Продолжение руководства по материалам электротехники. В этой части по прежнему разбираем пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы. 
Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)
Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)
Уникальный по своим свойствам пластик. Чаще всего молочно белый скользкий пластик. Чистый фторопласт-4 мягкий — царапается ногтем. «Клей для фторопласта» стоит на одной полке с философским камнем, святым граалем и другими фантастическими артефактами.
Фторопласт настолько химически инертен, что ни в чем не растворяется, даже не набухает. Золото хоть в царской водке растворяется, а фторопласту глубоко плевать на все эти растворители. Как итог — ничем не красится, ничем
не клеится.
(Если честно, способ склейки фторопласта существует, но он явно не для каждой мастерской. Подробнее описано тут.)
Фторопласт — термостойкий полимер, легко выдерживает температуру +250°С. При температурах выше 415°С разлагается. При этом нагреванием фторопласта его можно размягчить, но в вязкотекучее состояние он не переходит, начиная разлагаться, поэтому изделия из фторопласта получают прессованием мелкодисперсного порошка с последующим спеканием. В быту чаще всего вы сталкиваетесь с фторопластами под торговой маркой «тефлон» покрытие сковородок антипригарным слоем — это всё фторопласт (или близкие по свойствам фторполимеры). (В силу химической инертности фторопласта такие сковороды абсолютно безопасны… если их не перегревать. При перегреве покрытие начинает разрушаться с выделением вредных веществ. Вcе остальные страшилки про PFOA (PFOA — Perfluorooctanoic acid, перфтороктановая кислота, едкая, токсичная, иногда используется в процессе нанесения покрытий из тефлона, разрушается при последующем отжиге изделий. Скандал был связан с отравлением окружающей среды заводом, который сбрасывал PFOA в сточные воды. Следовые количества PFOA в готовых изделиях не наносят сколько-нибудь значимого вреда здоровью.) актуальны для работников производств, а не потребителей продукции). Фторопласт имеет очень низкое сопротивление скольжения, поэтому фторопласт-4 — хороший материал для подшипников скольжения. Но в чистом виде проявляет склонность к ползучести — под нагрузкой постепенно течет, впрочем, этого недостатка лишены другие фторполимеры. Отдельно хочется упомянуть монтажный провод во фторопластовой изоляции — МГТФ (МГТФ — Монтажный Гибкий Теплостойкий изоляция из Фторопласта.), белый провод, который можно часто найти внутри военной аппаратуре. У нас его несложно купить, стоит дешево. Если же поискать на ebay «teflon insulated wire» то стоит раза в 3 дороже минимум. Он гибкий, сохраняет гибкость в широком диапазоне температур, не боится кратковременных перегрузок — изоляция не стекает. При пайке изоляция у него не «ползет» от нагрева, что позволяет зачистить кончик в 0,5 мм и припаять к ножке микросхемы в TQFP (TQFP — Thin Quad Flat Pack, разновидность корпусов микросхем) корпусе без лишних неудобств. К сожалению, в силу особенностей производства изоляции (навивка тонкой пленки фторопласта на жилу) такой провод не подходит для работы во влажной среде. Порция желчиВот пост в популярном паблике ВК с видео на 1:12, вся суть которого была передана предложением выше. Я не знаю как назвать тенденцию, когда вместо абзаца текста и двух картинок записывается видеоролик на десяток минут. Меня просто переполняет негодование от тенденции ютубизации всего, про что видео не сняли того и знать не нужно.
Примеры применения
Лента ФУМ (Фторопластовый Уплотнительный Материал) в сантехнике для герметизации резьбовых соединений. Также используется как уплотнительные прокладки шара в шаровых кранах. 
Высокочастотные разъемы. Изолятор левого изготовлен из полиэтилена, правого — из фторопласта. Корпуса разъемов посеребрены.
Диэлектрик в высокочастотных разъемах. Фторопласт удерживает центральный электрод разъема, в отличии от полиэтилена позволяет не беспокоиться при пайке, что изолятор поплывет от нагрева.
Изоляция термостойких проводов. Провод МГТФ — монтажный провод в устройствах авиационного назначения.
Моток провода МГТФ сечением 0,35 мм2. Характерный розоватый оттенок — медь просвечивает через фторопласт.
Источники
Фторопласт продается множеством фирм в виде прутков, трубочек (электроизоляционных, поэтому тонкостенных), листов. В крепежных магазинах бывает в виде втулок, шайб. Фторопластовая пневматическая трубка пригодна не только как трубка для пневмоустройств в агрессивных средах, но и как вставка в экструдеры 3Д принтеров, термостойкость и скользкость фторопласта там подходит идеально.
Стеклохолст пропитанный фторопластом — продается в хозяйственных магазинах как мат для выпечки, выглядит как тонкий лист ткани желтоватого цвета. (Не путать с силиконовым матом который выглядит как тонкая резина. О писании на коробке должен быть указан политетрафторэтилен (PTFE) или тефлон.
) Таким материалом закрыты например нагреватели у запайщиков пакетов — именно благодаря ему пленка не прилипает.
Поливинилхлорид — ПВХ
Сам по себе ПВХ жёсткий пластик, но введением в состав пластификатора можно сделать его гибким. Часто в обиходе используется название «Винил». Винипласт — название материала из ПВХ без пластификатора (жёсткий).
Выпускается в том числе в виде листов, пленок. 
Тройник, уголок, крепежные скобы для гофроканала, герметичный кабельный ввод — изготовлены из не пластифицированного ПВХ.
