Polimery fluorowe - tworzywa do zadań specjalnych

Poniżej krótka charakterystyka najbardziej popularnych tworzyw zawierających w swojej strukturze atom fluoru.

PTFE jest najważniejszym tworzywem tej grupy. Nie można go przetwarzać zwykłymi metodami stosowanymi do termoplastów z powodu dużej lepkości stopu. PTFE jest tworzywem dość sztywnym i wytrzymałym. Jego zaletami są: bardzo duży temperaturowy zakres stosowania (od -270 do 300°C; PTFE staje się kruchy dopiero poniżej -260°C), dobra odporność chemiczna, nierozpuszczalność we wszystkich znanych rozpuszczalnikach (PTFE nie jest rozpuszczalny w żadnym rozpuszczalniku w temperaturze do ok. 300°C, fluorowe związki węglowodorów powodują lekkie pęcznienie; jest to jednak proces odwracalny), odporność na czynniki atmosferyczne bez stabilizacji, niepalność pierwszego stopnia, bardzo dobre właściwości dielektryczne oraz najlepsze spośród tworzyw sztucznych właściwości poślizgowe i przeciwprzyczepne. Zauważalny proces degradacji tworzywa rozpoczyna się przy temperaturze ok. 400°C. W celu poprawienia lub zmodyfikowania właściwości PTFE dodaje się do niego napełniacze. Najczęściej stosowanymi napełniaczami są włókno szklane, węgiel, brąz, grafit.

FEP – struktura liniowa, łatwiejsze przetwórstwo. Kopolimery z heksafluoropropylenem lub eterami perfluoro(alkilowowinylowymi) są materiałami o bardzo dobrych właściwościach plastycznych, a zatem mogą być przetwarzane za pomocą wtrysku lub metodą wytłaczania. Pozwala to na uzyskanie wyrobów o dowolnych kształtach. Kopolimeryzując tetrafluoroetylen z heksafluoropropylenem, otrzymuje się FEP, czyli poli(fluoroetylenopropylen). Gęstość FEP wynosi 2,15 g/cm3, zaś jego temperatura topnienia osiąga wartość około 290°C. Tworzywo to charakteryzuje bardzo mała stała dielektryczna w szerokim zakresie częstotliwości i temperatury, a ponadto wyróżnia je doskonała odporność chemiczna.

PFA – kopolimer perfluoroalkoksylowy; charakteryzuje się dobrą stabilnością termiczną, odpornością na pełzanie, niskim współczynnikiem tarcia, dobrą odpornością chemiczną i ognioodpornością. Duże rozmiary atomu fluoru utrudniają przenikanie atomów innych substancji do łańcucha węglowego, tworząc swoistą otulinę uniemożliwiającą ich degradację. Może być stosowany w temperaturze do 260°C i jest dość łatwo topliwy.

PCTFE – homopolimer; poli(chlorotrifluoroetylen) otrzymuje się na skalę przemysłową metodą polimeryzacji emulsyjnej. Ciężary cząsteczkowe produktów wahają się w granicach 50 tys. ÷ 500 tys. g/mol, ich gęstość jest równa 2,13 g/cm3, zaś temperatura topnienia wynosi 220°C. Odporność chemiczna i termiczna tego tworzywa jest nieco niższa niż PTFE. W temperaturach powyżej 100°C PCTFE rozpuszcza się w niektórych rozpuszczalnikach.

Innym kopolimerem, zawierającym w swym składzie atomy chloru jest ECTFE, czyli poli(etylenochlorotrifluoroetylen). Gęstość tego tworzywa wynosi 1,68 g/cm3, zaś jego temperatura topnienia osiąga wartość około 235°C. Właściwości mechaniczne ECTFE są znacznie lepsze aniżeli PTFE, FEP czy PFA. Przetwarza się go m.in. metodami prasowania i wytłaczania. Jest on odporny na kwasy mineralne, kwasy utleniające, nieorganiczne zasady, czynniki trawiące, wszystkie rozpuszczalniki.

Poli(fluorek winylidenu) (PVDF), o merach - [CH2 - CF2]n -, również jest tworzywem krystalicznym. Jego temperatura topnienia wynosi około 170°C, zaś gęstość jest równa 1,78 g/cm3. Tworzywo to cechuje większa stała dielektryczna i mniejszy kąt stratności dielektrycznej w porównaniu z innymi polimerami fluorowymi. PVDF oferowany jest w postaci proszku, granulek i dyspersji. Może być przetwarzany metodą wtrysku lub wytłaczania. Półprodukty dostępne są także w postaci folii, prętów, płyt i monowłókien.

PVF – poli(fluorek winylu) ustępuje wyraźnie innym polimerom fluorowym pod względem odporności termicznej i chemicznej. W atmosferze powietrza zachowuje swoje właściwości do temperatury 175÷180°C. W wyższej temperaturze ulega rozkładowi z wydzieleniem fluorowodoru i rozerwaniem wiązań węgiel-węgiel. Temperatura topnienia fazy krystalicznej (Tm) PVF wynosi około 200°C, zaś temperatura płynięcia (Tp) kształtuje się na poziomie 220°C. Zatem przetwórstwo tego polimeru wymaga zastosowania stabilizatorów podobnych, jak w procesie przetwórstwa PVC.

shutterstock-1705682515

Dlaczego fluoropolimery są tak cenne?

Fluoropolimery to wysokowydajne tworzywa sztuczne, wykorzystywane w wielu unikalnych, wysoce wyspecjalizowanych zastosowaniach, w których inne materiały po prostu nie mogą się sprawdzić. Fluoropolimery są materiałami wybieranymi do konkretnych zastosowań w wielu ważnych gałęziach przemysłu i zastosowaniach o wysokiej intensywności. Są istotną częścią okablowania, ponieważ mają wyjątkową zdolność do wytrzymywania wysokich temperatur i środowisk korozyjnych, w których inne produkty nie mogą działać. Ich nieprzylepne i niskotarciowe właściwości nie mają sobie równych, co czyni je najlepszym rozwiązaniem do zastosowań na rynkach takich jak lotniczy, elektroniczny i telekomunikacyjny. Unikalne właściwości fluoropolimerów stanowią rdzeń elektroniki użytkowej. Fluoropolimery są również wykorzystywane do produkcji kabli do sieci LAN, centrów danych i połączeń urządzeń, które pomagają tworzyć wolne od zatorów autostrady dla ruchu danych.

Są one szeroko stosowane w powszechnym sprzęcie gospodarstwa domowego ze względu na ich wyjątkowe właściwości nieprzylepne i niskie tarcie, a także doskonałą odporność na ciepło, chemikalia i warunki atmosferyczne oraz lepsze właściwości elektryczne w porównaniu z innymi polimerami. Mogą być przetwarzane za pomocą technik powszechnie wykorzystywanych w przemyśle gumowym, a ich typowe zastosowania obejmują węże, paski, uszczelki, uszczelnienia, pęcherze, membrany, walce pokryte gumą, wykładziny zaworów i pomp, powłoki i uszczelniacze. Ze względu na specjalne właściwości chemiczne i fizyczne fluoropolimery znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym, kosmicznym, budowlanym, architektonicznym, spożywczym, medycznym, w inżynierii i wojsku. 

  • Fluoropolimery dla przemysłu lotniczego/wojskowego – charakteryzuje je wysoka odporność termiczna/chemiczna, niska palność i wyjątkowe parametry elektryczne. Są one również używane w izolacji przewodów i kabli, wężach paliwowych i hydraulicznych, uszczelkach/tulejach, a nawet w odzieży kosmicznej dla astronautów.


Reportaże

Forum