БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ФТ)
Лит. см. примет. Фтор .
А. В. Панкратов.
Фторкаучуки
Фторкаучу'ки', синтетические фторсодержащие каучукоподобные полимеры (эластомеры), отличающиеся высокой термостойкостью, негорючестью и устойчивостью к действию многих агрессивных сред. Наибольшее распространение в промышленности получили сополимеры винилиденфторида с гексафторпропиленом или с трифторхлорэтиленом (типа СКФ-26 и СКФ-32; см. табл.) — стабильные при хранении, нетоксичные продукты белого цвета с плотностью 1,80—1,86 г/см3 , температурой стеклования около — 20°С и молекулярной массой от 10 тыс. до 1 млн. Основные вулканизующие агенты для Ф. этого типа — диамины и их производные, реагирующие с макромолекулами по метиленовым группам (—СН2 —) с образованием сравнительно непрочных поперечных связей С—N. По этой причине в резинах, вулканизованных диаминами, при их эксплуатации в напряжённом (обычно сжатом) состоянии накапливаются большие остаточные деформации. Резины с меньшей остаточной деформацией сжатия могут быть получены методом радиационной вулканизации (в этом случае между макромолекулами образуются прочные поперечные связи С—С), а также при использовании в качестве вулканизующих агентов дикалиевых солей бисфенолов. В состав резиновых смесей на основе Ф. входят обычно наполнители, например сажа, фторид кальция, а также окислы магния и кальция, связывающие HF (его отщепление от макромолекулы при высоких температурах переработки Ф. или эксплуатации изделий вызывает коррозию металлического оборудования).
Типы фторкаучуков и структура их макромолекул
Тип каучука (торговые названия) Структура макромолекулы Сополимер винилиденфторида с гексафторпропиленом (СКФ-26 — СССР, Вайтон — США) Сополимер винилиденфторида с трифторхлорзтиленом (СКФ-32 — СССР, Кель-F — США) Сополимер винилиденфторида с перфторметилвиниловым эфиром (СКФ-260 — СССР) Сополимер тетрафторэтилена с трифторнитрозометаном X=—COOH, —СºN, C6 F5 — Сополимер тетрафторэтилена с перфторметилвиниловым эфиром (СКФ-460 — СССР, ECD-006 - США) Перфторалкилентриазиновый Перфторалкилакрилатный Фторсилоксановый (СКТФТ — СССР)Прочность при растяжении резин из СКФ-26 и СКФ-32 составляет 16—27 Мн/м2 (160—270 кгс/см2 ), относительное удлинение 250—500%. Резины стойки к топливам, маслам, различным окислителям, кислотам, но нестойки к щелочам, кетонам, фреонам и ионизирующим излучениям. Температура длительной эксплуатации резин из СКФ-26 — 200—250°С, из СКФ-32 — 175—200°С; температура кратковременной эксплуатации — соответственно 300 и 250°С. Существенный их недостаток — низкая морозостойкость. Более морозостойкие резины могут быть получены на основе сополимеров винилиденфторида с перфторметилвиниловым эфиром (СКФ-260). температура стеклования Ф. этого типа около — 40°С.
Резины, стойкие к щелочам, любым растворителям и окислителям, включая фтор, получают из полностью фторированных каучуков, например сополимеров тетрафторэтилена с трифторнитрозометаном (для их вулканизации в макромолекулу вводят третий сомономер, содержащий функциональные группы, например карбоксильные). Такие резины отличаются, кроме того, хорошей морозостойкостью, однако их термостойкость из-за малой прочности связи N—O не превышает 175°С. Более термостойкие резины получают на основе сополимеров тетрафторэтилена с перфторметилвиниловым эфиром (СКФ-460). Хорошие механические свойства этих резин [прочность при растяжении 20—25 Мн/м2 (200—250 кгс/см2 ), относительное удлинение до 230%] не изменяются после их выдержки на воздухе при температуре около 300°С в течение 1 мес . Достоинство резин на основе СКФ-460 — малая остаточная деформация сжатия даже в условиях эксплуатации при температуре около 250°С. Наибольшей термостойкостью (кратковременно до 370 и длительно до 300°С) характеризуются резины из перфторалкилентриазиновых каучуков, стойкие к кислотам и окислителям, но разрушающиеся в щелочах. Резины на основе некоторых Ф. этого типа морозостойки до —50°С.
Перфторалкилакрилатные каучуки значительно уступают др. фторкаучукам по термической и химической устойчивости, но обладают высокой масло- и водостойкостью. Маслостойкие фторсилоксановые каучуки (СКТФТ) близки по остальным свойствам к каучукоподобным полиорганосилоксанам, не содержащим в макромолекуле атомов фтора (см. Кремнийорганические каучуки ).