Примеры применения
Изоляция проводов — достаточно трудно в быту найти провод с изоляцией не из ПВХ.
Изолента — всем известная синяя изолента это ПВХ Серая гофра для укладки проводов в строительстве — ПВХ. (чёрная гофра — полиэтиленовая) Различные надувные игрушки — ПВХ.
Плюшки
Добавкой антипиретиков горючесть снижается до «не поддерживает горение, самозатухает» . (Сам по себе ПВХ без пластификатора не горит, горючесть появляется из-за пластификатора, которую и снижают антипиретиками.) Практически все провода общего назначения имеют изоляцию из ПВХ.
Неплохо склеивается, как специальными клеями для ПВХ, так и цианоакрилатными,
полиуретановыми. (Свищ в надувной игрушке из ПВХ неплохо заклеивается полиуретановым клеем).
Минусы
Не морозостойкий. При -15°С провода наушников из ПВХ позволяют держать их горизонтально к земле. При -30°С вполне реально могут поломаться.
По этой причине кабельные заводы требуют перед размоткой катушек с проводами дать им отлежаться в тепле.
Не светостойкий. ПВХ на солнце разрушается, становится хрупким.
Поэтому на улице используются полиэтиленовые (чёрные) гофроканалы, а не ПВХ (серые)
Оболочка коаксиального кабеля с изоляцией из ПВХ. Кабель для внутренней проводки провисел на улице несколько лет. Изоляция полностью разрушилась.
При нагревании выделяет едкий ядовитый дым, содержащий в том числе HCl. Этот дым раъедает оптику, поэтому ПВХ практически не режут на станках лазерного раскроя. Использование ПВХ панелей в отделке катастрофически увеличивает токсичность дыма при пожаре.
Миграция пластификатора. У пластифицированного (мягкого) ПВХ пластификатор не вступает в прочную химическую связь с полимером, поэтому со временем пластификатор может мигрировать, испаряться из изделия, особенно из приповерхностных слоев. Нагрев, контакт с некоторыми горюче-смазочными веществами и растворителями может ускорять этот процесс.
Итогом такой метаморфозы является «дубение» изделия, появление трещин. Если планируется длительная работа изделия, и требуется эластичность, то стоит посмотреть в сторону эластомеров. (Относительно недавно был скандал как раз связанный с выделением пластификатора из кабеля. Спустя некоторое время кабель начинал плакать маслом, но это не чудо, а выделение пластификатора из заполнителя кабеля.
Гуглить по ключевым словам «кабель NYM потёк».)
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)
Другие название этого полимера — полиэстер, ПЭТ, майлар (Под майларом чаще всего имеют ввиду ПЭТ пленку), лавсан (ЛАВСАН-Лаборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук) С этим полимером вы сталкиваетесь каждый день — бутылки для воды и напитков получают из него. Волокно из полиэтилентерефталата идет на изготовление флисовой ткани.
Это удивительно, но толстовка из флиса и бутылка из под газировки сделаны из одного и того же полимера. Шуршащая прозрачная упаковочная пленка, часто ошибочно называемая целлофаном — это ПЭТФ. ПЭТФ обычно прозрачный (Прозрачный в аморфном и белый в кристаллическом, состояние зависит от скорости охлаждения.
) пластик, выпускается в виде листов, преформ для изготовления бутылок, в виде пленки. Отличить ПЭТФ от полиэтилена, полипропилена несложно — температура плавления ПЭТФ порядка 250°С, поэтому паяльник разогретый до 200°С не должен вызывать плавления материала.
Впрочем, уже при температуре 100°С тару их ПЭТФ может довольно сильно деформировать из-за внутренних напряжений без плавления.
Примеры применения
Помимо применений описанных выше используется в качестве диэлектрика в пленочных кон- денсаторах. «Майларовые» или полиэтилентерефталатные конденсаторы обычно отдельный
раздел каталога радиодеталей. Есть довольно интересный старый рекламный фильм компании DuPont о майларе.
Фольговый пленочный конденсатор с изоляцией из полиэтилентерефталатной пленки. 
Пленочные электрические конденсаторы, слева — полипропиленовые, справа — полиэтилентерефталатные. Отличить конденсаторы можно только по маркировке. Полиэтилентерефталат иногда используется как материал одноразовых печатных плат, например для RFID (RFID — Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация. RFID метка — это устройство, которое при облучении радиоволнами излучает в радиоэфир сигнал, с закодированной в ней информацией. Магазинные противокражные метки — частный случай RFID меток.) меток. 
RFID метки, материал основы — полиэтилентерефталат, проводники антенны выполнены в виде алюминиевого напыления. В центре — микросхема.
Источники
В зависимости от потребной толщины пленку из ПЭТФ можно получить: 0,2-0,4 мм — стенки бутылок из под воды, газировки 0,1 мм — пленка для печати на лазерном принтере (используется для проведения презентаций с обычным проектором) 0,015 мм — кулинарные пакеты для запекания 0,012 мм — с металлизацией — «спасательное одеяло» полотно из ПЭТФ пленки с металлизацией для отражения световых и ИК лучей, входит в состав аптечек. 0,125 — 0,08 мм — конверты для ламинирования документов, но имеют нанесенный по всей поверхности клеевой слой.
