledku polymerizácie vzniká polymér s guľovitými časticami. Výsledná vodná disperzia sa zahustí alebo sa z nej izoluje polymér v práškovej forme. Po prijatí vodnej suspenzie obsahujúcej 50-60% polymér, vstrekuje sa 9-12% aby sa zabránilo koagulácii častíc polyméru.
Dispergovaný polytetrafluóretylén ( fluoroplast-4D, alebo fluór-4D) Dostupné vo forme jemného prášku (od 0,1 do 1 mikrónu), vodnej suspenzie obsahujúcej 50 až 60 % polyméru a suspenzie obsahujúcej 58 až 65 % polyméru (na výrobu vlákna).
Bibliografia:
Korshak V. B. Pokrok v chémii polymérov. M., Nauka, 1965, 414 s.
Nikolaev A.F. Syntetické polyméry a plastové hmoty na nich založené. Ed. 2. M. - L., Chémia, 1966. 768 s.
Nikolaev A.F. Technológia plastov. L., Chémia, 1977. 367 s.
Kuznetsov E. V., Prokhorova I. P., Fayzulina D. A. Album technologických schém na výrobu polymérov a plastov na nich založených. Ed. 2. M., Chémia, 1976. 108 s.
Príprava a vlastnosti polyvinylchloridu a/Ed. E. N. Zilberman. M., Chémia, 1968. 432 s.
Losev I. Ya., Trostyanskaya E. B. Chémia syntetických polymérov. Ed. 3. M., Chémia, 1971. 615 s.
Minsker K. S., Kolesov S. V., Zaikov G. E. Starnutie a stabilizácia polymérov na báze vinylchloridu. M., Chémia, 1982. 272 s.
Khrulev M.V. Polyvinylchlorid. M., Chémia, 1964. 263 s.
Minsker /S. S, Fedoseeva G. 7. Deštrukcia a stabilizácia polyvinylchloridu. M., Chémia, 1979. 271 s.
Shtarkman B. Ya. Plastifikácia polyvinylchloridu. M., Chémia, 1975. 248 s.
Fluórpolyméry/per. z angličtiny Ed. I. L. Knunyants a B. A. Ponomarenko. M., Mir, 1975. 448 s.
Chegodaev D. D., Naumova Z. K., Dunaevskaya Ts. S. Fluoroplastics. M.-L., Goskhimizdat, 1960. 190 s.
Medzi modernými syntetickými materiálmi je veľa, ktorých jedinečné vlastnosti prispievajú k ich použitiu v najrôznejších oblastiach ľudskej činnosti. Jedným z takýchto všestranných materiálov je teflón, ktorý sa vyznačuje úžasnou odolnosťou a chemickou neutralitou. Teflónové materiály sú široko používané v technológii, medicíne a každodennom živote. Jedným z bežných spôsobov použitia je teflónová tkanina, ktorú je prakticky nemožné roztrhnúť alebo zašpiniť.
Čo je teflón?
Názov "Teflon" je obchodná značka pre polymerizovaný tetrafluóretylén (PTFE), ktorý vlastní spoločnosť DuPont. V našej krajine sa táto látka nazývala „fluoroplast“, ktorá sa stále používa v priemyselnej výrobe. Hlavné vlastnosti tohto polyméru sú:
- odolnosť voči teplotám v rozsahu -70 – +270 stupňov;
- nedostatok zvlhčovania vodou, tukmi, organickými rozpúšťadlami;
- inertnosť voči pôsobeniu takmer všetkých chemických zlúčenín, s výnimkou fluóru, chloridu fluóru a tavenín alkalických kovov;
- "posuvný" povrch;
- elektrické izolačné vlastnosti;
- biologická neutralita.
Zoznam možností využitia teflónu vo výrobe a doprave, vo výrobe nástrojov a v priemysle farieb a lakov by bol príliš dlhý. S úspechom sa používa ako implantáty rôzneho druhu, ktoré sa asi po roku rozpustia a nahradia sa obnovenými telesnými tkanivami. Kuchynské náčinie, žiletky a rôzne domáce spotrebiče potiahnuté teflónom sú široko používané. A samozrejme, každý si je dobre vedomý high-tech látok, ktoré používajú tento polymér.
Druhy teflónových tkanín
V závislosti od hrúbky a spôsobu nanášania teflónovej vrstvy môžu textílie získať širokú škálu vlastností. Tento materiál sa používa všade tam, kde je potrebná odolnosť voči vonkajšiemu prostrediu a vysokým či nízkym teplotám, ako aj vysoký sklz – v potravinárskom, leteckom, chemickom a inom priemysle. Na výrobu odevov a domácich potrieb sa používajú také známe materiály ako bavlna, viskóza, syntetické vlákna, ako aj ich zmesi, na ktoré je nanesený tenký teflónový film, takmer nepostrehnuteľný aj na dotyk.
Antivandal tkanina s teflónovým povlakom je široko používaná na čalúnenie nábytku, ktorý vyzerá veľmi krásne a nevyžaduje špeciálnu starostlivosť, pretože je odolný voči:
- znečistenie;
- namočenie;
- rezy a škrabance;
- obrusovanie;
- rozvoj mikroflóry.
Aby taký nábytok vyzeral „ako nový“, stačí ho utrieť špongiou a mydlovou vodou. To isté platí pre obrusy potiahnuté teflónom. 
Ďalším obľúbeným typom teflónových materiálov sú membránové tkaniny, napríklad Gore-Tex.
Na ich získanie sa na textilný podklad nanáša tenká polymérová vrstva s mnohými mikropórmi, ktorá neprepúšťa zrážky a nárazy vetra zvonku, ale nebráni odvádzaniu ohriateho vzduchu a vodných pár od pokožky.
Pre takéto jedinečné vlastnosti si membrány vyslúžili názov „inteligentné materiály“ a dopyt po nich neustále rastie.
