Что такое материал ПТФЭ – полное руководство

ПТФЭ — универсальный материал фторполимер который может быть использован в различных отраслях промышленности из-за его высокопроизводительной природы. Это комбинация атомов фтора и углерода.

Некоторые другие названия этого материала:

1. тефлон
2. Политетрафторэтилен

Ключевые элементы политетрафторэтилена

Политетрафторэтилен состоит из уникальных основных элементов. Ниже приведены некоторые подробности:

Молекулярная или химическая структура ПТФЭ.

Молекулярная структура тефлона [CF₂-CF₂]n можно сравнить с ПЭ или полиэтиленом. Главное различие между ними заключается в том, что все атомы водорода заменены на фтор.

Связь

Молекулы тефлона состоят из связей CF и CC. Эти энергии связи составляют соответственно 4,6-5,0 и 3,3 эВ. Другие элементы тефлона включают воду, плавиковую кислоту, хлороформ и плавиковый шпат.

Больше ресурсов:

• ПТФЭ – Источник: Википедия
• Политетрафторэтилен – Источник: Science Direct

История ПТФЭ

Рой Дж. Планкетт в 1938 году случайно открыл тефлон. Это произошло, когда он пытался создать новые газы, родственные хладагентам. Планкетт измерил бутылку, чтобы убедиться в количестве потребляемого ею газа.

Однако его интерес перешел в происхождение веса. Поэтому он разрубил бутылку на две части.

Он увидел белое вещество, которое было восковым в бутылке, которое было довольно скользким. Проведя дальнейший анализ, он узнал, что это был полимеризованный перфторэтилен.

В 1941 году материал был запатентован компанией Kinetic Chemicals. Они запатентовали его как новый тип фторированного пластика. Затем, в 1945 году, он был зарегистрирован как торговая марка Teflon.

Поскольку французский инженер Марк Грегуар уже использовал этот материал в своем рыболовном снаряжении, он решил опробовать его на кухонных принадлежностях своей жены (Колетт Грегуар). Это было в 1954 году. Затем Марк разработал самую первую антипригарную посуду с покрытием ПТФЭ под торговой маркой Tefal.

Это было до 1961 года в Соединенных Штатах Америки, когда Мэрион А. Троццоло создал самую первую антипригарную посуду. С 1961 года антипригарные сковороды стали очень популярны во всем мире. Теперь их можно найти в миллионах домов под разными торговыми марками.

Преимущества политетрафторэтилена

Есть много причин, по которым вам следует рассмотреть тефлон для своих целей:

 

• Высокая химическая стойкость
• Хорошие диэлектрические свойства.
• Широкий диапазон температур от -400°F до 400°F.
• Он антипригарный.
• Имеет низкий коэффициент трения
• Хорошие электроизоляционные и изоляционные свойства.
• Соответствует требованиям к пищевым продуктам.
• Высокая устойчивость к износу.
• Способен противостоять атмосферным воздействиям.
• Не имеет проблем со старением или хрупкостью.
• Хорошие защитные свойства от коррозии.
• Высокие огнестойкие свойства.
• Хорошие показатели термостабильности.

Ограничения ПТФЭ

Обычный политетрафторэтилен имеет некоторые ограничения в плане его использования. Знание этих ограничений поможет вам узнать, как использовать этот материал.

Вот некоторые из них:

• Учитывая, что ПТФЭ по своей природе является антипригарным материалом, его довольно сложно склеить.
• Он едкий и склонен к образованию токсичных паров.
• Чувствительность к истиранию и ползучести.
• Имеет низкую радиационную стойкость.

Свойства материала ПТФЭ

На данный момент тефлон является одним из немногих конструкционных материалов с превосходными механическими, физическими и химическими свойствами.

Поэтому, даже выбирая материал ПТФЭ, важно учитывать следующее:

Механические свойства

• Модуль упругости при растяжении 50 МПа
• 300% – 550% Удлинение при разрыве
• Коэффициент трения 0,300
• 0 макс. Твердость по Роквеллу R
• Предел текучести при изгибе 2 МПа

Физические свойства

• Это, естественно, мягкий материал.
• Для повышения твердости можно добавлять наполнители.
• Тефлон без наполнения не впитывает воду. Однако, будучи наполненным, он способен впитывать небольшое количество влаги. Процент поглощения воды 0,100%.
• Тефлон имеет плотность от 2,1 до 2,3 г/см3.³
• Скорость расплава от 1 до 10 ГПа в секунду.
• 18 дин/г поверхностной энергии

Химические свойства

• Хорошие химически инертные свойства.
• Обладает хорошими термостойкими характеристиками.
• Хорошая термостойкость.

