какую температуру выдерживает тефлон

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.

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:

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

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.

Источник

Категории статей

Ученые ставят диагноз планете

Cтолько углекислого газа, как сейчас, в атмосфере не было последние 2 млн лет, метана и закиси азота — 800 тыс. лет. Далее

Природный регулятор температуры колибри

Учитывая огромную скорость и частоту крыльев, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью. Далее

Биоразлагаемые пакеты – вред или польза?

Интересно разобраться, действительно ли такие пакеты не наносят вреда окружающей природе. Далее

Видео лекции на канале Temperatures.ru

Две видео лекции уже доступны для просмотра на канале Temperatures.ru Далее

Теплэко – тепло из ниоткуда?

К рекламе на телевидении нужно относиться очень критически, особенно когда её представляют умные люди. Далее

Популярные статьи

Польза и вред инфракрасного обогревателя (323167)

Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? (209005)

Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее

Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? (199037)

Контролируйте температуру приготовления мяса! (181054)

При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее

451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги? (164504)

451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее

Основные разделы

До какой температуры можно греть сковороду?

Часто в рецептах жареных блюд, например, бифштексов или даже просто жареной картошки, советуют предварительно нагреть сковороду до высокой температуры. Если в то время, когда нагревается пустая сковорода, случайно отвлечься, то можно получить очень высокую температуру. Возникает вопрос – чем опасен этот перегрев, доходящий до 250 или 300 °С? Понятно, что можно обжечься, но это вопрос техники безопасности. Можно также получить воспламенение масла, добавленного на перегретую сковороду. Мы рассмотрим другую проблему. Речь пойдет о материале, из которого эта сковорода изготовлена. Что произойдет с этим материалом, не будет ли он изменяться, выделяя ядовитые вещества на поверхность и в воздух?

Сковороды бывают разные. Самые традиционные, надежные, которые служат много лет и передаются из поколения в поколение – чугунные. На них хорошо жарить мясо, рыбу, они не охлаждаются от добавления очередной порции продукта из-за своей большой теплоемкости. Но есть недостатки: они тяжелые, черные, требуют специального сковородника – держателя для их перемещения, пища может подгореть, если готовить без масла, и затем сковороду трудно очистить.

Поэтому большинство людей сейчас используют легкие металлические сковородки с так называемым антипригарным покрытием. Когда они только что стали поступать в массовую продажу, производители с гордостью говорили, что в них пища может жариться без масла, и что это более здоровая пища. Что же это за покрытие? Самое известное антипригарное покрытие это тефлон.

Однако ошибкой будет считать, что тефлон – это название химического вещества. Слово «Тефлон» является зарегистрированным товарным знаком корпорации DuPont. Непатентованное название вещества — «политетрафторэтилен». В СССР и России традиционное техническое название этого материала — фторопласт-4.

Политетрафторэтилен был открыт в апреле 1938 года 27-летним учёным-химиком Роем Планкеттом из компании Kinetic Chemicals, которая в 1941 году получила патент на тефлон, а в 1949 году стала подразделением американской компании DuPont.

Тефлон это действительно уникальное вещество. По физическим свойствам, он побило много рекордов. Teflon отмечен в «Книге рекордов Гинесса» как самая скользкая субстанция в мире с коэффициентом трения скольжения, наименьшим из известных доступных конструкционных материалов (даже меньше, чем у тающего льда).

По своей химической стойкости тефлон превосходит все известные синтетические материалы и благородные металлы. Не разрушается под влиянием даже смеси азотной и соляной кислот! Благодаря биологической совместимости с организмом человека тефлон с успехом применяется в медицине для изготовления имплантатов и мембран.

Тефлон имеет очень слабо меняющийся с температурой коэффициент диэлектрической проницаемости, высокое напряжение пробоя, а также крайне низкие диэлектрические потери. Эти свойства, наряду с теплостойкостью, обусловливают его широкое применение в качестве изоляции проводов в электротехнике.

И, наконец, благодаря крайне низкой адгезии, несмачиваемости и теплостойкости тефлон в виде покрытия широко применяется для изготовления сковород, кастрюль и другой посуды.