Силиконы
Кремнийорганические соединения, коих превеликое множество. Основой полимера является скелет из -Si-O-Si-O- атомов с различными боковыми хвостиками у кремния, в отличие от -C-C-C-C- скелета полиэтилена/полипропилена и т. д.
Управляя химическим составом и степенью полимеризации при производстве получают силиконы с различными свойствами — от жидких смазок и жидкостей, заканчивая эластомерами и смолами. Несмотря на это, у силиконов прослеживаются общие свойства.
Силиконы химически инертны.
Не настолько, как политетрафторэтилен, но достаточно, чтобы делать из него имплантаты, лить в бытовую химию, добавлять в пищу (Например пищевая добавка Е900 — Диметилполисилоксан, пеногаситель.). Из пищевого силикона делаются формочки для выпечки, коврики для выпекания, различную посуду.
Низкая адгезия ко многим материалам. Следствие химической инертности — к силиконам практически ничего не липнет.
Это хорошо, если вы в нем готовите, но плохо, если вам нужно приклеить отвалившуюся силиконовую ножку от ноутбука (Из бытовых клеев хоть как то прилипает к силикону цианоакрилатный (суперклей, жидкий, который мгновенно склеивает пальцы), но всё равно держит плохо.). Из-за химического сродства хорошо липнет к стеклу.
Высокая температурная стабильность. Силиконовые эластомеры остаются гибкими на лютом морозе и не оплывают при высокой температуре. Некоторые силиконы выдерживают температуру +300°С.
Силиконовую резину от других видов резин можно отличить если ее сжечь, силикон оставляет белый пепел из диоксида кремния, обычная резина — чёрный пепел из углерода.
Примеры применения
Изоляция проводов. Как только изоляция из ПВХ вызывает сомнения по нагревостойкости её заменяют на силиконовую. Провода в силиконовой изоляции используются как выводы мощных аккумуляторов с большими пиковыми токами, для подключения ксеноновых ламп, галогеновых ламп.
Так получилось, что на постсоветском пространстве, если вам нужен термостойкий тонкий монтажный провод — то проще купить провод МГТФ с фторопластовой изоляцией, чем с силиконовой. Силовые же провода в силиконовой изоляции купить проще, чем монтажные. 
Провод РКГМ 2,5 — термостойкий провод с изоляцией из кремнийорганической (силиконовой) резины, многожильный с наружной оплеткой из стекловолокна. Рабочая температура -60°С +180°С
Эластичные элементы. Трубки, демпферы, прокладки, уплотнители и т. п.
Источники
Силиконовые герметики, в том числе и термостойкие — в строительных магазинах, в автомобильных магазинах. Силиконовый мат для выпекания — отличный материал для вырезания прокладок, мембран.
Двухкомпонентные силиконовые литьевые составы — пригодны для отливки изделий из силикона, в т.ч. пищевого назначения — в магазинах для творчества.
Силиконовые трубочки можно купить в магазинах самогоноварения.
Ссылки на части руководства:
1: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий. 2: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть. 3: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники. 4: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода. 5: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево. 6: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит. 7: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит. 8: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол. 9: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы. 10: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков. 11: Изоляционные ленты и трубки. 12: Финальная
Фторопласт: влияние на здоровье человека. Мифы о фторопласте
Популярность такого распространенного материала как фторопласт с каждым годом только растет.
Полимер с белым оттенком, содержащий в своем составе фтор, широко применяется при изготовлении трущихся деталей машин и других подвижных элементов конструкций.
Этот материал также востребован в легкой промышленности (в пищевой отрасли), где без фторопластового сырья невозможно представить производство посуды, тары, контейнеров и других изделий для хранения, обработки и перевозки продуктов.
Для домашнего мастера фторопласт — идеальный материал для изготовления прокладок, втулок, деталей подшипников и массы других деталей, которые в процессе эксплуатации должны проявлять прочность, температурную и химическую устойчивость, минимальное трение.
Особенности фторопласта как сырья
Причины, объясняющие большую популярность фторопласта, связаны с привлекательными техническими характеристиками этого материала. Некоторые из них перечислены ниже:
- устойчивость к механическим деформациям и прочность на разрыв;
- хорошие показатели по влагостойкости, устойчивости к органическим растворителям и ультрафиолету, и возможность использования в широком диапазоне температур (сохраняет эластичность в диапазоне от -70 до +270 градусов по шкале Цельсия);
- повышенная стойкость к химическим реактивам, щелочам и агрессивным кислотам (самая высокая среди полимерных материалов и выше, чем у золота, платины);
- легкость обработки сверлением, точением, шлифованием, фрезерованием;
- экологическая, физиологическая и биологическая безопасность.
Именно этими свойствами материала объясняется высокий спрос на фторопласт при производстве бытовой посуды, включая сковороды с антипригарным покрытием.
Мифы о вредности фторопласта
Слухи о якобы вредном влиянии фторопластовых бытовых изделий на здоровье человека очень живучи и постоянно муссируются на страницах различных изданий.
Поэтому следует внимательно изучить их причину и разобраться с источниками. Начнем с того, что современная хозяйка не может представить свою кухню без сковород, сотейников или кастрюль высокого качества.
Каждая из них стремится приобрести изделия, на которых бы пища совсем не пригорала.
Учитывая это, промышленность освоила выпуск недорогих сковород со специальным антипригарным политетрафторэтиленовым покрытием.
При их изготовлении первоначально использовалась перфтороктановая кислота (ПФОК), широко применяемая и в других производствах.