Основной метод синтеза Ф. — радикальная полимеризация мономеров в эмульсии. Применяют Ф. главным образом в производстве уплотнительных деталей, работающих в контакте с маслами, окислителями и другими агрессивными средами при 200°С и выше. Перфторалкилакрилатным латексом пропитывают ткани для спецодежды. Ф. дороги; используются главным образом в химической промышленности, в авиации и космической технике.
Лит.: Соколов С. В., Каган Е Г., Иванова Т. Л., Термостойкие эластомеры, «Журнал Всес. химического общества», 1974, т. 19, № 6; Amold R. G., Barney A. L., Thompson D. C., Fluoroelastomers, «Rubber Chemistry and Technology», 1973, v. 46, № 3. См. также лит. при ст. Каучуки синтетические .
С. В. Соколов.
К ст. Фторкаучуки.
Фторопласты
Фторопла'сты, принятое в СССР техническое название фторсодержащих пластических масс , представляющих собой гомополимеры фторпроизводных этилена и сополимеры их, например с др. фторпроизводными олефинами, олефинами, перфторалкилвиниловыми эфирами. Наибольшее значение имеют политетрафторэтилен (85% мирового производства всех Ф.) и политрифторхлорэтилен — кристаллические полимеры белого цвета, отличающиеся высокой химической стойкостью, термо-, морозо- и атмосферостойкостью, ценным комплексом физических свойств, негорючестью.
Политетрафторэтилен, [—CF2 —CF2 —]n , молекулярная масса 5·105 —2·106 , плотность около 2,2 г/см3 (20°С). Превосходит по химической стойкости платину, кварц, графит и все синтетические материалы; устойчив к действию сильных окислителей, восстановителей, кислот, щелочей, органических растворителей, разрушается лишь расплавленными или растворёнными в жидком аммиаке щелочными металлами, а также газообразным фтором и трёхфтористым хлором (при температурах около 150°С). В полифторированных углеводородах начинает набухать при температуре выше 327°С. Политетрафторэтилен характеризуется прочностью при растяжении 14—35 Мн/м2 , или 140—350 кгс/см2 , относительным удлинением 250—500%, исключительно высокими диэлектрическими свойствами (тангенс угла диэлектрических потерь при 60 гц — 1 Мгц 0,0002—0,00025), почти не зависящими от частоты и температуры, высокой дугостойкостью (250 сек ). Он не изменяется в воде, жидких топливах и маслах, устойчив в тропическом климате, к действию грибков; физиологически инертен. Сохраняет определённую эластичность при температурах до — 269°С; обладает хладотекучестью под нагрузкой и низкой адгезией, нестоек к радиации. При плавлении (327°С) полимер становится прозрачным и, не переходя в вязкотекучее состояние, разлагается при 415°С.
Политрифторхлорэтилен, [—CF2—CFCI—] n , молекулярная масса 56000—360000, плотность при 25°С 2,09—2,16 г/см3 (закристаллизованных образцов). Химически стоек к действию окислителей, щелочей, сильных кислот, набухает в ряде эфиров и галогенопроизводных углеводородов, растворяется в ароматических углеводородах при температурах выше их температур кипения. Политрифторхлорэтилен характеризуется прочностью при сжатии до 500 Мн/м2 , или 5000 кгс/см2 (для обожжённых образцов), хорошими диэлектрическими свойствами при низких частотах (тангенс угла диэлектрических потерь при 1 кгц 0,024), высокой дугостойкостью (>360 сек ), низкими хладотекучестью, влаго- и газопроницаемостью. Плавится при 210°С, причём при 240—270°С переходит в вязкотекучее состояние. Разлагается при 270°С, но уже при 170—200°С механические свойства полимера резко ухудшаются.
Интервал температур эксплуатации от — 196 до 130—190°С.
Сополимеры тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, а также с перфторпропилвиниловым эфиром сочетают высокую химическую и термическую стойкость с хорошей перерабатываемостью; благодаря высокой текучести расплава второй сополимер пригоден в качестве высокотемпературного клея для фторопластов. Сополимеры тетрафторэтилена с перфторолефинами, содержащими сульфогруппу, — термически и химически устойчивые катионообменные смолы, превосходящие по кислотности все др. твёрдые ионообменные смолы ; успешно используются в качестве мембраны для топливных элементов. Сополимеры тетрафторэтилена с этиленом, винилиденфторидом (а также поливинилфторид и поливинилиденфторид) уступают рассмотренным выше гомополимерам по химической стойкости, но обладают рядом др. ценных качеств, в том числе высокой прочностью и хорошими технологическими свойствами.
