Политетрафторэтилен что это за ткань

Тефлон против ПТФЭ… В чём отличие между материалами?

В мире, полном аббревиатур, торговых названий и технических терминов, иногда трудно понять, что к чему. Если вам интересно, в чем разница между ПТФЭ и тефлоном, и кто выиграет между тефлоном и ПТФЭ, давайте рассмотрим эти материалы и выясним, что делает их уникальными.

Что такое ПТФЭ?

Начнём наше исследование «Тефлон против ПТФЭ» с более тщательного изучения того, что на самом деле представляет собой ПТФЭ (PTFE). Политетрафторэтилен — синтетический полимер, состоящий из двух простых элементов; углерод и фтор. Он получен из тетрафторэтилена (TFE) и обладает некоторыми уникальными свойствами, которые делают его полезным материалом для широкого спектра применений. Например:

Очень высокая температура плавления : при температуре плавления около 327 °C очень мало ситуаций, когда ПТФЭ может быть поврежден при нагревании.
Гидрофобность : устойчивость к воде означает, что материал никогда не намокнет, что делает его полезным для приготовления пищи, перевязок и многого другого.
Химически инертен : большинство растворителей и химикатов не повреждают ПТФЭ.
Низкий коэффициент трения . Коэффициент трения из ПТФЭ является одним из самых низких среди существующих твердых тел, что означает, что к нему ничего не будет прилипать.
Высокая прочность на изгиб : способность сохранять упругость даже при низких температурах означает, что его можно легко наносить на различные поверхности без потери целостности.

Все эти уникальные свойства означают, что ПТФЭ является очень полезным материалом и может быть широко использован как в быту, так и в промышленности. Вероятно, у вас дома есть ПТФЭ, покрывающий вашу антипригарную посуду или обеспечивающий стойкость к пятнам на ваших коврах и тканях. Вы также можете найти его в лаке для ногтей, щетках и средствах для укладки волос.

В других ситуациях ПТФЭ является полезным продуктом для покрытия внутренних поверхностей труб, содержащих едкие химические вещества или очень горячие материалы. Он успешно используется при изготовлении искусственных частей тела благодаря своей инертной природе, что делает маловероятным отторжение. Он может использоваться в смазочных материалах и даже в атомной бомбе для герметизации прокладок, удерживающих уран.

Что такое тефлон?

Понятно, что ПТФЭ является очень полезным, уникальным продуктом, но для того, чтобы установить победителя между тефлоном и ПТФЭ, нам также необходимо рассмотреть, что же такое тефлон. Обнаруженный в 1938 году, тефлон был разработан компанией DuPont Co и управлялся дочерней компанией, известной как Chemours. Chemours в 1945 году выпустила торговую марку Teflon и начала продавать продукты, обработанные этим антипригарным и термостойким материалом в 1946 году.

Тефлон был фактически обнаружен случайно ученым по имени доктор Рой Планкетт. Он работал в DuPont в Нью-Джерси, пытаясь разработать новый хладагент, когда заметил, что газ TFE вытек из бутылки, которую он использовал, но бутылка не осталась пустой. Из любопытства он исследовал внутреннюю часть бутылки и обнаружил, что она покрыта восковым материалом, скользким и странно прочным. Теперь мы знаем его как тефлон.

Тефлон — это синтетический полимер, содержащий углерод и фтор, который называется политетрафторэтилен. Всё верно, тефлон — это PTFE, но под другим именем. Тефлон является торговой маркой PTFE, принадлежащей Chemours.

Что лучше — тефлон или ПТФЭ?

Если вы прочитали этот текст, вы уже знаете, что мы собираемся здесь сказать. Нет победителя, нет лучшего продукта и нет причин для дальнейшего сравнения этих двух веществ. В заключение, если вы задаетесь вопросом о тефлоне и PTFE, мы констатируем, что они отличаются только названием и ничем иным.

