Фторопласт-4 является полимером тетрафторэтилена, т.е. полностью фторированного этилена. Он представляет собой рыхлый волокнистый порошок, легко комкующийся и при прессовании на холоду дающий плотные прочные таблетки. При температуре от 360 до 380 ⁰С таблетки из фторопласта-4 спекаются в плотную массу белого или сероватого цвета, слегка просвечивающую, а в тонких слоях - прозрачную. Поверхность спеченных изделий из фторопласта-4 - скользкая, напоминающая на ощупь парафин.

Фторопласт-4 является кристаллическим полимером. Температура плавления его кристаллов 327 0С, температура стеклования аморфных участков около -120⁰С. Поэтому при обычных температурах эксплуатации фторопласт-4 представляет собою смесь твердых кристаллитов с аморфными участками, находящимися в высокоэластическом состоянии. При комнатной температуре фторопласт-4 относительно мягок (твердость по Бринеллю 3-4 кг/мм²), причем твердость его зависит от степени кристалличности. При воздействии сравнительно небольших внешних нагрузок он легко подвергается рекристаллизации, т.е. вытяжке или другим деформациям на холоду. Кроме того, наличие в фторопласте-4 аморфных участков, при обычных температурах эксплуатации находящихся в высокоэластическом состоянии, приводит к тому, что у него совершенно отсутствует хрупкость и при испытании на удельную вязкость образцы не ломаются, а только изгибаются. При повышении температуры твердость кристаллитов изменяется мало, в то время как твердость аморфных участков резко падает вследствие быстрого увеличения их эластичности. В сумме это приводит к существенному падению твердости и других механических свойств при повышении температуры.

При нагревании фторопласта-4 выше точки перехода (327 ⁰С), кристаллы плавятся, и вся масса становится аморфной. При этом непрозрачная масса просветляется и становится прозрачной, однако вплоть до 415 ⁰С масса не переходит из высокоэластичного состояния в вязкотекучее. Выше 415 ⁰С начинается разложение фторопласта-4, ускоряющееся при дальнейшем повышении температуры.
Таким образом, никаким нагревом нельзя перевести фторопласт-4 в вязкотекучее состояние. Поэтому обычные методы переработки пластмасс, т.е. горячее прессование, литье под давлением или экструзия, для переработки фторопласта-4 непригодны, и изделия из него изготавливаются методом спекания предварительно спрессованных на холоду таблеток.

Рекристаллизация фторопласта

Вследствие кристалличности, под действием внешних нагрузок фторопласт-4 может подвергаться холодному течению (рекристаллизации), что выражается в появлении необратимых (при неизменной температуре) деформаций. Чем выше температура, тем меньшая требуется для этого нагрузка.

Практически установлено, что изделия из фторопласта-4, работающие при температуре не выше 80-100 ⁰С, не следует нагружать выше 30 кг/см², так как при больших нагрузках становятся заметными остаточные деформации.

При давлении от 100 до 200 кг/см² (в зависимости от температуры) образец фторопласта-4 может быть раздавлен или раскатан с уменьшением толщины и увеличением площади образца в 3-3,5 раза, без нарушения его целости, т.е. без трещин и разрывов. Однако образец, деформированный за счет рекристаллизации, сохраняет приданную ему форму только при температуре, не превышающей температуру, при которой производилась деформация.

Ввиду наличия явления рекристаллизации и деформации под нагрузкой на холоду изделия из фторопласта-4 можно применять при одностороннем давлении не выше 30 кг/см² ; при больших давлениях следует предусматривать такие конструкции сопряженных деталей, в которых отсутствуют значительные зазоры и полости, куда мог бы вытечь фторопласт-4. В отдельных случаях недостаток эластичности фторопласта-4, можно компенсировать комбинацией его с резиной или пружинным компенсатором.

Коэффициент линейного расширения

При низких температурах (от -60 до -10 ⁰C) величина коэффициента линейного расширения изменяется мало и равна в среднем 8х10-5. Начиная с -10 ⁰С, коэффициент линейного расширения резко возрастает, достигая при +20 ⁰С максимума в 25х10-5, а затем снова резко падает до 11х10-5 при 50 0С. При дальнейшем повышении температуры, коэффициент линейного расширения возрастает ступенчато: в промежутке от 100 до 120 ⁰С - до 15х10-5, а в интервале от 200 до 210 ⁰С - до 21х10-5.