Отмечается, что по мере роста популярности новых изделий появилась информация о том, что эта составляющая покрытия обладает канцерогенным действием.
Постепенно со временем сформировался негативный стереотип, основанный на слухах о вредности фторопласта. При этом не учитывалась одна важная деталь, заключающаяся в следующем.
Еще на этапе становления производства сковород вредная составляющая покрытия (ПФОК) была полностью заменена новым компонентом на основе перфторполиоксиэтиленкарбоновой кислоты.
Она получила название ПОЭК и совершенно безопасна для здоровья (не содержит канцерогенов).
Таким образом современные кухонные изделия с антипригарным полимерным покрытием не причиняют человеку абсолютно никакого вреда. Купить заготовки материала для технических нужд вы можете на нашем сайте по вполне приемлемой цене и в нужном количестве.
Марки фторопласта
На сегодняшний день предприятия химической промышленности выпускают три основные марки фторопласта — гомополимеры поливинилиденфторид (Ф2), политрифторхлорэтилен (Ф3) и политетрафторэтилен (Ф4), а также их сополимеры, представляющие собой комбинацию из цепочек гомополимеров Ф2, Ф3 и Ф4 (в состав может также входить пропилен). Марки материала различаются по ряду параметров: тепло- и электропроводности, рекомендуемому температурному режиму эксплуатации, плотности, степени растворимости в кислотах и щелочах.
Наиболее востребованным материалом является фторопласт Ф4, изделия из которого изготавливают методом прессования, после чего запекают при высокой температуре (360–370 °C). На производстве используется также метод экструзии.
Технология заключается в подаче в экструдер полимерного порошка под большим давлением, спекания и получении на выходе изделий большой длины (до 5 метров). Довольно часто для придания материалу определенных свойств или их усиления в состав сырья вводятся дополнительные компоненты — модификаторы. Это может быть кокс, стекловолокно, кобальт и т.п.
В этом случае к маркировке фторопласта добавляются буква «М» и число, показывающее количество добавок, присутствующих в составе материала.
Заготовки из фторопласта
Стоит отметить, что по обеим описанным выше технологиям изготавливаются либо заготовки для дальнейшей обработки, либо готовые изделия с простейшей геометрией — стержни, трубки, пластины. Последующую механическую обработку заготовки из фторопласта проходят на металлорежущих станках.
Типоразмеры стандартных изделий следующие:
- пластины квадратной формы 250х250, 300х300 и 500х500 мм;
- втулки и кольца с внешним диаметром от 50 до 360 мм для изготовления оболочек, прокладок, манжет, уплотнительных колец;
- стержни по методу горизонтального прессования длиной до 500 мм;
- стержни по методу вертикального прессования длиной не более 110 мм (имеют более высокие физико-механические свойства).
Из заготовки в виде втулки в домашних условиях можно изготовить линейные подшипники для принтера.
Фторопластовая прокладка впускного коллектора, изготовленная своими руками из пластины, значительно уменьшает температуру в нём.
Из того же материала автомобилисты изготавливают прокладку дросселя, представленную на фотографии выше. Довольно часто трубки из фторопласта используются в автомобильных мастерских для восстановления амортизационных стоек.
Что такое фторопласт
Фторопласт – это фторсодержащие полимеры (тефлон, PTFE), которые обладают хорошими химическими и физическими свойствами, светло-бежевого, практически белого цвета. Данный материал достаточно часто применяется в быту, широко применяется в промышленности. Получают фторопласт путем полимеризации мономеров.
К фторопластам относятся: политетрафторэтилен — фторопласт-4 (-C2F4-)n, политрифторхлорэтилен — фторопласт-3, поливинилиденфторид — фторопласт-2, сополимеры.
В 1938 году Рем Планкеттом было произведено открытие материала фторопласт, еще данный продукт называют тефлон. В Советском Союзе появление такого материала стало ознаменовано во времена Второй Мировой войны. Выдавался материал в небольшом количестве, и только с позволения спецслужб. На сегодняшний день фторопласт достаточно распространенный материал и находится в свободном доступе.
Физические свойства материала
Тефлон по внешнему виду напоминает полиэтилен или парафин. Обладает физическими свойствами следующего характера:
- Плотность такого материала варьируется от 2,18 г/м3 до 2,21 г/м3;
- Обладает высокими показателями морозостойкости, теплостойкости;
- Достаточно гибкий, эластичный материал (сохраняет свою структуру даже при самых высоких температурах);
- Практически не проводит ток;
- Обладает изолирующими свойствами;
- Не поглощает воду;
- Отличается прочностью, устойчив к деформации и трению;
- Имеет стойкость к ультрафиолету.
Химические свойства материала
Фторопласт имеет преимущества, среди ряда других схожих материалов и даже некоторых металлов. Обладает следующими химическими свойствами:
- Не подвергается воздействию кислот;
- Не подвергается воздействию щелочей;
- Имеет стойкое сопротивление даже азотным смесям и соляной кислоте.
