Поряд з машинобудуванням і електроенергетикою хімічна промисловість відіграє величезну роль в господарстві країни. У Росії частка хімічної галузі в загальному обсязі випуску продукції становить 9-10%, але в світовому обсязі виробництва хімічної продукції Росія займає лише 11 місце з часткою 2, 1%. При цьому обсяг імпорту хімічної сировини і товарів становить близько 17%, а обсяг експорту нижче більш ніж в 2 рази - всього 7, 4%.

Одним з основних секторів хімічної промисловості є виробництво полімерів, в значній мірі є імпортозалежним. Наприклад, при річному обсязі виробництва поліетилену близько 1, 8 млн тонн і поліпропілену близько 1, 3 млн тонн обсяг імпорту сировини по різним їх видами складає від 20 до 80%.

Незрівняний за обсягами випуску сектор виробництва фторовмісних полімерів - всього 7-8 тис. Тонн в рік - вигідно відрізняється експортоорієнтованості - до 73% сировини і готової продукції. Причиною такого прориву вітчизняних виробників фторопластов на світовому ринку є затребуваність і зростаюча потреба ринку в цих матеріалах, а умовою - лідируючі позиції російської науки і виробництва в секторі фторполимеров.

Історія відкриття і розвитку

Одним з найдивовижніших властивостей фторопласту є його хімічна інертність. По хімічній стійкості матеріал перевершує всі благородні метали і існуючі синтетичні матеріали. Дивним є те, що ім'я йому дав фтор - найактивніший неметалл.

Відкриття полімерів на основі фтору в 1938 році відноситься до категорії випадкових - при закачуванні газоподібного тетрафторетилену стався неочікуваний процес полімеризації газу з утворенням порошкоподібного білого матеріалу зі специфічним набором хімічних і фізичних властивостей. У найближчі роки виробництво матеріалу, запатентованого під маркою «тефлон», було освоєно в США в промисловому масштабі.

Паралельно в наукових лабораторіях велася активна робота по вивченню і отримання хімічних сполук з використанням і інших фторсодержащих органічних сполук, що відносяться до групи фторолефінов. В результаті промисловість отримала в своє розпорядження цілу групу нових матеріалів, об'єднаних під загальною назвою фторопласти або фторлона.

В СРСР цей матеріал потрапив в роки Другої світової війни в складі військової техніки, що поставляється союзниками по ленд-лізу. Період наукового і промислового освоєння склав близько 10 років з 1947 по 1956 рік.

Історію розвитку фторопластов не можна вважати закінченою і сьогодні. Все десятиліття ряд фторопластов і фторкаучуків доповнювався і продовжує поповнюватися за рахунок модифікації різними добавками, присадками і вдосконалення технології виробництва.

Виробництво і основні види фторполимеров

Технологія виробництва фторовмісних полімерів складається з декількох етапів. На першому з хлорвмісних органічних сполук отримують вихідний фторсодержащий мономер. Порошкоподібний або гранульований матеріал отримують з газоподібної сировини в хімічних реакторах шляхом полімеризації або кополімеризації під тиском у присутності емульгаторів і ініціаторів. Товарний фторопласт у вигляді готових деталей або заготовок виготовляють методом холодного пресування з остаточним запіканням.

В даний час відсутня єдина міжнародна система позначення фторсодержащих полімерів, російському позначенню класу - фторопласти - відповідають «тефлон» (США), «гостафлон» (Німеччина), «сорефлон» (Франція), «алгофон» (Італія) і так далі. Загальноприйнятим серед виробників є додаткове до торгової марки вказівку, який фтормономера використовувався в якості вихідної сировини.

Вітчизняні марки фторопластов випускаються як за державними стандартами, так і за технічними умовами підприємств-виробників. Позначення типу починається з букви Ф, додаткові букви вказують на призначення або технологію виробництва полімеру. Перша цифра вказує число атомів фтору в вихідному для синтезу з'єднанні, комбінація цифр вказує на сополимер.

Для виробництва фторопластов в основному використовують три вихідних фторсодержащих з'єднання, відповідно весь численний ряд полімерів є модифікації або сополімери трьох основних типів:

  1. політетрафторетилен Ф-4 (абревіатура ПТФЕ або PTFE);
  2. політріфторхлоретілен Ф-3 (PCTFE або ПТХФЕ);
  3. полівініліденфторид Ф-2 (PVDF або ПВДФ).