Оптические свойства

Фторопласт-4 прозрачен для видимого света в тонких пленках. В толстых слоях - просвечивается. Для ультрафиолетовых лучей фторопласт-4 прозрачен в пределах 2000-4000À, а для инфракрасных лучей - в пределах длины волны от 2 до 7,5 µ

Диэлектрические свойства

Фторопласт-4 является одним из лучших диэлектриков, применяемых в электронике. Наиболее выдающимися свойствами как диэлектрик он обладает для техники высоких и ультравысоких частот. Диэлектрические свойства фторопласта-4 практически не зависят ни от частоты, ни от температуры.

Коэффициент трения

Статический и кинетический коэффициенты трения стали по фторопласту-4 имеют начальное значение 0,04 , однако после 100 проходов коэффициенты трения значительно повышаются: статический - до 0,13 , а кинетический - до 0,08. Низкое значение коэффициента трения действительно только при малой скорости и свежеприготовленной поверхности полимера. При высокой скорости скольжения поверхность полимера претерпевает необратимые изменения , вследствие чего коэффициент трения возрастает в 2 - 3 раза. Если поверхность получила эти необратимые изменения, появляется зависимость коэффициента трения от температуры в пределах от 16 до 180. Если скорость скольжения не превосходит 0,66 м/мин., то коэффициент трения не повышается неограниченно долго, но достаточно повысить скорость скольжения, чтобы коэффициент трения быстро возрос и затем уже оставался высоким и при снижении скорости.

Коэффициент трения фторопласта-4 зависит от нагрузки и существенно снижается при возрастании нагрузки на подшипник. При нагрузках порядка 20 - 30 кг/см² коэффициент трения равен 0,1; при нагрузке 150 - 300 кг/см² он снижается до 0,02. Использованию фторопласта-4 в качестве материала для подшипников препятствуют такие свойства фторопласта как "хладотекучесть", мягкость и низкая теплопроводность. Поэтому в качестве материала для подшипников применяют фторопласт наполненный различными порошкообразными наполнителями (кокс, дисульфид молибдена, стекловолокно, углеродистое волокно).

Химическая стойкость

Из всех известных пластических масс фторопласт-4 является наиболее химически стойким материалом. Наиболее агрессивные химические вещества - крепкие и разбавленные кислоты, концентрированные растворы щелочей, самые сильные окислители - не оказывают на фторопласт-4 никакого действия даже при высоких температурах.

На фторопласт-4 действуют только расплавленные щелочные металлы (или их растворы в аммиаке), трехфтористый хлор и элементарный фтор, причем действие этих веществ резко проявляется лишь при высокой температуре. Однако фторопласт-4 применяют в качестве уплотнительного материала в аппаратуре, работающей с фтором, так как из всех известных уплотнительных материалов он оказался все же наиболее стойким по отношению к фтору.

Фторопласт-4 не смачивается водой и не набухает в ней. Не известен ни один растворитель, в том числе и среди фторированных органических веществ, в котором фторопласт-4 хотя бы набухал.

Марки фторапласта-4, область применения

Композиции фторопласта-4

Для повышения твердости, теплопроводности, стойкости к истиранию, снижению деформации под нагрузкой и коэффициента термического расширения к фторопласту-4 добавляют различные наполнители, выдерживающие его температуру переработки (360 0С)

Ф4К20	ТУ 6-05-1413-76	добавка кокса 20%
Ф4К15М5	ТУ 6-05-1413-76	добавка 15% кокса и 5% дисульфида молибдена
Ф4С15	ТУ 6-05-1413-76	добавка 15% стекловолокна
Ф4УВ15	ТУ 301-05-16-89	добавка 15% углеродистого волокна (Флубон-15)
Ф4К15УВ5	ТУ 605-041-781-84	добавка 15% кокса и 5% углеродистого волокна
Ф4М5	ТУ 301-05-109-91	добавка 5% дисульфида молибдена

Свойства композиций фторопласта-4

Заготовки из фторопласта

Лента строганая

Ширина: от 30 до 300мм
Толщина: от 0,035 до 4,00 мм
Температура эксплуатации: от -60 до +250 ^оС

Трубы для трубопроводов из фторопласта-4 ТУ 6-05-987-79

Рабочее давление 0.5 МПа (5кгс/см²).
Плотность материала труб не менее 2,0 г/см³.

Фасонные части трубопроводов ТУ 6-05-987-79

Тройники:  dy 50;   dy 80;   dy 100
Отводы:     dy 50;   dy 80;   dy 100
Кольца Ришага: dy 30х25х30;   dy 50х40х50

Трубки электроизоляционные из фторопласта 4Д ГОСТ 22056-76

Трубка поставляется (для высшего сорта)

• длиной не менее 1,0м - 95%
• длиной 0,3-1,0м    - 5%

Цвет - белый

Размеры трубок

Фольгированные фторопластовые диэлектрики

Температура эксплуатации: от -60 до +250оС
Толщина медной фольги: 0,005 мм
Толщина листов: от 0,5 до 5,0 мм

Фторопластовый Уплотнительный Материал

Шнур марки ФУМ-В (ТУ 6-05-1570-86)

Представляет собой профилированные изделия из не испеченного фторопласта-4Д, содержащего смазку.