| Показатель | Значение |
| Содержание основного | 100,00% |
| Массовая доля примесей | 0,00% |
| Цвет | Clean white (чисто белый) |
| Плотность (для пластин) | 2,17, г/см3 |
| Плотность (для стержней) | 2,2, г/см3 |
| Плотность | 2,16-2,20, г/см3 |
| Прочность при разрыве | 15, мПа |
| Относительное удлинение при разрыве незакаленного образца | 150,00% |
| Коэффициент трения | 0,07 |
| Диапазон рабочих температур | от -160 до +280 гр.цельсия |
| Твердость | 55-65 |
| Твердость по Бринеллю, | 4,54 x 107, h/m2 |
| Термостабильность – потеря массы (300°C, 3ч), мин | 0,21, % |
| Коэффициент линейного расширения | 14,0 x 10-5 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 106 Hz, max | 2,5 x 106 |
| Воспламеняемость | Негорючий |
| Устойчивость к климатическим условиям | Превосходная |
| Электрическая прочность при постоянном напряжении, min | 60, кВ/мм |
* — что такое поливинилхлорид (ПВХ) и капролон
Создание материала
Изготовление фторопласта протекает в три этапа:
- Этап обмена галогеновых атомов на фтор;
- Этап пиролиза фторхлоридметана, при котором образуется тетрафторэтилен;
- Этап фторопластовый порошок проходит полимеризацию.
Фторопласт используют во многих сферах жизнедеятельности. Это сферы следующего характера:
- Химическая, а так же пищевая промышленности — 45%;
- Электротехническая деятельность — 15%;
- Медицинская сфера — 5%;
- Изготовления различных конструкций в транспортном, военном и атомном производстве — 25%;
- Домашнее хозяйство, бытовое применение — 10%.
- листовой фторопласт
- Фторопласт стержневой
- изделия из фторопласта
Материал является достаточно безопасным, при контакте с продуктами питания, питьевой водой, не приносит никакого вреда, даже если фторопласт попадет в организм человека, ничего страшного не произойдет. Но есть ситуации, в которых он становиться опасным, это при нагреве и во время производства.
В современном мире тефлон незаменимое вещество, человека окружает большое количество вещей, приборов, техники, изготовленной именно из него. Рассмотрим на примерах применения в некоторых отдельных отраслях:
- В электронике — зачастую это вещество применяют в высокочастотной аппаратуре, благодаря низкому температурному коэффициенту диэлектропроницаемости. Используют для изоляции электропроводки, для изготовления конденсаторов и других электронных деталей;
- В медицине — из него изготовляют различные импланты для хирургии, стоматологии, офтальмологии, производят сердечные кардиостимуляторы, искусственные кровеносные сосуды. Это благодаря тому, что материал не опасен для человеческого здоровья;
- В авиации — применим материал при изготовлении трубопроводов для самолетов, по которым проходят жидкости под большим давлением, с высокой температурой в рабочем состоянии;
- В мостостроении — из данного полимера изготавливают специальные пластины скольжения, которые устанавливаются под опоры, при изготовлении подшипников. Используют, как уплотнительный материал при стыковочных работах. Фторопласт (тефлон) отличный антифрикционный материал.
Недостатки фторопласта
- Высокая холодная текучесть;
- При нагревании свыше 300 °C выделяет вредные вещества;
- Плохая износостойкость;
- Высокая плотность (тяжелый полимер).
За относительно короткий временной промежуток, фторопласт стал незаменимым и очень полезным, без которого уже многие отрасли не смогут существовать.
Поделитесь информацией с друзьями в социальных сетях
Без масла, но с пластмассой. Стоит ли бояться тефлона?
80 лет назад 27-летний американский химик Рой Планкетт получил патент на политетрафторэтилен, или тефлон. Большинству из нас этот материал знаком по матово-черным сковородкам, с которых не нужно соскребать остатки ужина. Разбираемся, как работает чудо-покрытие, что такое «тефлоновая лихорадка» и как ее избежать
Во всем мире химики знают его как политетрафторэтилен, а в России — как фторопласт-4. При этом коммерческое название «тефлон» (ныне принадлежащее компании Chemours) давно ушло в народ.
Например, когда популярность Рональда Рейгана в США сделала его почти неуязвимым для критики, среди журналистов закрепилось прозвище «тефлоновый президент». Компания, впрочем, жаловаться на газеты не стала.
Только попросила везде добавлять товарный знак рядом со словом.
Как это часто бывает, полезнейшее открытие было сделано по случайности. В 1941 году Планкетт экспериментировал с хладагентом для компании DuPont и обнаружил, что закачанный в баллоны под давлением газ тетрафторэтилен превратился в белый порошок.
Планкетт не растерялся, а начал изучать свойства нового вещества — и быстро понял, что набрел на золотую жилу. Но использовать тефлон именно как покрытие для посуды придумал уже французский инженер Марк Грегуар — через 13 лет.
Он стал одним из основателей компании Tefal (название происходит от слов «тефлон» и «алюминий» — по названию материалов).
Характерные черные сковородки с красным пятном посередине давно стали символом здоровой (а для кого-то и ленивой) готовки. Американская сердечная ассоциация даже включила тефлоновую посуду в свои диетические рекомендации как способ снизить потребление масла. Впрочем, их безопасность тоже не раз подвергали сомнению — в конце концов, это же «пластмасса». А что говорит наука?
Как работает антипригарность?
Для начала разберемся, из-за чего пища вообще прилипает к посуде при готовке и почему это чаще случается с металлическими предметами, в отличие от стеклянных или керамических. Дело в том, что с ростом температуры химические процессы происходят активнее. Одни связи быстро разрушаются, а другие — возникают.
Если положить стейк на холодную сковородку — он не прилипнет. Но если повышать температуру в месте соприкосновения, связи в молекулах белка начнут разрываться. Это заметно по тому, как мясо размягчается и легче разделяется на куски. Одновременно с этим образуются новые связи — с атомами металлической поверхности.
