Производство фторопласта

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный технический университет»

 

Факультет _Механико- металлургический_________________

Кафедра _Технология органического и нефтехимического синтеза_______

 

 

 

 

                                                 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине __Организация и технология отрасли

 

на тему______Производство Фторопласта

 

Студент_______Хаметов Сергей    

 

Группа   ЭЗК-180с

 

Проверил работу ________________________      _Анищенко О.В._

                                       (подпись и дата подписания)                      (инициалы и фамилия)

 

 

 

                                                                       

                                                                    Волгоград 2013 г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….2

ПРОИЗВОДСТВО ФТОРОПЛАСТА………………………………………...4

ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА МАРКИ ФТОРОПЛАСТА Ф-4…………...8

ИЗДЕЛИЯ ИЗ ФТОРОПЛАСТА……………………………………………..11

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..…..14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Фторопласт — полимерный материал, получаемый химическим путём. Фторопласт содержит атомы фтора, благодаря чему имеет высокую химическую стойкость. Плохо растворяется или не растворяется во многих органических растворителях, не растворим в воде и не смачивается ею. 
Фторопласты характеризуются широким диапазоном механических свойств, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой электрической прочностью, низким коэффициентом трения, низкими значениями износа; стойки к действию различных агрессивных сред при комнатной и повышенной температуре, атмосферо-, коррозионно- и радиационностойки, слабо газопроницаемы, не горючи или самозатухают при возгорании. Очень высокая нагревостойкость (до 300°С). Материал обладает холодной текучестью.

Фторопласт благодаря своим свойствам является одним из востребованных материалов для изготовления специализированных изделий. 
Фторопласт - хороший диэлектрик, обладает высокой электрической прочностью, низким коэффициентом трения, низкими значениями износа. Он стоек к действию различных агрессивных сред при комнатной и повышенной температуре. Фтороплаcт обладает малой пористостью, гидрофобностью, отличными электрическими и механическими свойствами. По химической стойкости фторопласт превосходит даже благородные металлы.

Из всего многообразия фторсодержащих полимеров наибольшее распространение получил фторопласт-4 (Ф-4). Такая популярность оправдана: фторопласт-4 (Ф-4) обладает исключительной химической инертностью по отношению практически ко всем агрессивным средам (за исключением расплавов щелочных металлов и трифторида хлора). 
Это качество фторопласта-4 используется при эксплуатации трубопроводов для транспортировки высоко агрессивных сред, футеровки реакторов, аппаратов колонного типа, запорной арматуры, насосов, ёмкостей для хранения химически активных сред, прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами и др. 
Самый низкий среди конструкционных материалов коэффициент трения, а также равенство статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обуславливают широкое применение их в машиностроении - в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей - поршневых колец, манжет. Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает стабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при сверхнизких температурах. 
Высокая термостойкость в сочетании с превосходными диэлектрическими характеристиками материала позволяет применить его в электронной радиотехнике для изоляции проводов, кабелей, разъёмов, изготовлении печатных плат, а также в технике СВЧ. 
Фторопласт-4 можно эксплуатировать при температурах от -269 до +260°С, причем верхний предел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств. Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обусловливает его широкое использование в медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечные клапаны, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое.

 

 

 

 

 

 

 

ПРОИЗВОДСТВО ФТОРОПЛАСТА

Кристаллизованный полимер фторопласт отличается высоким содержанием атомов фтора и специфической внутренней структурой, благодаря чему он обладает уникальными технологическими характеристиками. На сегодняшний день фторопласт является одним из наиболее широко используемых в промышленности материалов.

 

         Современный фторопласт получают методом полимеризации различных газообразных низкомолекулярных веществ. Процесс происходит в автоклавах при повышенном давлении. Для усиления эксплуатационных свойств к фторопласту добавляют разнообразные наполнители. Приведенная ниже таблица отражаетвлияние некоторых веществ на общие качества  состава.

 

  

Наполнитель	Влияние на свойства фторопласта
Графит	Усиление механической прочности материала
Бронза	Стабилизация размеров фторопластовых изделий в различных условиях эксплуатации, повышение их твердости, износостойкости, теплопроводности
Дисульфид молибдена	Снижение коэффициента трения, увеличение показателей твердости и прочности продукции из фторопласта
Стекловолокно	Стабилизация размеров фторопластовых изделий при водопоглощении и усадке, увеличение их износо- и теплостойкости, уменьшение их коэффициента линейного расширения
Углеродное волокно	Усиление износостойкости, твердости и удельной теплопроводности материала, снижение деформации при нагрузке, улучшение упругости и пластичности

 

 

  

Востребованность фторопласта обусловлена его великолепными рабочими качествами. Так, например, наиболее распространенная композиция этого полимера.

• исключительной химической инертностью практически ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, растворителям, окислителям и т.д. за счет высоких экранирующих свойств атомов фтора;

• водоотталкивающими свойствами;

• малой пористостью;

• высокими диэлектрическими показателями вследствие неполярности фторопласта, устойчивостью к вольтовой дуге и электрической прочностью более 55 кВ/мм;

• стабильностью характеристик при температурном интервале эксплуатации от -269 °С до +260 °С;

• устойчивостью к сорбции различных веществ, поэтому фторопластовые изделия избавлены от нарастания на их поверхности отложений;

• стойкостью к окислению, гидролизу, старению, распространению грибка;

• высокими антифрикционными показателями, низким коэффициентом трения, тождественностью статических и динамических характеристик трения;

• высокой температурой плавления +327 °С;

• великолепной упругостью при низких и высоких температурах;

• полной безвредностью для человека.