Тепловые свойства

• Тефлон обладает повышенной термостойкостью при температурах ниже 440°C, при которой не происходит заметного ухудшения свойств.
• Температура плавления от 317 до 337°C
• Температура плавления составляет 327°C.

Электрические свойства

• Идеально подходит для электроизоляции.
• Электрическая прочность -19,7 КВ/мм
• Его диэлектрическая проницаемость составляет 2,0.

Больше ресурсов:

• Свойства ПТФЭ – Источник: HANSA
• Диапазон температур ПТФЭ – Источник: HANSA

Процесс производства ПТФЭ

 

Процесс производства тефлона очень прост, если получена правильная информация. Ниже приведено пошаговое руководство по этому процессу:

Шаг 1 – Приобретение сырья

Для начала производства ПТФЭ вам понадобятся плавиковый шпат, вода, хлороформ и плавиковая кислота.

Шаг 2 – Нагрев сырья

Соберите все сырье вместе и нагрейте при более высоких температурах пиролиза. Конечный результат в основном в газообразной форме, а затем преобразуется в жидкость. Это происходит под очень высоким давлением при низких температурах.

Шаг 3 – Заполнение реакционной камеры

Заполните реакционные камеры чистой водой и инициаторами. Добавьте в камеру жидкость, полученную при нагревании сырья. Сразу же после контакта жидкого тефлона с инициатором начинается полимеризация и образуются твердые зерна. Эти зерна остаются на поверхности воды.

Шаг 4 – Слив воды

При достижении идеального веса тефлона процесс полимеризации прекратится сам собой. Когда он прекратится, начнется слив воды из реакционной камеры.

Шаг 5 – Сушка и измельчение тефлона

Оставшиеся зерна тефлона высушиваются, а затем измельчаются с помощью мельницы.

Шаг 7 – Формование ПТФЭ

Для идеальной сушки можно использовать духовку. Для придания тефлону уникальных форм требуется нагрев свыше 360°C. Для идеальной сушки лучше всего использовать духовку. За это время он становится похожим на гель, и получается тефлон.

Больше ресурсов:

• Производство ПТФЭ – Источник: HANSA
• Как производится тефлон – Источник: HPM

Обработка и изготовление ПТФЭ

Существует множество способов преобразования материалов ПТФЭ в полезные продукты. Самое лучшее, что обработка ПТФЭ очень проста.

Например, некоторые формы обработки и изготовления включают в себя:

Резка ПТФЭ – пробивка, высечка, сверление и т. д.

Присоединение ПТФЭ – сварка ПТФЭ-материала, использование крепежей, гибка и т. д.

Процесс формования – компрессионное формование ПТФЭ является популярным способом изготовления многих деталей.

Помните, литье ПТФЭ под давлением практически невозможно. Это связано с тем, что он вряд ли будет течь выше точки плавления. Поэтому для него потребуется специальная технология обработки.

В дополнение к этому, обработка PTFE на станках с ЧПУ является популярной технологией обработки. Вы можете изготовить множество деталей из PTFE на заказ. Среди ключевых процессов обработки на станках с ЧПУ:

• Фрезерование ПТФЭ на станках с ЧПУ
• Токарная обработка на станке с ЧПУ ПТФЭ
• ЧПУ сверление ПТФЭ

Опять же, даже при обработке PFTE необходимо обращать внимание на следующие ключевые переменные:

• Достижение жестких допусков может быть обременительным из-за ползучести напряжения. Другой переменной, которая может затруднить достижение этого, является высокий коэффициент расширения.
• Мягкий характер увеличивает вероятность вибрации инструмента.
• Экстремальное давление может привести к деформации деталей из ПТФЭ.
• Высокий уровень тепла, выделяемого в процессе обработки, затрудняет изготовление несбалансированных секций.