Технические характеристики

Помимо распространенного определения тефлон, он еще именуется как политетрафторэтилен и фторопласт-4. Его формула выглядит так: (−C2F4−)n. Данный продукт сокращенно принято называть PTFE (ПТФЭ). Внешне этот вид похож на парафин или полиэтилен, так как его материя может содержать тонкие прозрачные пленки белого цвета. Несмотря на сферы использования, тефлон может быть в виде:

Россия и другие страны тефлон называют фторопластом. Это можно легко объяснить тем, что политетрафторэтилен входит в группу пластмасс.

Уникальные особенности изделия помогает ему эксплуатироваться при температуре от — 70°С до +270°С. При этом он не теряет свою высокую эластичность, выдерживает влияние соли, кислоты и щелочей. Тефлон очень стоек к ультрафиолетовым излучениям и току.

Политетрафторэтилен может использоваться при любой погоде, сохранив свои необычные свойства.

Стоит еще отметить, что благодаря фторуглеродному соединению и прочности атомов F, тефлон обладает повышенной устойчивостью. Подробнее об этом в нижеприведенной таблице.

на его характеристики не влияют: спирты, эфиры, кетоны и некоторые кислоты

если поместить изделие в холодильный агент, то можно проследить как на 5-8 % увеличится вес материала

невысокие химические реакции происходят при взаимодействии тефлона и щелочных металлов

если будет высокая температура и давление, то продукт вступит в реакцию с фтор и хлор-флюоритами

Где используется

Тефлон имеет очень широкую область распространения. Так, этот прокладочный материал нашел свое применение в таких сферах как:

химическая промышленность и электротехника
в быту
для изготовления одежды
в медицине

Читайте также: Ткань микрофибра что это такое состав для одеяла

Приступим к анализу сфер использования тефлона.

Промышленность и техника

На некоторых производственных предприятиях тефлон применяется как мешочный фильтр, как тип теплостойкой прокладки и как нить для текстильной ткани.

Пищевая промышленность

Благодаря низкому уровню адгезии, а также имея, такие признаки как несмачиваемость теплостойкость, тефлон используется в быту в основном в виде покрытия. Его применяют для кухонных предметов и выпечки.

Для производства одежды

Для изготовления современной одежды используется мембранный материал, в основе которого политетрафторэтилен. Если физически деформировать тефлон, то получится тонкая и пористая пленка. Мембранные изделия обладают ветрозащитными и изоляционными свойствами.

Медицина

У политетрафторэтилена имеется биологическая совместимость с организмом человека, где данное изделие используется для производства имплантов для кардиореспираторной системы, стоматологии, офтальмологии. Благодаря тефлону, врачи могут искусственно создавать кровеносные сосуды и кардиостимуляторы.

Возникновение тефлона

Весной 1938 года путем случайных экспериментов американский исследователь Рой Планкетт изобрел новое тогда для человечества изделие под химическим названием — политетрафторэтилен. Почему случайных, спросите вы?

Дело в том, что изобретатель увидел такое необычное явление — само рассматриваемое вещество было закачено в баллон и под высоким давлением оно преобразовывалось в парафиновый порошок.

После этого открытия он нацелился на детальное изучение фреонов. А это означает соединение CH4 (метан) и C2H5 (этан), где вместо Н2 (водород) в них выступает F (фтор) и Cl (хлор).

Таким образом, тефлон представляет собой уникальный элемент, который был открыт сравнительно недавно. Его история создания богата многими успешными химическими экспериментами. У политетрафторэтилена имеются необычные свойства, разные температурные режимы, а также большой список применения в различных сферах.