Однако, что касается приготовления пищи – это особая область. Здесь требования к оборудованию и посуде очень высоки. Мы уже писали о некоторых приборах, используемых на нашей кухне. См. «Вредно ли разогревать пищу в микроволновке?», «Вред и польза индукционной печи». Интересно разобраться также с тефлоновой сковородой.

Сейчас публикуется много негатива о тефлоновом покрытии посуды. Пишут, что при нагревании тефлоновой сковороды до достаточно высокой температуры происходит растрескивание покрытия, из-за чего очень вредные летучие вещества тефлона попадают в воздух, а потом в организм человека. На одном из сайтов осталась даже информация, что «к 2015 году изготовление какой-либо продукции с использованием тефлона, в том числе и кухонной утвари, будет полностью запрещено.» (https://eco-skovoroda.ru/articles/opasnost-teflonovykh-skovorodok/). Прогноз не оправдался. Очевидно, что верить всему, что пишут о какой-то продукции в Интернете, не стоит. Например, процитированный сайт сделан для рекламы и продвижения сковородок и кастрюль с каменным покрытием, поэтому о тефлоновом покрытии они пишут сплошной негатив.

Независимый источник (Википедия) пишет следующее. Сам по себе тефлон очень устойчив и инертен в обычных условиях. Он не вступает в реакцию с пищей, водой и бытовыми химическими средствами. Он безвреден при попадании в организм человека.

Всемирная организация здравоохранения обратилась в Международную организацию борьбы с раком с просьбой провести опыт на крысах. Опыт показал, что при употреблении с пищей до 25 % политетрафторэтилена он не оказывает никакого воздействия. Данное исследование было проведено в 1960-х годах и повторно в 1980-х годах на распространённой популяции крыс, которые каждый день потребляли тефлон в количестве, соответствующем 25 % общего приёма пищи.

Лабораторные исследования французских экспертов, опубликованные в журнале «60 Millions de Consomateurs» и проведенные на 13 образцах сковородок, подтверждают надежность антипригарного покрытия. Журнал сообщает, что в результате испытаний была доказана полная безопасность сковород. Все образцы успешно прошли испытание после многочасового нагрева на них растительного масла и тысячекратного натирания поверхностей абразивным материалом.

Фторопласт, в основном, биологически опасен в двух случаях: в производстве и при перегреве готового полимера. Основным источником биологических рисков при производстве фторполимеров считается перфтороктановая кислота (ПФОК, PFOA). Известно, однако, что перфтороктановая кислота распадается при температуре 190 °C, тогда как технологический процесс спекания основы сковороды с антипригарным покрытием происходит при температуре 420 °C. Таким образом, согласно технологическому процессу, наличие PFOA в готовой сковороде маловероятно. Несмотря на это, по официальной информации, с января 2012 года компания DuPont прекратила использование PFOA в производстве покрытий для посуды и форм для выпечки.

Первой компанией, которая начала промышленное производство посуды с антипригарным тефлоновым покрытием является французская фирма Тефаль. Еще в 1954 году французский инженер Марк Грегуар решил применить метод нанесения политетрафторэтилена (тефлона) на алюминий. Опыт оказался успешным и через два года во французском городе Сарсел Грегуар основал компанию Tefal и начал выпуск сковород с антипригарным тефлоновым покрытием. Изобретение продавалось под лозунгом «Сковорода TEFAL — первая сковорода, которая действительно не пригорает». К 1961 году спрос на сковороды Tefal достиг 1 миллиона единиц в месяц. В 2009 году Tefal выпустила миллиардную сковороду.

Например, посуда Тефаль теперь снабжена таким знаком:

Но не только использование PFOA вызывает споры и опасения. При эксплуатации посуды с тефлоновым покрытием основная проблема заключается в возможном перегреве до температур, при которых происходит разложение полимера и выделение опасных газов. Стандарт ГОСТ 10007-80нормирует рабочий диапазон температур фторопласта-4 до +260 °С и прямо указывает на опасность выделения ядовитых газов выше этой температуры. DuPont не указывает характеристик выделения ядовитых веществ, но даёт температуру плавления согласно стандарту ASTM D3418 для разных типов тефлона от 260 °С до 327 °С.