Как правило, для обработки ПТФЭ подходит инструмент из твердого сплава.

Больше ресурсов:

• Компрессионное формование ПТФЭ – Источник: PTi
• Обработка тефлона – Источник: WayKen

Улучшенный или армированный ПТФЭ

Армированный тефлон важен, поскольку он помогает формировать барьерные пленки. Эти барьерные пленки затрудняют прилипание материалов к тканям с покрытием. Он обладает очень стабильными свойствами прочности и также доступен по цене.

Причины, по которым наполнители добавляются в ПТФЭ

• Наполнители помогают улучшить температурные свойства ПТФЭ.
• Его химические свойства будут зависеть от типа используемого наполнителя.
• Эти добавки улучшают пористость (электрические свойства) ПТФЭ.
• Улучшает сопротивление ползучести.

Различные марки/типы наполнителей ПТФЭ

В армировании тефлона очень известно использование стеклянных волокон. Помимо стеклянных волокон, используемых в армировании ПТФЭ, существуют различные сорта тефлона, среди которых выделяется Virgin PTFE.

Влияние различных наполнителей на материал ПТФЭ

Первичный ПТФЭ

Этот тип марки поставляется без наполнителей. Таким образом, это тефлон без наполнителей. Некоторые из его уникальных свойств включают:

• Высокая безопасность и гигиеничность.
• Химическая стойкость хорошая.
• Обладает наилучшими электрическими свойствами.
• Хорошие характеристики изгиба.
• Обладает исключительной термической стабильностью.

Некоторые из его уникальных применений включают прокладки, контакты и медицину, продукты питания, сильфоны, предметы потребления человеком и т. д.

ПТФЭ, наполненный стекловолокном

При добавлении стекла в ПТФЭ он становится более прочным и крепким. Также снижается его гибкость и склонность к ползучести. Некоторые уникальные свойства, которые он имеет, включают:

• Имеет очень высокую прочность на сжатие.
• Хорошая химическая стойкость.
• Повышенная устойчивость к износу под нагрузкой.
• Этот тип ПТФЭ более абразивен, чем чистый ПТФЭ.

Некоторые области применения этой марки включают опорные подушки мостов, опорные подушки труб, детали шаровых кранов и т. д.

Углероднаполненный ПТФЭ

Углерод при добавлении к ПТФЭ повышает его прочность на сжатие. Это делает ПТФЭ очень устойчивым к износу. Он также уменьшает деформацию.

• Имеет очень высокую прочность на сжатие.
• Обладает высокой химической стойкостью.

Некоторые из областей его применения — поршневые кольца и направляющие воздушных компрессоров.

ПТФЭ с графитовым наполнителем

При добавлении к ПТФЭ графит обеспечивает очень похожие преимущества, что и углерод. Однако тефлон, наполненный графитом, не будет обладать высоким уровнем износостойкости.

• Повышенное сопротивление трению.
• Лучшая электропроводность.

Могут использоваться в качестве валов, подшипников и т. д.

ПТФЭ с бронзовым наполнителем

Добавление бронзы к тефлону дает следующие преимущества:

• Повышенная устойчивость к износу
• Обеспечивается лучшая теплопроводность.
• Он становится более устойчивым к давлению.
• Он способен лучше противостоять ползучести.
• Хорошая теплопроводность.

Некоторые распространенные области применения этого типа ПТФЭ включают втулки, подшипники, поршневые кольца и т. д.

Тефлон с наполнителем из нержавеющей стали

Добавление нержавеющей стали к ПТФЭ улучшает его свойства следующим образом:

• Высокая износостойкость
• Обладает лучшей химической стойкостью по сравнению с типами с бронзовым наполнителем.

Они используются при изготовлении деталей и компонентов, используемых в паровой среде.

Кальциевый наполнитель Тефлон

Фторид кальция лучше всего добавлять в тефлон, когда его применение потребует контакта с такими химикатами, как сильные щелочи и плавиковая кислота. Они в основном используются в электронных или электрических приложениях, автомобильных приложениях и т. д.

