Технологии производства фторопластов

04 September 2015

Раздел:

Технологии производства фторопластов

Фторопластами (или фторполимерами) в отечественной терминологии именуются семейство полимеров, в состав молекул которых входят атомы фтора. По химическому строению фторопласты делятся на три основные группы:

  • Фторированные аналоги этилена, именуемые также фторолефинами;
  • Полностью фторированные полимеры;
  • Фторэластомеры.

В зависимости от степени, до которой фтор замещает водород (хлор или алко-группы) по цепи полимера, принято различать частично фторированные и полностью фторированные полимеры.

Технологии производства фторопластов

В промышленности фторопластовый материал получают методом полимеризации. Сополимеризация используется для производства сополимеров с фторпроизводными этилена (тетрафторэтилен, трифторхлорэтилен, винилиденфторид). Различают 3 способа полимеризации и сополимеризации данных пластиков:

  • Полимеризация в массе (блоке) мономера
  • Полимеризация мономера в эмульсии
  • Суспензионная полимеризация.

Полимеризация в массе

Процесс производства методом полимеризации в массе включает следующие основные стадии: подготовка сырья и реагентов; полимеризация в каскаде реакторов; удаление не прореагировавших мономеров и растворителя; первичное грануление и компаундирование (в случае необходимости); упаковка и складирование готовых фторопластовых изделий, стержней или листов.

Эмульсионная полимеризация

Водно-эмульсионная полимеризация проводится в водной среде под давлением в присутствии инициатора и эмульгатора. Полимеризация фторопласта проводится при 70-80 0С и давлении 40-100 атм. Полученную в результате суспензию дегазируют, фильтруют, полимер высушивают и упаковывают.

Суспензионная полимеризация

Суспензионный метод производства — полунепрерывный процесс. Характеризуется наличием дополнительных технологических стадий (создание реакционной системы, выделение полученного полимера) и периодическим использованием оборудования на стадии полимеризации.

Свойства фторопластов

Образуемые при фторированнии полимеров, в частности этилена,фтор-углеродные связи значительно сильнее водород-углеродных, что и определяет свойства фторопластов. С увеличением содержания фтора увеличивается термостойкость и повышается верхняя граница рабочей температуры, а также улучшается стойкость к воздействию агрессивных сред. Обратной стороной фторирования является ухудшение обрабатываемости фторопластовых материалов.

Например политетрафторэтилен (PTFE, тефлон), относящийся к полностью фторированным полимерам, имеет диапазон рабочих температур от -269° до +260° С, кратковременно - до 400ºС. При нагревании выше 327ºС происходит плавление кристаллитов, но полимер не переходит в вязко-текучее состояние вплоть до температуры разложения (+415ºС).

По химической стойкости листы ПТФЭ превосходит благородные металлы, эмали, спецстали и др. конструкционные материалы, в частности этот материал выдерживает многочасовое кипячение в «царской водке» (смеси соляной и азотной кислот).

Однако при этом механическая обработка политетрафторэтилена сопряжена со значительными сложностями, а отсутствие вязко-текучей фазы влечет за собой невозможность сварки данного фторопластового материала.

В этой связи фторированные аналоги полиэтилена (полиолефины), в частности поливинилиденфторид (PVDF, ПВДФ), фторэтиленпропилен (FEP) и т.д. обладают оптимальным соотношением рабочих характеристик и технологичности.

С одной стороны верхняя граница рабочей температуры этих материалов находится на уровне выше 150ºС, они обладают великолепной стойкостью к воздействию большинства агрессивных химических соединений, а с другой их механическая обработка мало отличается от обработки полиолефинов (полиэтилена и полипропилена), в т.ч. и с точки зрения свариваемости.

Виды изделий из фторопласта

  • Дублированный фторопласт
  • Фторопластовый лист (лист с подложкой, лист экструдированный)
  • Стержни из фторопласта
  • Сварочный пруток
  • Трубы
  • Фитинги