Предназначается для уплотнения различных типов резбовых и фланцевых соединений из различных материалов
Используется в качестве химического самосмазывающего набивочного и прокладочного материала(в узлах запорной арматуры, насосов и различных уплотнений химического оборудования и трубопроводов, включая оборудование в пищевой и фармацевтической промышленности.

Температура эксплуатации: от -60 до +150 оС
Рабочее давление: до 6 МПа (64кгс/см2)
Отклонение по размерам сечения до 10%
Длина не менее 2х метров
Прочность при растяжении не менее:

• высший сорт - 3,43 МПа (35 кгс/см2)
• первый сорт - 2,45 МПа (25 кгс/см2)

Относительное удлинение при разрыве не менее:

• высший сорт - 100%
• первый сорт - 50%

Размер сечения:

• круг - от 2 до 22 мм
• квадрат - от 5 до 16 мм

Лента ФУМ-В (ТУ 6-05-1388-86)

Представляет собой не испеченную пленку из фторопласта -4Д, изготовленную путем раскатки жгута. Марка 1 содержит смазку.

Предназначается для уплотнения резбовых соединений трубопроводов из всех материалов, с рабочими средами общепромышленного типа, а также систем с сильнодействующими агресивными средами (концентрированные и разбавленные растворы кислот и щелочей
Марка 2 применяется при контакте с кислородом.
Температура эксплуатацииот: от -60 до +200 оС
Рабочее давление: до 9,8 Мпа (100 кгс/см2)
Прочность при разрыве не менее для марки 1 - 6,86 Мпа (70 кгс/см2)

• для марки 2 - 2,94 Мпа (30 кгс/см2)

Относительное удлинение при разрыве не менее для марки 1 95%

• для марки 2 - 40%

Толщина сечения ленты марки 1 - 0,11 (±0,02); 0,14 (±0,02)мм

• марка 2 - 0,12 (±0,08)мм

Ширина ленты: 10, 15, 20, 40, 60, 80, 100(± 1,0) мм

Суспензия фторопласта-4Д (ТУ 6-05-1246-81)

Суспензии фторопласта-4Д изготавливаются из дисперсий, полученных в процессе полимеризации. Дисперсии эти не стойки и легко коагулируют при стоянии и особенно при перемешивании. Поэтому сразу после получения дисперсии ее нужно защитить от коагуляции добавлением поверхностно-активного вещества (9-12% от веса полимера). Для практического применения суспензии концентрацию полимера в ней доводят до 50-60%.

Суспензия выпускается в виде белой или желтоватой, непрозрачной (молочной) и легкоподвижной жидкости. Хранится суспензия должна при температуре не ниже 5 0С и не выше 30 0С, так как при замерзании или нагреве выше 30 0С происходит необратимая коагуляция полимера. Все работы по использованию суспензии для получения покрытий, пленок, пропитке тканей и т.п. должны производиться при температуре от 22 0С до 28 0С, т.к. как ниже 20 0С, имеет место переход в кристаллическом состоянии полимера. Причем то состояние, при котором полимер находится при температуре выше 20 0С, более благоприятно для его переработки.

При долгом стоянии суспензия оседает и сверху может образоваться слой прозрачной жидкости. В этом случае перед употреблением суспензию следует тщательно перемешать, чем она полностью восстанавливается. Такое перемешивание необходимо производить перед каждым ее использованием.

Разбавлять суспензию, при необходимости получения более тонкого слоя полимера за одно покрытие, следует дистиллированной водой. Если после разбавления суспензия будет плохо смачивать покрываемую поверхность, в нее можно добавить немного (1-2%) поверхностно-активного вещества (концентрат ОП-7).

Суспензия, содержащая поверхностно-активные вещества, смачивает любые поверхности, в том числе и такие, которые водой не смачиваются.

Получение покрытий.

Поверхность металла или другого материала, которая предназначена для покрытия суспензией фторопласта-4Д, должна быть очищена от всех загрязнений и остатков старого покрытия, краски и т.п., обезжирена промывкой растворителями, прогрета при 360-370 0С. Адгезия покрытия из фторопласта-4Д к металлам не велика, поэтому лучше, если поверхность сделана слегка шероховатой путем обработки пескоструйным аппаратом, с применением тщательно отсеянного тонкого песка. Так как суспензия плохо смачивает острые края выступов, обработка поверхности должна быть равномерной.