Противники использования тефлона в пищевой промышленности пишут, что признаки разложения тефлона обнаруживаются уже при температуре 200 °C. Обычно ссылаются на реакцию птиц, которые не выносят никаких испарений от этого материала. Особое строение дыхательной системы птиц делает их сверхчувствительными к токсичным веществам. Приводятся факты гибели птиц, которые находились рядом с лампами, покрытыми тефлоном и нагревающимися до 202 °С. И хотя многие специалисты по технике безопасности делают вывод об очень низкой концентрации вредных испарений, безопасной для людей, эта информация немного пугает и заставляет задуматься.

С другой стороны, химии в нашем доме очень много, большинство покрытий, мебели, штор сделаны из синтетических материалов. Поэтому дышим мы не чистым воздухом, в комнате можно обнаружить следы различных газов, которые, однако, в низких концентрациях не приносят вреда организму.

На сайте kachestvo.ru эксперты пишут, что вещества, приносящие вред здоровью человека выделяются из тефлоновых покрытий только свыше 450 °C, т.е. при температурах, которых в домашних условиях достичь невозможно.

Однако сама фирма-разработчик тефлона DuPont пишет следующее:

Поэтому, если Вы привыкли использовать сковороду с антипригарным тефлоновым покрытием, не спешите выбрасывать ее. НО ПЕРЕГРЕВАТЬ СКОВОРОДУ ВЫШЕ 250 °С НЕ СТОИТ.

Похожие по тематике статьи на сайте:

Источник

Что такое фторопласт?

Основные свойства и применение в промышленности

Схожи не только техническое название полимеров «Фторопласт», но и свойства, и основные характеристики всех его видов:

В различных марках фторопластов эти характеристики количественно разнятся, что обуславливает разные возможности применения материала.

Три основных марки фторопласта:

Изготовление деталей из фторопласта производят одним из четырех способов:

Фторопласт-2 (ПВДФ, PVDF)

Применение «двойки» в промышленности вытекает из нескольких параметров, по которым этот вид фторопласта превосходит другие:

Для фторопласта-2 температура эксплуатации to = 150 оС; температура плавления фторопласта-2 = 170 оС.

Считается универсальным материалом, применяется во всех сферах деятельности, при условии ограничения нагрева.

Процесс создания ПВДФ

В результате лабораторных исследований, разработали несколько технологических процессов для получения фторопласта-2. По критериям рентабельности и выхода готового продукта, в промышленности используются три цепочки, отличающиеся инициаторами и балансом «стоимость/качество»

Свойства кристаллических фаз ПВДФ

Фторопласт-2 обладает четырьмя разновидностями кристаллической фазы, способными переходить из одной в другую под внешними воздействиями:

Производители и применение

В настоящее время фторопласт-2 в России не производится. Ведущие зарубежные поставщики: Agru (Австрия), FIP Spa (Италия), Georg Fisсher (Швейцария), Simona (Германия), Glynwed Pipe SYSTEMS LTD.

Трубы и узлы трубопроводов (краны, фитинги) для перекачки агрессивных сред или для производства особо чистых материалов – это то, что делают из фторопласта-2.

Листовой Ф-2 используется для футеровки емкостей и стен помещений.

Импортируют в Россию готовые изделия из фторопласта-2, а также прутки или листы.

Действующие санкции Запада в последнее время снизили возможности закупки.

Фторопласт-3 (Ф-3, Ф-3Б, PCTFE)

Обладает двойственными характеристиками — при температуре до 50 оС представляет собой аморфную массу, при нагреве кристаллизуется и превращается в полимерный кристалл с иными, чем у аморфной фазы, физическими и химическими свойствами, зависящими от процентного соотношения кристалла и аморфного вещества. При дальнейшем нагреве до 200 оС кристалл расплавляется, при 300 оС – расплав обугливается и разлагается.

Перечисленные особенности определили применение фторопласта-3 в узлах, работающих в агрессивной среде, но с невысокой физической нагрузкой.

Пленки из политрифторхлорэтилена используют для защиты поверхностей рабочих механизмов от контакта с обрабатываемой продукцией в пищевой промышленности, в фармацевтике, в медицине. Скользящие свойства позволяют применять такие узлы без дополнительной смазки.

Процесс создания PCTFE

Радиационный метод. Технологически сложен, требует соблюдения температурного режима. Достоинство – проводится при комнатной температуре.