У порівнянні з металами і багатьма пластиками фторопласти мають меншу механічну міцність і м'якістю, тому не призначені для роботи під навантаженням. Їх використання визначають інші якісні характеристики - низький коефіцієнт тертя, низька електропровідність і адгезія, хімічна інертність.

Універсальний композит Ф4

Завдяки сукупності технічних характеристик фторопласт 4 отримав найбільше застосування в промисловості і побутовому використанні.

Щільність фторопласта Ф4 становить 2, 12-2, 2 г / см. куб. Він володіє одним з найнижчих коефіцієнтів тертя - 0, 04 за стали, проте він збільшується при значному терміні служби і з підвищенням температури через низьку теплопровідність. В якості самостійних опорних або підшипникових вузлів фторопласт не використовується, його антифрикційні властивості знаходять застосування в композитних металофторопластових матеріалах, з яких виготовляють антифрикційні вкладиші, втулки, стрічки, або в мастильних матеріалах з додаванням дрібнодисперсного фторопласта.

Обмежують область застосування фторопласта і його властивості термостійкості. Ф4 володіє найбільш широким діапазоном допустимої для фторопластов температури експлуатації - від -270 ° С до + 260 ° С і максимальною температурою плавлення + 327 ° С.

Перевагою фторопласта є його високі діелектричні властивості - питомий електричний опір, електрична міцність і діелектрична проникність. У електротехніки та електроніки з Ф4 виготовляють ізоляцію проводів, підкладки друкованих плат, діелектричні прокладки і ізолятори.

Найбільш широку сферу застосування забезпечують фторопласту 4 характеристики хімічної стійкості та інертності. Він витримує дію будь-якого агресивного середовища, крім розплавів лужних металів, трехфтористого хлору і елементарного фтору

Для роботи з хімічно агресивними речовинами використовують виготовлені з фторопласту або футеровані трубопроводи, судини і резервуари будь-якого обсягу, насоси та клапани з робочими деталями і вузлами з фторопласту.

Завдяки сукупності властивостей химстойкости, плинності і гідрофобності фторопласт застосовують як ущільнювальний матеріал - прокладок, сальникових, манжетних і сильфонних ущільнень. Для побутових потреб багато замість традиційної лляної клоччя давно використовують стрічку ФУМ.

Добре знайомі з фторопластом та домогосподарки, часто і не здогадуючись про його існування. Для них більш звичним матеріалом є тефлон як антипригарного покриття каструль, сковорідок, прасок, конфорок і робочих столів кухонних плит. Використання тефлону в харчовій промисловості обмежена максимальною температурою 315 ° C, тому ні в якому разі не можна допускати перегріву посуду або приладів з тефлоновим покриттям. Крім того, ці покриття дуже чутливі до механічних впливів і вимагають дотримання передбачених виробником правил догляду та чистки.

модифікації Ф4

Поряд з Ф4 широко використовуються і його численні модифікації. Як приклад можна взяти деякі з них:

  • Що містить 20% коксу коксофторопласт Ф4К20 при меншій щільності має більшу твердість, зносостійкість і механічною міцністю на стиск, що дозволяє виготовляти з нього поршневі кільця для компресорів.
  • Коксофторопласт Ф4К15М5 з 5% добавкою дисульфіду молібдену і підвищену зносостійкість придатний для роботи у вузлах і опорах підшипників ковзання.
  • До 15% скловолокна містять модифікації стеклофторопластов Ф 4С15 і Ф4С15М5. Завдяки еластичності і зносостійкості матеріали використовуються в якості ущільнень, а композиція Ф4С15М5 з добавкою 5% дисульфіду молібдену і у вологому середовищі.
  • Самозмащувальної антифрикционная композиція Ф4КС2 з легирующей добавкою кобальту синього придатна для роботи в парах тертя з бронзою, гумою і багатьма металами і в агресивних середовищах.

Фторопласт володіє унікальними фізико-хімічними властивостями, що дозволяють використовувати його в безлічі галузей промисловості, а також в медицині та побутовому господарстві.

Категорія:

Технології