На эту тему
Ну а особый «роман мяса и стали» связан с тем, что аминокислоты, из которых состоят белки, хорошо связываются с атомами железа. Чтобы «развести» их, обычно используют вещества, которые не связываются ни с тем, ни с другим. Например, жир и масло.
Изобретение ПТФЭ (политетрафторэтилена) стало подарком для всех хозяек. Это полимер, главное свойство которого — удивительно высокая инертность. Он не вступает в химические реакции с кислотами, щелочами и растворителями. При этом хорошо соединяется с металлом и (при осторожном обращении) может прослужить годы.
Опасен ли тефлон сам по себе?
Сковорода с антипригарным покрытием позволяет обходиться почти без масла и сокращает время приготовления, сохраняя витамины. Но может, в технологии действительно скрыта потенциальная опасность, которая перевешивает все «бонусы»?
Да, при механических повреждениях поверхности кусочки тефлона могут попасть в организм с пищей. Но здесь нас опять спасает его главное качество — инертность. Если тефлон проникнет в организм, он не прореагирует ни с чем и просто выйдет наружу. А значит, не сможет и навредить.
Тефлон настолько нетоксичен, что даже используется в медицине. Его применяют, например, для изготовления искусственных клапанов сердца и протезов сосудов, поскольку он не вызывает реакцию отторжения. Наша иммунная система его просто «не замечает».
В чем тогда подвох?
Пока тефлон остается собой, беспокоиться не о чем. Но при достижении температуры выше 200 °C он начинает распадаться с выделением паров токсичных газов.
Вдыхание этих паров может вызвать повышение температуры, одышку и слабость. Это состояние так и называют — «тефлоновая лихорадка». С 1950-х годов зафиксированы десятки подобных случаев.
Некоторые — производственные, а некоторые — бытовые.
Например, в статье 2012 года описана такая история: 29-летний японец обратился к врачу с жалобами, похожими на симптомы гриппа. Во время обследования выяснилось, что в тот день он готовил обед и случайно уснул, оставив на раскаленной плите сковородку. Проснувшись спустя пять часов, он увидел, что комната заполнена белесым туманом, а спустя еще пару часов почувствовал недомогание.
На эту тему
Как и у большинства других пациентов, симптомы отравления тефлоном были недолгими и, похоже, не нанесли японцу серьезного вреда. Уже на следующий день их острота резко спала, а на третий день они пропали совсем. Случаев хронического отравления тефлоновыми парами или их долгосрочных последствий для здоровья в научной литературе не описано.
О том, как долго и при какой температуре нужно нагревать тефлон, чтобы заработать отравление, ученые спорят до сих пор. Экспериментов, понятное дело, никто не ставил. Достичь «критической» температуры не так трудно, как кажется: сковорода с тефлоновым покрытием нагревается примерно до 400 °C, если оставить ее на восемь минут на сильном огне.
С другой стороны, до достижения 420 °C распад происходит медленно. И нужно учитывать, что при обычной готовке сковорода не только поглощает тепло, но и отдает.
Птичек жалко
Гораздо более опасными испарения могут оказаться для домашних птиц. Особое строение дыхательной системы делает их очень чувствительными ко всем токсичным веществам.
Даже небольшое количество перфтороктановой кислоты (одного из продуктов разложения тефлона) поражает дыхательную систему и может привести к смерти.
Причем чем меньше птица, тем быстрее наступит смерть – иногде для этого достаточно нескольких минут.
«Если вы замечаете признаки затрудненного дыхания, включая дыхание открытым клювом, хрипы во время дыхания, покачивание хвостом и чрезмерное движение грудной клетки при вдохе, следует срочно доставить птицу в ближайший ветеринарный пункт неотложной помощи», — советует Криста Келлер, специалист ветеринарного колледжа Иллинойского университета.
Одним словом, тефлон сам по себе безвреден, если обращаться с ним строго по правилам. На сайте производителя материала указано, что его можно регулярно использовать при температуре до 260 °C. Но прочитать инструкции на этикетке при покупке точно не повредит.
Антон Солдатов
Вреден ли фторопласт для здоровья человека
Появление новых материалов и применение их в товарах массового спроса всегда порождает сомнения людей в уникальности их свойств и безопасности использования. С учетом того, что фторопласт начал пользоваться большим спросом лишь в конце второй половины 20 века, подозрительное отношение к экологичности и безопасности полимера неудивительно.
Из данной статьи вы узнаете, вреден ли фторопласт для человека в повседневной жизни, и в каких случаях он может представлять угрозу.
Производство фторопласта
Чтобы узнать свойства материала, нужно понять, из чего он состоит и каким образом произведен.
Фторопласт — это политетрафторэтилен ((C2F4)n) — полимер, получаемый при термическом разложении газа хлордифторметана. Он, в свою очередь, получен в процессе реакции хлороформа и фтороводорода.
Данные газы являются ядовитыми, поэтому производство фторопласта-4 без соблюдения техники безопасности опасно для здоровья.
Несмотря на токсичные исходные вещества, после пиролиза получается порошок политетрафторэтилена, из которого делают абсолютно безвредный полимер.
Хлордифторметан разлагается на политетрафторэтилен, образуя очень крепкую молекулярную связь.
Активные атомы фтора в молекуле не дадут себя заменить другими веществами, что обуславливает невосприимчивость полимера к кислотам, щелочам, солям и их соединениям.