Суспензионный метод. Простой, экономически выгодный, но продукт получается среднего качества.

Эмульсионный метод. Дороже, чем суспензионный, но качество полимера выше.

В популярной литературе технология промышленного получения PCTFE описана скудно.

Свойства PCTFE

Основное применение полимер получил в кристаллической фазе, прошедшей процесс закалки.

Закаленный полимер прозрачен, может использоваться в качестве смотровых окон для емкостей с агрессивными средами. При нагреве до 200 оС закаленный фторопласт-3 теряет закалку, кристаллизуется и мутнеет. Недостаток в том, что низкая теплопроводность фторопласта позволяет закалять детали не толще 3-4 мм.

Достоинство – поглощение паров воды и диффузия любых других газов через PCTFE равна нулю.

Тип Ф-3Б отличается от Ф-3 лучшей прозрачностью в световом и инфракрасном диапазонах.

Производство PCTFE

В России фторопласт-3 выпускается отечественными заводами, в соответствии с ГОСТ-13744 от 1987 года. На рынке представлен в виде порошков:

На основе марки «Б» выпускают суспензии на спирту (вид «С»), которые бывают нестабилизированными (вид «СК») и стабилизированными (вид «СВ»).

Фторопласт-4 (PTFE)

Фторопласт-4, или PTFE-материал, – самый универсальный продукт, представленный в линейке. Важность материала для промышленности и широкое применение полимера привели к принятию в 1980 году отдельного ГОСТ 10007-80 «Фторопласт-4. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)».

Работает в широком температурном диапазоне, сохраняя свои свойства. Не смачивается ни водой, ни растворителями, ни жирами. Обладает низкими коэффициентами трения и прилипания (адгезии). Химическая стойкость политетрафторэтилена превосходит химическую стойкость золота.

Ограничение в использовании — относительная мягкость полимера, поэтому его применяют в узлах с минимальной физической нагрузкой.

Высокая термостойкость фторопласта-4 используется в высокотемпературных трубопроводах, из него делают изоляцию высоковольтных проводов, технические ткани и фильтры различного назначения. Прокладки из Ф-4 с наполнителями устанавливают в подшипниках, предназначенных для работы в агрессивных средах, или без возможности смазки.

В быту он известен сантехникам и газовикам как ФУМ-лента, а домохозяйки используют сковородки с антипригарным покрытием из фторопласта-4, называемого в этом случае «Тефлон».

Тефлон

Это запатентованное название фторопласта-4, и свойства тефлона – то же самое, что и свойства марки полимера Ф-4. Высокая твердость материала и его инертность обусловили применение сырья в кухонной посуде.

Массовое распространение в быту предъявляет тефлону высокие гигиенические свойства. Исследования на животных для выяснения, чем вреден тефлон, выявили агрессивный компонент и доказали, что материал безопасен при обычной эксплуатации изделий с антипригарным покрытием. Разговоры о том, что тефлон вреден для здоровья, возникли из-за нарушения условий использования. Действительно, при перегреве посуды, например, если оставить сковородку на огне без присмотра, изделие нагревается до опасных значений температуры, и тефлоновое покрытие разрушается, выделяя ядовитые компоненты. Особенно ядовиты эти испарения для птиц, которые гибнут почти мгновенно.

Основным конкурентом для посуды с тефлоновым покрытием является керамическая посуда. По большинству сравниваемых параметров керамика лучше, чем тефлон. Кроме одного, но важного — ее цена гораздо выше.

Процесс создания PTFE

В России при производстве фторопласта-4 используют двухступенчатую технологию. На первом этапе в базовом веществе замещают атомы хлора на атомы фтора, на втором – производят термообработку и на финальном – полимеризуют готовый продукт.

Технические характеристики PTFE

Параметры вязкости фторопласта-4 исключают горячую штамповку изделий. Будущую деталь формируют холодным способом, а затем запекают.

У полимера «фторопласт-4» технические характеристики начинаются с эпитета «исключительный»:

К недостаткам материала PTFE относятся малая прочность, низкая прозрачность и разрушаемость при радиации.

Применяется везде, где требуются антикоррозионные свойства, инертность узлов, но при этом нет большой механической нагрузки. В медицине изготавливают оборудование и элементы протезов, в том числе искусственные сосуды, имплантаты, емкости для сбора крови.