Нанесение суспензии производится окунанием всего изделия или разливом суспензии по поверхности металла. Избытку суспензии дают свободно стекать с поверхности изделия, натеки и капли снимаются кистью, так как при высыхании натека образуется слишком толстый слой полимера, который неизбежно растрескается.

Сушка покрытия производится на воздухе или для ускорения - под инфракрасной лампой или в термостате при температуре ниже 1000, чтобы не было вскипания воды и образования пузырей в пленке.

Высушенное покрытие спекается в термостате или печи при температуре не ниже 340 0С, лучше - при 360 0С, в течении 5 мин., причем отсчет этого времени ведется от момента достижения изделием этой температуры. Практически время нагрева изделия в печи подбирается опытным путем. После окончания спекания изделие извлекают из печи и медленно охлаждают на воздухе.

При концентрации полимера в суспензии 50% толщина однослойного покрытия равна около 10µ. При разбавлении суспензии до 44-45% толщина снижается до 5-6µ. Дальнейшее разбавление суспензии не рекомендуется так как очень тонкие покрытия становятся очень дефектными.

Для уменьшения дефектности (устранение дырочек и трещин) следует наносить многослойные покрытия.

Покрытие из фторопласта-4Д не рекомендуется в качестве антикоррозийного покрытия для защиты металла от сильных агрессивных сред. При невысокой адгезии фторопласта-4Д к металлам покрытие быстро покрывается местными вздутиями и затем полностью отстает от металла.

Покрытие суспензией рекомендуется только для защиты от атмосферной коррозии и от действия воды, которая не смачивает фторопласт-4Д и поэтому не проникает в тонкие отверстия.

Постоянные покрытия из фторопласта-4Д на металлах применяются в качестве электроизоляционных, антиадгезионных и антифрикционных покрытий. При получении электроизоляционного покрытия следует наносить не менее 10 слоев, чтобы обеспечить отсутствие дефектов, которые смогут снизить электрическую прочность покрытия.

Антиадгезионные и антифрикционные покрытия могут быть одно- или двухслойные, так как в этом случае мельчайшие дефекты не имеют значения.
Покрыть фторопластом-4Д можно любые металлы, выдерживающие нагрев до 370 0С, кроме меди и медных сплавов. При высокой температуре медь вступает во взаимодействие с полимером, что вызывает усиленное разложение полимера и коррозию меди. В результате медь чернеет, а покрытие не держится.

Получение свободных пленок

В отличии от нанесения на покрываемую поверхность, для получения свободных пленок после нанесения последнего слоя суспензии покрытие следует быстро охладить погружением в воду или орошением водой. Это облегчит отделение пленки от металла.

Покрытие или свободные пленки после спекания имеют светло-коричневый цвет. Эта окраска не влияет на свойства покрытия. Для получения белого цвета покрытую суспензией поверхность необходимо прогреть при температуре 340-360 0С в течении 3 часов. Остатки от разложения поверхностно-активных веществ, вызывающих окрашивание пленки, выгорают, и пленка осветляется.

Применение суспензии фторопласта-4Д для пропитки пористых материалов

Суспензии фторопласта-4Д могут применятся для пропитки различных пористых материалов - тканей, плетеных набивочных шнуров, пористых материалов.
Если производится пропитка без последующего спекания, то свойства пропитываемого материала изменяются сравнительно мало. Такая пропитка может придать, например, набивочному шнуру низкий коэффициент трения, присущий фторопласту-4Д. Использование фторопласта-4Д в качестве сухой смазки набивки имеет значительные преимущества: такая смазка не вымывается и не выжимается из набивки, она гораздо более теплостойка и химстойка, чем все другие виды смазок.
Если после пропитки суспензией проводить спекание, то к пористому материалу предъявляется требование стойкости к действию температуры 3700C.

При пропитке ткани вначале заполняются промежутки между тканями. Для этого требуется проводить многократную пропитку и сушку. До заполнения всех промежутков не требуется проводить спекание каждого слоя суспензии.

Суспензия фторопласта-4Д может применяться также для пропитки пористых металлокерамических изделий, например втулок для изготовления подшипников, не требующих смазки. Пропитка пористого металла суспензией производится в специальном вакуум-аппарате.

Марки суспензии фторапласта-4

Суспензия представляет собой жидкость от белогло до светло-коричневого цвета (допускается образование осадка и темного отстоя на поверхности суспензии) нетоксична, пожаровзрывобезопасна.

Храненее суспензии при температуре от +5 до +22 оС, на расстоянии не менее 1 м от отопительных систем, периодически перемешивая через каждые 10-15 дней путем взбалтывания, без применения мешалок.

Гарантийный срок хранения 3 месяца со дня изготовления