Политетрафторэтилен

Общие
Политетрафторэтилен


Систематическое наименование	Poly(difluoromethylene)
Сокращения	PTFE
Традиционные названия	Тефлон
Химическая формула	( C ₂ F ₄)_n
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Плотность	2,2 г/см³
Предел прочности	15..27 Н/мм²
Термические свойства
Температура разложения	415 °C
Удельная теплоёмкость (ст. усл.)	1040 Дж/(кг·К)
Теплопроводность (ст. усл.)	0,25 Вт/(м·K)
Коэфф. тепл. расширения	(8..25)∙10 -5
Классификация
Рег. номер CAS	9002-84-0

Политетрафторэтиле́н, тефло́н или фторопла́ст-4 (-C₂F₄-)_n — полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая редкими физическими и химическими свойствами и широко применяемая в технике и в быту.

Слово «Тефлон» является зарегистрированной торговой маркой корпорации DuPont. Непатентованное название вещества — «политетрафторэтилен» или «фторополимер». В СССР и России традиционное техническое название этого материала — фторопласт.

Политетрафторэтилен был открыт в апреле 1938 года 27-летним учёным-химиком Роем Планкеттом [1] [2] , который случайно обнаружил, что закачанный им в баллоны под давлением газообразный тетрафторэтилен спонтанно полимеризовался в белый парафиноподобный порошок [3] [4] . Патент на изобретение тефлона принадлежит американской компании DuPont.

Свойства

Физические

Тефлон — белое, в тонком слое прозрачное вещество, по виду напоминающее парафин или полиэтилен. Плотность по ГОСТ 10007-80 от 2,18 до 2,21 г/см 3 . Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остается гибким и эластичным при температурах от -70 до +270 °C, прекрасный изоляционный материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей.

Фторопласт мягкий и текучий материал, имеет ограниченное применение в нагруженных конструкциях.

DuPont указывает температуру начала деструкции согласно стандарта ASTM D3418 для разных типов тефлона от 260°С до 327°С. [5]

Химические

По своей химической стойкости превышает все известные синтетические материалы и благородные металлы. Не разрушается под влиянием щелочей, кислот и даже смеси азотной и соляной кислот. Разрушается расплавами щелочных металлов, фтором и трифторидом хлора.

Производство

Производство политетрафторэтилена в России включает в себя три стадии: на первой стадии получают хлордифторметан заменой атомов галогена на фтор в присутствии соединений сурьмы (реакция Свартса) между трихлорметаном (хлороформом) и безводным фтористым водородом; на второй стадии получают тетрафторэтилен пиролизом хлордифторметана; на третьей стадии осуществляют полимеризацию тетрафторэтилена. [6] [7]

Выпускается нескольких марок политетрафторэтилена. Они маркируются в зависимости от среднего размера частиц, например, ф-4, ф-4ПН-90, ф-4ПН-40, ф-4ПН-20 со средними размерами частиц (мкм): 100-180, 46-135, 21-45; 6-20, соответственно. Изделия из ф-4 производятся методом холодного прессования с последующим запеканием при температуре 365±5° C. [8]

Применение

Тефлон применяют в химической, электротехнической и пищевой промышленности, в медицине, в транспортных средствах, в военных целях, в основном в качестве покрытий. Наибольшую известность тефлон получил благодаря широкому применению в производстве посуды с антипригарным покрытием. [9]

Электроника

Тефлон широко используется в высокочастотной технике, так как, в отличие от близких по свойствам, полиэтилена или полипропилена, имеет очень слабо меняющийся с температурой коэффициент диэлектрической проницаемости, высокое напряжение пробоя, а также крайне низкие диэлектрические потери. Эти свойства, наряду с теплостойкостью, обусловливает его широкое применение в качестве изоляции проводов, особенно высоковольтных, всевозможных электротехнических деталей, при изготовлении высококачественных конденсаторов, печатных плат.

В электронной технике специального назначения широко используется проводка с изоляцией из фторопласта, стойкая к агрессивным средам и высокой температуре — провода марки МГТФ, МС и ряд других. Провод в тефлоновой изоляции невозможно проплавить паяльником. Недостатком фторопласта является высокая холодная текучесть: если держать провод во фторопластовой изоляции под механической нагрузкой (например, поставить на него ножку мебели), провод через некоторое время может оголиться.