 

  

При этом фторопласт подвержен практически любой обработке- сверлению, фрезерованию, шлифованию, точению и т.д.

 

 

Наибольшее распространение в производстве получил фторопласт Ф-4. Такая популярность оправдана: фторопласт 4 химически стоек ко всем органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям и другим агрессивным средам. Это качество фторопласта Ф-4 используется при эксплуатации трубопроводов для транспортировки высокоагрессивных сред, футеровки реакторов, аппаратов колонного типа, запорной арматуры, насосов, ёмкостей для хранения химически активных сред, прокладочно-уплотнительных деталей контактирующих с агрессивными средами. Благодаря своим уникальным свойствам фторопласт 4 применяется в электротехнической, химической, пищевой и легкой промышленности, а также в энергетике, машиностроении, приборостроении, медицине и многих других отраслях. Фторопласт Ф-4 не стоек к расплавленным щелочным металлам или растворам их в аммиаке, элементарному фтору и трехфтористому хлору при повышенных температурах.

 
Требования ГОСТ 10007-80 к основным показателям фторопласта ф-4

Плотность, кг/м3	2120-2200
Температура плавления кристаллитов, °С	327
Температура стеклования, °С	-120
Теплостойкость , °С	110
Удельная теплоемкость, кДж/(кг*К)	1,04
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)	0,25
Температурный коэффициент линейного расширения *10-5, °С-1	8-25
Рабочая температура минимальная, °С	-269
Рабочая температура максимальная, °С	260
Водопоглощение за 24 часа, %	0,00
Твердость по Бринеллю, МПа	29,4-39,2
Коэффициент трения по стали	0,04
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*м	1015-1018

 

 

  Порошки фторопластовые термообработанные (ПФТ) используются для изготовления заготовок и изделий технического и бытового назначения методом

экструзии или спекания в формах под давлением, а также в качестве наполнителей в композиционных материалах и смазках. ПФТ–6000 применяется

в качестве наполнителя ректификационных колонн, фильтрующих аппаратов,

работающих в агрессивных средах, и в качестве инертного наполнителя в сушилках с кипящим слоем.

ПФТ изготавливаются измельчением отходов (ТУ 6–05–1947–83) фторопласта–4, фторопласта–4А, фторопласта–4Д, фторопласта–4М и из композиционных фторопластов, получаемых после механической обработки заготовок и

изделий из фторопласта–4, фторопласта–4А, ненаполненных, окрашенных и

неокрашенных, из фторопласта–4М, а также из композиционных материалов.

Температурный диапазон эксплуатации порошков всех фракций – от –60 °С до+250 °С.

В зависимости от степени измельчения поставляются порошки четырех фраций: ПФТ–6000, ПФТ–500, ПФТ–300, ПФТ–200.

 

 

ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА МАРКИ ФТОРОПЛАСТА Ф-4 

ФТОРОПЛАСТ-4 политетрафторэтилен-получают полимеризацией   тетрафторэтилена. Зарубежные аналоги Ф-4: тефлон (США), флюон (Англия), сорефлон (Франция), аглофлон (Италия), гостафлон (Германия), полифлон (Япония).По химической стойкости Ф-4 превосходит благородные металлы, эмали, спецстали. Самые агрессивные химические вещества (кислоты, щёлочи, окислители, растворители) не оказывают на Ф-4 никакого воздействия даже при высокой температуре. На Ф-4 оказывают воздействие только расплавы щелочных металлов, растворы их в аммиаке, трёхфтористый хлор и элементарный фтор при высоких температурах. 
      У фторопласта самый низкий среди конструкционных материалов коэффициент трения, а равенство статического и динамического коэффициентов трения фторопласта-4 и композиций на его основе обуславливают широкое его применение в машиностроении - в узлах трения механизмов машин и приборов в качестве подшипников и опор скольжения, подвижных уплотнителей поршневых колец, манжет работающих без смазки, с ограниченной смазкой и при наличии коррозионной среды. 
Использование фторопластов в узлах трения повышает надежность и долговечность механизмов, обеспечивает cтабильную эксплуатацию в условиях агрессивных сред, глубокого вакуума и при криогенных температурах. Высокая термостойкость в сочетании с превосходными диэлектрическими характеристиками материала позволяет применять его в электронной промышленности для изоляции проводов, кабелей, разъемов, изготовления печатных плат, пазовой изоляции электрических машин, а также в технике СВЧ. Фторопласт-4 эксплуатируется при температурах от -269°С до +260°С, причем верхний придел ограничивается не потерей химической стойкости, а снижением физико-механических свойств. При нагревании выше +327°С происходит плавление, но полимер не переходит в вязко-текучее состояние вплоть до температуры разложения +415°С. 
Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обуславливает его широкое применение в медицинской и фармацевтической промышленности: из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечных сосудов, сердечных клапанов, емкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое. 
В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт используется для изготовления облицовки валков для раскатки теста, антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и др. 
Фторопласт-4 разрешен для применения в пищевой промышленности приказом Минздрава СССР N 177 от 23.02.76г. 
Фторопласт-4 хорошо обрабатывается точением, сверлением, фрезерованием и шлифованием. Поставляется в стержнях диаметром от 20 мм до 150 мм и пластинах толщиной от 1 до 70 мм.