Разновидности фторопласта-4

Ф-4А и Ф-4Т в виде порошка применяются для изготовления деталей прессованием.

Ф-4Д в виде особо тонкого порошка с усиленными свойствами химической стойкости.

В международной нотации Ф-4 называются «Тефлон». Применение тефлона, как материала для антипригарного покрытия кухонной утвари, – самое известное использование фторопласта-4 под этим названием.

Композитные фторопласты

Это полимеры, в которые при изготовлении добавили наполнитель.

Применяются различные наполнители, в зависимости от того, какие свойства базового полимера необходимо усилить. Техническими условиями предусмотрено использование в добавках угля (кокса), угольного волокна, молибдена, кобальта.

Фторопласт с коксом, или фторопласт черный, обладает уникальной износостойкостью, в 600 раз превышающей показатель базового полимера Ф-4. Композитный материал фторопласт графитонаполненный (черный) применяют в узлах с критическими условиями по трению и затрудненным доступом обслуживания.

Проблемы соединения фторопластовых деталей

Превосходные свойства фторопласта по устойчивости к агрессивным средам, низкой смачиваемости, нулевой диффузии создают проблемы при необходимости склеить детали. Предлагались способы с предварительной обработкой поверхности, промывкой, сушкой и склеиванием эпоксидными составами. Испытания показали низкую прочность такого клеевого шва, клей под нагрузкой отваливался от поверхности.

Решение, чем склеить фторопласт с фторопластом, было найдено и запатентовано в СССР в 1977 году.

Метод заключается в обработке подготовленной поверхности жидким золотом и нагреве детали до температуры, когда золото восстановится и продиффундирует в полимер на глубину 1 микрон. Позолоченную поверхность склеивают компаундом с другой деталью.

Допускается вместо золота применять платину или серебро, но платина снижает прочность шва, а серебро недостаточно стойкое к воздействию агрессивной среды.

Проблема, чем клеить фторопласт к металлу, или полимер к фторопласту, удовлетворительно не решена до сих пор. Современные технологии предлагают специальные клеи, например, ФРАМ-30, но склеиваемая поверхность должна быть предварительно протравлена жидким натрием, да и качество шва получается невысокое.

Сортамент поставки

Вес фторопластового стержня длиной 1000 мм и диаметром 100 мм будет около 18 кг.

Сравнение фторопласта и капролона

Капролон, или полиамид-6, по характеристикам близок к фторопласту. Отличие капролона от фторопласта в механических свойствах, но однозначно ответить, что прочнее – фторопласт или капролон, невозможно. Последний немного тверже, меньше деформируется и повреждается при равных нагрузках. Но при этом его износостойкость при длительной эксплуатации ниже, чем у фторопласта.

Изготовление деталей из капролона требует более высокой точности, но технологически деталь из него методом литья сделать проще и дешевле, чем прессовкой и запеканием из фторопласта.

Почти вдвое отличаются температуры плавления капролона и фторопласта. Первый плавится при 220 оС, а для второго – это рабочая температура.

Если требуется длительная эксплуатация с небольшими механическими нагрузками – желательно установить фторопластовую деталь, если механические нагрузки значительные, то лучше капролон, чем фторопласт. При сравнении, что лучше – фторопласт и капролон, при изготовлении втулок в расчет берутся параметры технологичности и прочности.

Фторопластовые втулки делают с допуском, чуть больше по внешнему размеру и чуть меньше по внутреннему, методом запрессовывания туда вала. При ударной нагрузке на вал втулка теряет форму и подлежит замене.

Капролоновые втулки жесткие, ударную нагрузку держат отлично, форму не теряют, но быстро изнашиваются. Требуются прецизионная точность изготовления и дополнительная амортизация узла.

Замена фторопласта

Высокие характеристики затрудняют замену фторопласта другими материалами. Принять решение, чем заменить фторопласт, можно при ограничениях в эксплуатационных параметрах узла. Например, низкие рабочие температуры позволяют произвести замену фторопласта на капролон без потери надежности. На рынке недавно появился импортный материал TECAPET (полиэтилентерефталат), пришедший на замену капролону. В России он пока не производится.

Источник