МоС₂ Заполненный тефлон

Этот наполнитель используется для улучшения антифрикционных свойств тефлона, поскольку он обладает смазывающим эффектом. Он также используется с бронзой и стеклом. Другие наполнители, которые вы найдете добавленными к ПТФЭ, включают полиимид, слюду, оксид алюминия и т. д.

Формы ПТФЭ Материал Существует

Вы можете получить материал ПТФЭ во многих формах и конфигурациях в зависимости от ваших уникальных требований и спецификаций.

Листы ПТФЭ

 

Эти листы бывают разных размеров. Поэтому, в зависимости от ваших потребностей, вы можете выбрать толщину от 8 мм до 50 мм. Они плоские на вид и тонкие. Однако их ширина также может быть изменена в зависимости от ваших потребностей.

Стержни из ПТФЭ

Эти стержни круглые и длинные. Они бывают разных размеров. Это значит, что вам нужно будет покупать в зависимости от ваших потребностей. Вы найдете их толщиной от 4 мм до 120 мм. Также длина может отличаться.

Порошок ПТФЭ

Тефлоновый порошок в основном бывает разных цветов, но белый является самым доминирующим. Он продается в уникальных упаковках с разным количеством.

Дисперсии ПТФЭ

Дисперсии тефлона предназначены для снятия покрытий и пропитки сред. Они в основном производятся в виде жидкости.

Ткань ПТФЭ/Уплотнение из ПТФЭ

 

Ткани ПТФЭ в основном выпускаются разной толщины, с самоклеящейся основой или без нее, с хрупкой или гладкой поверхностью, разных цветов и т. д.

Они сплетены из нитей ПТФЭ, образующих прочные и долговечные герметики.

Сравнение ПТФЭ с другими материалами

Материал PFA против PTFE

Характеристики	ПФА	ПТФЭ
Синтетические имена	Перфторалкокси	Политетрафторэтилен
Названия брендов	Тефлон PFA	тефлон
Температура плавления	575 – 590 °F / 300 – 310 °C	327°С
Предел прочности	4060 – 4500 фунтов на кв. дюйм	1500–3000 фунтов на кв. дюйм
Устойчивость к атмосферным воздействиям	Отличный	Отличный
Приложения	Больше не используется в производстве посуды в области покрытия. Некоторые приложения включают теплообменники, медицинские трубки PFA, футеровку бочек и т. д.	Очень популярен в индустрии посуды, поскольку используется для покрытия кастрюль, сковородок и т. д. Другие области применения включают уплотнения, детали насосов и т. д.
Структура	Два атома углерода связаны в один посредством атомов кислорода, при этом все атомы углерода полностью фторированы.	Только атомы фтора и углерода

 

Материал ETFE против PTFE

Характеристики	ЭТФЭ	ПТФЭ
Синтетические имена	этилентетрафторэтилен	Политетрафторэтилен
Структура	Состоит из фтора, углерода и водорода.	Состоит из атомов фтора и углерода.
Приложения	Используется чаще при возведении каркасных конструкций.	Используется для кабельных и 5G-приложений.
Температура плавления	225 – 270 °С	327°С
Предел прочности	5500 – 7000 фунтов на кв. дюйм	1500–3000 фунтов на кв. дюйм

 

Материал FEP против PTFE

Характеристики	ФЭП	ПТФЭ
Синтетическое имя	Фторированный сополимер этилена и пропилена	Политетрафторэтилен
Температура плавления	Довольно высокий	Довольно низко (примерно на 40° ниже)
Факторы рассеивания	Более чем в 6 раз выше по сравнению с ПТФЭ	Довольно низкий
Гибкость	Довольно гибкий	Довольно низкая гибкость
Приложения	Некоторые покрытия, подверженные воздействию моющих средств и т. д.	Идеально подходит для производства или изготовления труб, контейнеров и т. д.

 

Марки материалов ПТФЭ

Помимо наполнителя PTFE, материал существует в различных сортах в зависимости от конкретных требований пользователя. Вы можете выбрать:

Материал ПТФЭ пищевого класса

Материал ПТФЭ имеет одобрение или одобрен FDA для пищевой промышленности. Таким образом, его можно использовать для покрытия кухонных принадлежностей, обработки пищевых продуктов и многого другого. Его низкий коэффициент трения делает его идеальным для других применений, таких как втулки, подшипники и т. д.