А нет реакций — значит нет и выделения токсичных веществ. Конечному потребителю можно не переживать.
Нагрев и горение фторопласта
Огонь, равно как и вода, могут приносить человеку блага или приводить к печальным последствиям. Все завит от правильного обращения и целевого применении этих стихий. С фторопластом та же ситуация.
Из технических характеристик известно, что фторопласт марки Ф4 сохраняет свои физические и химические свойства в диапазоне температур от -190o C до +260o C, а химическую стабильность поддерживает до +300o С. Это прекрасные значения, позволяющие применять его в виде тефлонового покрытия сковород, протезов и даже имплантов внутри тела человека. И все это без вреда для здоровья и окружающей среды.
Но при превышении верхнего порога в +300o C — 400o С, полимер начинает разлагаться, выделяя вредные вещества в виде газа перфторизобутилена ((C2F4)n) и еще ряда газообразных токсинов.
Такой температуры фторопласта в бытовых условиях при правильной эксплуатации изделий из него добиться невозможно.
Вместе с этим стоит упомянуть низкую пожароопасность материала, так как фторопласт возгорается лишь при температуре более +500o C.
Интересный факт: В 60-х годах прошлого века ООН провело исследование для установления, опасен ли фторопласт для организма живых существ. Лабораторным крысам в еду ежедневно подмешивали порошок политетрафторэтилена в пропорции ¼. Крысы с таким рационом не получили проблем со здоровьем — эксперимент признан успешным.
Дегенерация фторопласта от ультрафиолета
Являясь веществом органической химии, политетрафторэтилен разрушается под воздействием высокоэнергетических излучений. Несмотря на проницаемость фторополимера солнечными ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами, при умеренном радиооблучении материал стремительно распадается. Продуктом распада являются токсичные соединения фтора и углерода, описанные выше.
Кроме выделения вредных газов, под действием радиации изделия из фторопласта теряют привычные физические свойства — становятся хрупкими и ломкими. Недостаточная радиационная стойкость не позволяет использовать полимер в специфической технике и помещениях, где доза облучения достигает 5·104 Гр.
В быту радиационный фон редко превышает природный в несколько раз, а влияние ультрафиолета на фторопласт ничтожно. В повседневной жизни такой полимер не представляет опасности для здоровья человека.
В заключение
Ответ на вопрос, вреден ли фторопласт для здоровья человека в обычной повседневной ситуации — определенно нет. Но это не значит, что он не представляет угрозы при неправильной эксплуатации.
Вред от фторополимера для человека возможен в 3 случаях:
- при вдыхании ядовитых газов в момент его производства;
- при нагреве материала до температуры свыше +300o С;
- при жестком радио- и ультрафиолетовом облучении.
Ни одно из вышеперечисленных условий практически никогда не может быть воссоздано в быту (за исключением пожаров и возгораний). Из этого следует, что, в отличие от других видов углеродосодержащих полимеров, фторопласт и изделия из него полностью безопасны для человека и экологии.
Свойства и характеристики фторопласта
28.01.2021
Общие данные
Под названием «фторопласт» чаще всего имеется в виду Ф-4 (это самый распространенный и недорогой из всех фторопластов). Его химическая формула – (-C2F4-)n. В мире полимер известен по аббревиатуре PTFE (политетрафторэтилен, у нас ПТФЭ) и по многим фирменным названиям, которые прижились и стали общими (тефлон, галон, флубон, алгофлон, хостафлон, полифлон, гафлон, сорефлон).
Чистый фторопласт – это белый непрозрачный пластик, гладкий и скользкий на ощупь. Основные свойства, которые отличают его от других пластмасс:
- высочайшая химическая инертность – устойчивость к кислотам, щелочам, нефтепродуктам, растворителям (выдерживает даже кипячение в «царской водке»);
- устойчивость к воздействию водяного пара, полная неспособность к водопоглощению;
- стойкость к воздействию высоких и низких температур (начинает плавиться при 327 °С, но не переходит в текучее состояние).
Популярные марки фторопласта Ф-4 (и область их применения):
- ПН (электротехника, изделия повышенной надежности);
- О (изделия общего назначения);
- Т (толстостенные изделия);
- А (изостатическое и компрессионное прессование при производстве изделий точного размера);
- С (специальные изделия высокой надежности).
Выпускают материал в виде готовых изделий, но чаще в форме заготовок – листов, пленок, втулок, стержней. Подробнее о разных марках полимера и особенностях его производства смотрите в нашей статье здесь.
- малая пористость;
- практически нулевое водопоглощение;
- низкая адгезия;
- низкий коэффициент трения;
- химическая инертность;
- биологическая инертность;
- огнестойкость;
- высокая электрическая прочность;
- сохранение свойств даже при критических изменениях температуры;
- низкая электропроводность (материал – диэлектрик, отличный электроизолятор);
- простота механической обработки.
Недостатки:
- низкая износостойкость;
- высокая холодная текучесть;
- способность образовывать летучие соединения, вредные для здоровья (правда, фторопласт выделяет их только при нагревании свыше 300 °С);
- материал не поддается склеиванию (это следствие низкой адгезии).