Читайте также: Хлопковая ткань для юбки

Промышленность и техника

В различных отраслях промышленности волокна, полученные из политетрафторэтилена (тефлон, полифен) [10] , нашли широкое применение в качестве высокотемпературных мешочных фильтров, разных типов теплостойких прокладок, нитей для текстильных тканей, а также в автомобильном оснащении, промышленных фильтрах общего назначения, элементах запорных и регулирующих клапанов, мешалок и насосов, оборудования для фильтрации и разделения.

В авиации, например, из фторопласта изготавливают гибкие металлопластиковые трубопроводы гидросистем, работающие под высоким давлением (более 200 кг/см 2 ) и с высокой температурой рабочей жидкости.

Из ф-4 можно изготовить: аппараты, ректификационные колонны, насосы, трубы, клапаны, сильфоны, облицовочные плитки, сальниковые набивки. Как диэлектрик, политетрафторэтилен успешно применяется в технике высоких и ультравысоких частот. Прокатанная фторопластовая плёнка используется при изготовлении высококачественных кабелей, проводов, конденсаторов, для изоляции катушек, пазов электрических машин. В качестве конструкционного материала политетрафторэтилен применяется при изготовлении различных деталей машин и аппаратов. Особенно широкое применение политетрафторэтилен находит при изготовлении подшипников, работающих без смазки, с ограниченной смазкой и при наличии коррозионной среды. [8]

Благодаря химической инертности, гидрофобности и текучести материал получил широкое распространение для уплотнения резьбовых и фланцевых соединений (лента ФУМ).

Медицина

Благодаря биологической совместимости с организмом человека политетрафторэтилен с успехом применяется для изготовления имплантатов для сердечнососудистой и общей хирургии, стоматологии, офтальмологии [11] . Тефлон считается наиболее пригодным материалом для производства искусственных кровеносных сосудов [12] и сердечных стимуляторов [13] . В 2011 году впервые применён для пластики поврежденных носовой перегородки и стенок околоносовых пазух вместо титановых сеток. Через 12-15 месяцев имплантат полностью растворяется и замещается собственной тканью пациента. [14]

Смазка

Фторопласт (тефлон) — великолепный антифрикционный материал [15] , с коэффициентом трения скольжения наименьшим из известных доступных конструкционных материалов (даже меньше, чем у тающего льда). Из-за мягкости и текучести цельные подшипники скольжения из фторопласта используют редко. В высоконагруженных узлах применяют металлофторопластовые подшипники-вкладыши и металлофторопластовые опорные ленты. Такой элемент скольжения выдерживает десятки килограмм на квадратный миллиметр и состоит из металлической основы на которую нанесено фторопластовое покрытие. [16]

Известны смазки со введённым в их состав мелкодисперсным фторопластом, их отличает то, что наполнитель, оседая на трущихся металлических поверхностях, позволяет в ряде случаев некоторое время работать механизмам с полностью отказавшей системой смазки, только за счёт антифрикционных свойств фторопласта.

Из-за низкого трения и несмачиваемости насекомые не способны ползти по тефлоновой стене. В частности, тефлоновая защита применяется при содержании нелетающих насекомых, чтобы они не смогли вылезти наружу.

Пищевая промышленность и быт

Благодаря низкой адгезии, несмачиваемости и термостойкости тефлон в виде покрытия широко применяется для изготовления экструзионных форм и форм для выпечки, а также сковород и кастрюль.

Тефлон также используется в производстве других бытовых приборов. Тефлоновое покрытие в виде тончайшей плёнки наносят на лезвия бритв, что значительно продлевает срок их службы и облегчает бритьё.

Уход за посудой с тефлоновым покрытием

Тефлоновое покрытие не обладает большой прочностью, поэтому при приготовлении пищи в такой посуде следует использовать только мягкие — деревянные, пластиковые или покрытые слоем пластика — принадлежности (лопатки, половники и т.п). Посуду с тефлоновым покрытием нужно мыть в тёплой воде мягкой губкой, с добавлением жидкого моющего средства, без использования абразивных губок или чистящих паст.

