Каковы преимущества и недостатки политетрафторэтилена (ПТФЭ) как материала с репутацией «короля пластмасс»?
Преимущества ПТФЭ
Высокая термостойкость - рабочая температура может достигать 250 градусов.
Низкотемпературная стойкость - имеет хорошую механическую прочность; даже если температура падает до -196 градусов, удлинение может поддерживаться на уровне 5 процентов.
Коррозионная стойкость трубок из фторопласта - инертны к большинству химикатов и растворителей, устойчивы к сильным кислотам и щелочам, воде и различным органическим растворителям.
Устойчив к атмосферным воздействиям - имеет лучший срок старения среди пластиков.
Высокая смазка - самый низкий коэффициент трения среди твердых материалов.
Неадгезионный - имеет наименьшее поверхностное натяжение в твердых материалах, не прилипает ни к какому веществу.
Нетоксичен - физиологически инертен и не оказывает побочных реакций при имплантации в организм в качестве искусственного кровеносного сосуда и органа на длительное время.
Электрическая изоляция – выдерживает 150 вольт высокого напряжения.
Относительная молекулярная масса политетрафторэтилена относительно велика: от сотен тысяч до более 10 миллионов и, как правило, до миллионов (степень полимеризации порядка 10^4, а полиэтилена только порядка 10^3). . Как правило, степень кристалличности составляет 90-95 процентов, а температура плавления составляет 327-342 градусов. Звенья CF2 в молекуле ПТФЭ расположены зигзагообразно. Поскольку радиус атомов фтора немного больше, чем у углерода, соседние звенья CF2 не могут полностью следовать транс-кросс-ориентации, а образуют спирально закрученную цепь, и атомы фтора почти покрывают поверхность всей полимерной цепи. Эта молекулярная структура объясняет различные свойства ПТФЭ. Когда температура ниже 19 градусов, образуется спираль 13/6; при 19 градусах происходит фазовый переход, и молекулы слегка развязываются, образуя спираль 15/7.
Недостатки ПТФЭ
1. ПТФЭ обладает «хладнотекучестью». То есть пластическая деформация (ползучесть) материальных изделий при длительном непрерывном нагружении, что вносит определенные ограничения в его применение. Например, когда в качестве прокладки используется ПТФЭ, болты туго затягиваются для обеспечения герметичности, так что при превышении определенного напряжения сжатия прокладка будет создавать «холодное течение» (ползучесть) и будет сплющена. Эти недостатки можно преодолеть путем добавления соответствующих наполнителей и улучшения структуры деталей.
2. ПТФЭ обладает превосходными антипригарными свойствами, что ограничивает его промышленное применение. Это отличный антиадгезионный материал, который крайне затрудняет прилипание к поверхности других предметов.
3. Коэффициент линейного расширения ПТФЭ в 10-20 раз больше, чем у стали, что больше, чем у большинства пластиков, и его коэффициент линейного расширения изменяется неравномерно с изменением температуры. При применении ПТФЭ, если вы не уделяете должного внимания этому аспекту производительности, легко получить убытки.