Физико-химические свойства
| Плотность, г/см3 | 2,14–2,26 |
| Теплоемкость, кал/г·°С | 0,25 |
| Коэффициент теплового линейного расширения 1·10-5 °С | 8–25 |
| Теплопроводность, ккал/м, ч·°С | 0,2 |
| Температура стеклования, °С | -120 |
| Температура плавления, °С | 327 |
| Минимальная рабочая температура, °С | -269 |
| Максимальная рабочая температура, °С | 260 |
| Водопоглощение за 24 часа | |
| Теплостойкость по Вика, °С | 110 |
| Термостабильность при 415 °С, ч, не менее | 110 |
| Температура разложения, °С | Более 415 |
| Потеря массы при 420 °С за 5 часов, % за 3 часа | 0,2 |
| Атмосферостойкость | превосходная |
| Химическая стойкость | Все минеральные и органические кислоты, щелочи, органические растворители, окислители, газы |
- Пластик не смачивается водой и не поддается ее воздействию даже при длительных испытаниях. Он также устойчив к поглощению других веществ, на нем не образуются отложения.
- Отлично переносит эксплуатацию в тропических условиях, не повреждается грибками и бактериями.
- Химическая и биологическая инертность дают возможность использовать ПТФЭ в медицине и пищевой промышленности. Он совершенно не опасен, в обычных условиях не взаимодействует с физиологическими жидкостями и не выделяет вредных соединений.
- Температурная устойчивость позволяет фторопласту сохранять стабильность и работоспособность в диапазоне -269…+260 °С.
- Химически разрушить материал можно, только используя расплавы щелочных металлов, элементарный фтор, трехфтористый хлор (при высокой температуре).
- Необычайно высокая химическая стойкость фторопластов – это результат высокого экранирующего эффекта, которым обладают электроотрицательные атомы фтора.
- Полимер способен пропускать ультрафиолетовые лучи, он устойчив к окислению и гидролизу.
- Высокая устойчивость к старению позволяет предоставлять длительный гарантийный срок хранения фторопласта без снижения качества – 20 лет и более.
Газопроницаемость ПТФЭ
| Воздух | 1,1·10-9 |
| Водород | 6,3·10-9 |
| Кислород | 2,3·10-9 |
| Азот | 0,7·10-9 |
| Двуокись углерода | 4,8·10-9 |
Плавление и горение
- При температуре плавления (327 °С) материал теряет кристаллическую структуру, становится аморфным и прозрачным. Но вплоть до начала термического разложения (415 °С) он остается в высокоэластичном состоянии, не переходя в вязкотекучее.
- Материал горит только при доступе кислорода и наличии открытого огня (как только вытащить его из пламени, он потухнет). Фторопласт при горении не расплавляется, а обугливается и выделяет очень мало тепла – в 10 раз меньше, чем горящий полиэтилен. Во время горения в обычных условиях выделяются соединения фтора, который вреден для живых организмов (но в вакууме их выделения не происходит).
- Полимер начинает разлагаться при температуре выше 415 °С.
Механические свойства
| Предел прочности при растяжении, кгс/см2 | 200–300 |
| Удлинение при разрыве, %: | 300–350 |
| относительное | 350–500 |
| остаточное | 250–350 |
| Предел прочности при сжатии, кгс/см2 | 120 |
| Модуль упругости при сжатии, кгс/см2 | 7000 |
| Предел прочности при статическом изгибе, кгс/см2 | 110–140 |
| Модуль упругости при изгибе (при 200 °С), кгс/см2 | 4700 |
| Удельная ударная вязкость, кгс·см/см2 | более 100 |
| Твердость по Бриннелю, кгс/мм2 | 3–4 |
| Твердость по Шору при 20 °С: | – |
| шкала С | 85–87 |
| шкала D | 55–59 |
| Твердость по Роквеллу (шкала I) | 80–95 |
| Коэффициент Пуассона | 0,45 |
| Коэффициент трения по стали | 0,2 |
- Низкая поверхностная адгезия материала – это следствие его исключительно низкой поверхностной энергии.
- При определенных условиях и без того низкий коэффициент трения может снижаться до 0,02.
- Одно из важных эксплуатационных преимуществ фторопласта – возможность легко обрабатывать его механически. Он режется, сверлится, шлифуется.
Физико-механические свойства фторопласта зависят от температуры. Вот так, например, меняются показатели нагрузки, необходимой, чтобы вызвать деформацию сжатия (в таблице приведены величины нагрузок в зависимости от температуры, кгс/см2):
| 1 | 203 | 157 | 62 | 49 | 31 | 17,5 | 11 |
| 2 | 304 | 210 | 92 | 66 | 39 | 27 | 20 |
| 3 | 350 | 236 | 105 | 77 | 48 | 33 | 27 |
| 4 | 374 | 251 | 120 | 85 | 59 | 39 | 31 |
| 5 | 390 | 262 | 127 | 92 | 62 | 44 | 35 |
А вот так изменяется предел текучести при растяжении:
| Предел текучести, кгс/см2 | 42,4 | 106,9 | 83,5 | 67,2 | 46,6 | 35,5 | 28,6 |
Электроизоляционные свойства
| Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см | 1017–1020 |
| Удельное поверхностное сопротивление, Ом | не менее 1017 |
| Электрическая прочность, В/м | не менее 25·106 |
| Диэлектрическая проницаемость при частоте 103 Гц | 1,9–2,2 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 103 Гц | 0,0002–0,0003 |
| Дугостойкость, сек | 250 |
- Высокие диэлектрические показатели фторопласта обусловлены тем, что полимер не полярен.
- При испытании на образцах миллиметровой толщины электрическая прочность составляет минимум 55 кВ/мм.
Загрузка...