Одежда

В производстве современной высокотехнологичной одежды применяются мембранные материалы на основе экспандированного политетрафторэтилена.

Путем физической деформации тефлона получается тонкая пористая пленка, которая наносится на ткани и используется при пошиве одежды. Мембранные материалы, в зависимости от особенностей изготовления, могут обладать как ветрозащитными так и водоизоляционными свойствами, при этом, нормированный размер пор мембраны из политетрафторэтилена позволяет материалу эффективно пропускать испарения тела человека.

Ви́ндсто́ппер (англ. windstopper — ветронепроницаемый) — сленговое название материала из политетрафторэтилена на тканевой основе. Представляет собой мембранный материал, который пропускает воздух, но не пропускает ветер.

Гор-Тэкс — водонепроницаемая дышащая мембрана.

Другие изделия

Изделия, в производстве которых используется тефлон:

обогревательные лампы;
переносные обогревательные приборы;
пластины утюгов;
покрытия гладильных досок;
конфорки плит;
противни;
электрогрили;
приборы для изготовления попкорна;
кофейники;
скалки (с антиналипающим покрытием);
машины для выпечки хлеба;
поддоны под вертел или решетку;
формочки для мороженого;
унитазы c тефлоновым покрытием;

кипятильники;
штопоры;
поверхности кухонных плит;
кухонная утварь;
кастрюли и сковороды для жарки;
воки (китайские кастрюли для жарки овощей и мяса);
формы для выпекания;
пресс для горячих бутербродов;
вафельницы;
оптические криостаты;
бритвенные лезвия;
внутренние покрытия стволов танков; [источник не указан 660 дней]
электроракетные двигатели [источник не указан 762 дня] .
лакокрасочные материалы [источник не указан 447 дней]

Опасность политетрафторэтилена

Возможное негативное влияние политетрафторэтилена на здоровье человека уже много лет является предметом спекуляций. Сам по себе полимер очень устойчив и инертен в обычных условиях. Политетрафторэтилен не вступает в реакцию с пищей, водой и бытовой химией. При попадании в организм политетрафторэтилен безвреден [13] .

Читайте также: Ткань двуликая турция что это

Фторопласт потенциально биологически опасен в двух случаях: производство и перегрев готового полимера. Производство полимера использует токсичные и канцерогенные вещества, которые могут попадать в окружающую среду как при утечках так и в виде производственного загрязнения готового продукта. Продукты термического разложения фторопласта токсичны.

Производственные загрязнения

Полемику о вреде тефлона спровоцировала независимая американская научная группа, объявившая, что перфтороктановая кислота (ПФОК, PFOA), которая известна также как С-8 и используется как катализатор при производстве антипригарного покрытия, при превышении допустимых значений приобретает канцерогенные свойства [17] .

Между тем известно, что перфтороктановая кислота распадается при температуре 190ºС, тогда как технологический процесс спекания основы сковороды с антипригарным покрытием происходит при температуре 420ºС [18] . Таким образом, согласно технологическому процессу производства, наличие ПФОК в готовой сковороде невозможно [19] .

Независимые европейские исследования показали, что антипригарные покрытия не содержат PFOA в количествах, превышающих допустимые безопасные пределы [17] . Китайская академия контроля качества, инспекции и карантина (GAQSIQ), датский технологический институт подтверждают, что воздействие PFOA, используемой при производстве посуды, не поддается количественному измерению [20] [21] [22] .

В январе 2006 г. фирма DuPont, единственный производитель PFOA в США, согласилась удалить остатки реагента со своих предприятий до 2015 г. [23] . По официальной информации компании, с января 2012 года DuPont не использует ПФОА в производстве посуды и форм для выпечки [24] .