Материал ПТФЭ механического класса

Правда, этот материал не обладает свойствами, которые могли бы превзойти чистый ПТФЭ. Однако у него довольно низкий коэффициент трения. Это делает его идеальным для высокопроизводительных компонентов, механических деталей и т. д.

Материал покрытия ПТФЭ

Материалы покрытия Teflon легко выдерживают агрессивные химикаты и высокие температуры. Его промышленные покрытия имеют очень высокие рабочие температуры (260°C), а также очень низкий коэффициент трения.

Композитный материал ПТФЭ

Ниже приведены некоторые из его свойств, на которые следует обратить внимание:

• Химически устойчив.
• Самосмазывающийся.
• Впитывает влагу.
• Термическая стабильность.
• Высокая механическая прочность.
• Устойчив к загрязнению.
• Электроизоляция

Материал прокладки из расширенного ПТФЭ

Материал расширенный ПТФЭ обладает уникальными свойствами, которые делают его идеальным выбором для многих областей применения.

Некоторые уникальные особенности включают в себя:

• Материал прокладки ePTFE очень мягкий и гибкий по сравнению с листовыми прокладками PTFE. Поэтому он легко приспосабливается к грубым и неровным поверхностям.
• Этот материал легко сжимается, благодаря чему ползучесть и хладотекучесть легко уменьшаются.
• Расширенный ПТФЭ также можно найти в рулонах в качестве герметика для швов.
• Хорошая химическая стойкость.
• Способен работать при температуре до +260°С.
• Не вызывает коррозии, не смачивает и не имеет запаха.

Использование материала политетрафторэтилен

Изоляция из ПТФЭ

Здесь его используют для изготовления изоляционных кабелей, проводов и т. д. Это объясняется его способностью выдерживать самые высокие температуры, хорошей диэлектрической прочностью, а также устойчивостью к химикатам.

Прокладка из ПТФЭ

Эти прокладки при использовании обеспечивают хорошую теплоизоляцию и способны противостоять едким или вредным химикатам. Они используются в оборудовании, которое работает с химикатами, а также с нефтехимией.

Трубы и фитинги из ПТФЭ

Они идеально подходят для изготовления компрессорных колец, втулок и т. д. Это объясняется тем, что они химически инертны, стабильны, обладают высокой диэлектрической прочностью, имеют идеальный температурный диапазон до +260°C.

Подшипники из ПТФЭ

Подшипники бывают разных типов, например, подшипники скольжения, подшипники скольжения, шариковые подшипники, подшипниковые подушки, линейные подшипники, упорные подшипники и т. д. Эти подшипники чаще используются в приложениях с высокими нагрузками и ограниченными скоростями. Преимущество этих подшипников в том, что они не требуют обслуживания.

Уплотнения из ПТФЭ

В основном это герметики. Некоторые приложения, которые требуют использования этих уплотнений, это компрессоры, механические уплотнения, нефтепромысловое оборудование, тормозные системы, авиационные двигатели и т. д. Существуют уплотнения вала, уплотнительные кольца, масляные уплотнения, уплотнительные ленты и т. д.

Посуда из ПТФЭ

Антипригарная посуда, такая как кастрюли, сковороды и т. д., в основном покрыта ПТФЭ. Это делается для того, чтобы пища, которую готовят, не прилипала к кастрюле. Это также помогает сделать приготовление пищи очень простым. Это одобрено FDA и безопасно.

Смазка ПТФЭ

Это уникальная пленочная смазка, используемая как смазка или масла, которые используются для уменьшения трения между двумя поверхностями. Они также используются для покрытия предметов, таких как кухонная утварь, и используются для смазки замков, петель, направляющих и т. д. Она также известна как смазка PTFE.

Клапаны из ПТФЭ

Благодаря хорошим свойствам ПТФЭ, его использование в производстве промышленных клапанов известно. Он способен выдерживать едкие химикаты и химически инертен. На рынке вы найдете химические обратные клапаны, шаровые краны, седла клапанов, регулирующие клапаны, мембранные клапаны, поворотные затворы с футеровкой из ПТФЭ и т. д.

Детали машин из ПТФЭ

Эти детали в основном используются в промышленных целях. Они в основном поставляются с различными компонентами, используемыми для достижения определенных потребностей в мире производства. Некоторые из этих деталей включают клапаны, седла клапанов, ковши, корпус клапана, втулки и т. д.

Направляющее кольцо из ПТФЭ

Этот компонент предназначен для того, чтобы исключить контакт металла с металлом между цилиндрами и поршнем во время процесса скольжения. Они очень просты в сборке и устойчивы к износу.

Уплотнительное кольцо из ПТФЭ

При использовании ПТФЭ в уплотнительных кольцах они демонстрируют некоторые исключительные характеристики, такие как способность противостоять всем химикатам и жидкостям до +260°C. Эти компоненты используются в основном в фармацевтической, химической и медицинской промышленности.

Другие сопутствующие продукты включают шайбу из ПТФЭ,

Втулки из ПТФЭ

Эти втулки используются в различных областях, таких как подшипники вала, седла клапанов, корпуса насосов, прокладки и т. д. Они идеально подходят для применения в химической промышленности и других отраслях, где требуются наилучшие характеристики коррозионной стойкости.

Материал печатной платы ПТФЭ

Материалы печатных плат, изготовленные с покрытиями или материалами ПТФЭ, очень распространены, когда речь идет о ламинированных материалах печатных плат. Это связано с их способностью обеспечивать постоянные диэлектрические свойства. Также известна как печатная плата ПТФЭ.

Кровельный материал ПТФЭ

Этот материал, также известный как мембрана с покрытием ПТФЭ, представляет собой тканую стекловолоконную мембрану с высокой степенью прочности, устойчивую к погодным условиям и очень экологичную для использования в кровельных работах.

Материал ленты ПТФЭ

Эта лента уникальна и универсальна. Она используется для герметизации газа, воды и воздуха, чтобы гарантировать, что они не протекут через резьбовые соединения. Это необходимо больше на линиях с высоким уровнем давления. Существуют также некоторые типы лент PTFE, предназначенные для удовлетворения особых потребностей.

Различные отрасли промышленности, использующие материал ПТФЭ

Различные отрасли промышленности по всему миру используют материалы ПТФЭ в различных формах для достижения наилучших результатов в различных производственных работах. Некоторые отрасли, где процветают применения ПТФЭ, включают:

• Компьютерная промышленность – используется для производства игровых мышей.
• Аэрокосмическая промышленность – идеально подходит для шестерен, втулок, уплотнений и т. д.
• Промышленная промышленность – встречается в верхней одежде, прокладках, смазочных материалах.
• Производство посуды – используется для покрытия антипригарным покрытием кастрюль и сковородок.
• Швейная промышленность – используется для изготовления одежды.
• Медицинская промышленность – для изготовления оборудования или устройств для сбора мочи, фильтрационных мембран для подачи лекарств, труб, тройников, распорок и т. д.
• Безопасность в промышленности – используется для пожарного снаряжения.
• Промышленность потребительских товаров – Гитарные струны.
• Строительная промышленность – изоляторы, электромонтажные работы, скользящие опоры, опорные части и т. д.
• Химическая промышленность – клапаны, трубы, шланги, уплотнительные кольца и т. д.

Краткие часто задаваемые вопросы

1. Является ли ПТФЭ тефлоном?

Да. Они одинаковы. Тефлон — это торговая марка ПТФЭ.

2. Одобрен ли ПТФЭ FDA?

Да. Первичный политетрафторэтилен одобрен Управлением по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами (FDA).

3. ПТФЭ — это пластик или резина?

Это не пластик и не резина.

4. Как сравниваются ПТФЭ и ПВХ?

Хотя оба материала обладают наилучшими характеристиками износостойкости и долговечности, ПТФЭ имеет более длительный срок службы и способен лучше сохранять свой цвет и эксплуатационные характеристики.

Заключение

Такие свойства материала ПТФЭ, как антипригарность и легкая обрабатываемость, делают его одним из популярных материалов, используемых в различных областях применения.

Что касается его ограничений, добавление наполнителей может устранить большинство из них. Это означает, что вы можете выиграть от его использования во многих отношениях.

Для всех ваших материалов ПТФЭ, свяжитесь с нами сейчас.