Характеристики и сферы применения необыкновенного материала
Полукристаллический политетрафторэтилен получают из мономера тетрафторэтилена путем полимеризации.
Образующиеся при этом макромолекулы имеют линеарное строение. Строение цепочки политетрафторэтилена отличается двумя интересными особенностями :
фторо - углеродное соединение представляет собой одно из самых крепких соединений в органической химии (энергия диссоциации составляет 460 кДж/моль)..
углеродная цепочка надежно защищена атомами фтора от внешних воздействий, чем объясняется необычайно высокая устойчивость тефлонового материала к химически агрессивным средам.
Физические и химические свойства тефлона без наполнителей
Отличительной особенностью этого материала от других полимеров является одновременное наличие следующих свойств:
необычайно широкий диапазон устойчивости к температурам от -260 oС до +300 oС (кратковременно)
устойчивость практически ко всем химически агрессивным средам
устойчивость к свету и неблагоприятным погодным условиям
устойчивость к горячему водяному пару
высокая антифрикционная способность
антисклеивающая способность
не горюч
хорошие электрические и диэлектрические свойства
не гигроскопичен
физиологически нейтрален (разрешен к употреблению в пищевой промышленности организациями BGA (Федеральный Союз оптовой и внешней торговли) и FDA (Комитет пищевой и лекарственной промышленности США))
Недостатки тефлона без наполнителя следующие:
способность к текучести
относительно низкая износостойкость
низкая устойчивость против жесткого излучения
плохая склеивающая способность
невозможность литья под давлением.
Тефлоновые компаунды
Благодаря добавлению в политетрафторэтилен различных наполнителей достигаются следующие свойства материала:
в несколько раз увеличивается износостойкость.
в несколько раз уменьшается способность к ползучести и деформации при нагрузках.
в зависимости от наполнителя теплопроводность может быть увеличена в несколько раз.
снижается коэффициент теплового расширения.
при необходимости могут быть изменены электрические характеристики тефлонового материала в зависимости от добавления различных наполнителей.
от выбора наполнителя зависит также износ сопряженной поверхности.
Термические свойства тефлонового материала
Температурный диапазон применения некоторых фтор-полимеров
 |
Фтор - полимеры |
Интервал температур плавления: |
| PTFE |
320-340oC |
| PFA |
300-310oC |
| FEP |
260-290oC |
| ETFE |
265-278oC |
| PVDF |
170-180oC |
Предельные температурные нагрузки
Тефлон выдерживает максимальные термические нагрузки от -260 oC до +300 oC
(например, не наблюдалось охрупчивания в кипящем гелии при -269 oC). Такие предельные температурные нагрузки не может выдержать ни один из применяемых сегодня полимеров. Температурный режим длительной эксплуатации материала зависит от текущих нагрузок. На практике это означает, что при умеренных механических нагрузках тефлон может применяться при температуре от - 200 oC до +260 oC
Тепловое расширение
При конструировании деталей из тефлона необходимо учитывать сравнительно высокие показатели теплового расширения этого материала:
20-100oC: = 16 · 10-5 1/K
20-200oC: = 23 · 10-5 1/K
При измерении линейного коэффициента расширения необходимо учитывать два диапазона:
при 19oC происходят изменения в кристаллической решетке (менее 19 oC триклинная, более 19 oC гексатриклинная).
при 327 oC неустойчивость еще больше - это точка плавления кристалла.
Рекомендации:
при точных замерах тефлоновых деталей с жестким допуском необходимо устанавливать температуру выше 19 oС
как правило, тефлоновые компаунды обладают небольшим тепловым расширением.
На графиках представлена зависимость между температурой и тепловым расширением.
Относительное продольное удлинение тефлона в зависимости от температуры |
Коэффициент линейного расширения тефлона в зависимости от температуры |
|