В России нет нормативных документов позволяющих контролировать производственные загрязнения фторопластов, что может негативно сказываться на качестве продукции с содержанием фторопластов. [25]

Термическое разложение политетрафторэтилена

Стандарт ГОСТ 10007-80 [26] нормирует рабочий диапазон температур фторопласта до +260°С и прямо указывает на опасность выделения токсичных газов выше этой температуры. DuPont не указывает характеристик эмиссии токсичных веществ но дает температуру начала деструкции согласно стандарта ASTM D3418 для разных типов тефлона от 260°С до 327°С. [5]

Скорость пиролиза тефлона зависит от степени полимеризации. Признаки разложения обнаруживаются при температуре 200°C. Процесс протекает относительно медленно до 420°C. При температурах от 500°C до 550°C потеря веса достигает 5..10% в час в инертных средах, резко ускоряясь в присутствии кислорода воздуха. При температурах от 300 до 360°C продукты разложения преимущественно гексафторэтан и октафторциклобутан. Свыше 380°С появляется перфторизобутилен и другие продукты пиролиза. [27] [28] [29]

Среди продуктов термического разложения политетрафторэтилена самым опасным считается перфторизобутилен — крайне ядовитый газ, который примерно в 10 раз токсичнее фосгена.

Поскольку массовое выделение токсичных веществ тефлоном начинается при температурах свыше 450°C, то посуда с антипригарными покрытиями считается безопасной так как при нормальной эксплуатации такие температуры достичь невозможно. [17] Следует учитывать что производители считают нормой только нагрев с водой или водосодержащим маслом в сковороде. Вода препятствует перегреву тефлона. Нагрев на плите сухой посуды считается нештатным и в этом случае температуры пиролиза тефлона легко достижимы.

Опасность продуктов разложения тефлона для птиц

Особое строение дыхательной системы птиц делает их сверхчувствительными к токсичным веществам, содержащимся в окружающей среде. Установлено, что даже минимальное количество перфтороктановой кислоты, попадая с вдыхаемым воздухом в организм птицы, поражает её дыхательную систему, приводя к смерти через некоторое время (от нескольких минут до десятков часов). [30] [31]

Вначале, когда новость о смертоносном вреде тефлона для птиц только появилась, было принято считать, что смертельные пары выделяются лишь при очень высоких температурах. К настоящему времени достоверно зафиксирован случай смерти 52 % птиц, в течение 3-х суток дышавших испарениями тефлоновых поверхностей осветительных ламп, нагретых до 202 °C [32] . По другим сведениям, достаточно всего лишь около 163 °C (325 °F) [32] [33] , или даже 140—149 °C (285—300 °F) [34] [35] , но эти данные требуют дополнительной проверки.

Существует очень много сведений о гибели домашних птиц (например, попугаев) от испарений тефлоновых сковородок, оставленных без присмотра и перегретых выше безопасной температуры. [36] [32] [37] [35] [38] [39] [40]

Опасность попадания тефлона в пищевые продукты

Всемирная организация здравоохранения обратилась с просьбой в Международную организацию борьбы с раком провести опыт на крысах, который показал, что при употреблении с пищей до 25% политетрофторэтилена он не оказывает никакого воздействия. Данное исследование было проведено в 60-х годах и повторно осуществлено в 80-х годах на распространенной популяции крыс, которые каждый день потребляли ПТФЭ в количестве, соответствующем 25% общего приема пищи [41] .

Сообщения о влиянии тефлона на повышение уровня холестерина и триглицеридов у людей, а также повышение риска рака зарегистрированы в 80-х годах на фоне активного применения перфтороктановой кислоты (ПФОК, PFOA) при производстве посуды [30] .

Последние исследования французских экспертов, опубликовавших в журнале «60 Millions de Consomateurs» результаты лабораторного исследования 13 образцов сковородок, подтверждают безопасность антипригарного покрытия. Французский журнал сообщает, что в результате тестов была доказана полная безопасность сковород. Все образцы успешно прошли тест после тысячекратного натирания поверхностей абразивным материалом в течение двух циклов [5] .

Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом