Fluorotermoplasty
Fluorotermoplasty to fluoropolimery, które można przetwarzać w stanie stopionym. Mają one niewiele gorsze właściwości termiczne, chemiczne i powierzchniowe od czystego PTFE, ale można je przetwarzać metodami tradycyjnymi dla termoplastów. Dużą grupę fluorotermoplastów stanowią kopolimery tetrafluoroetylenu, polifluorek winylu (PVF) i polifluorek winylidenu (PVDF).
Kopolimer tetrafluoroetylenu z perfluoropropylenem (FEP)
Obecność HFP w łańcuchu polimeru zmniejsza skłonność do krystalizacji. Charakteryzuje się doskonałą odpornością chemiczną i właściwościami elektrycznymi podczas pracy w wysokich temperaturach do \( 200^{\circ} C \). Jest ognioodporny i wyróżnia się bardzo dobrą ciągliwością w niskich temperaturach [1]. Kopolimer ten znalazł zastosowanie w elektronice i elektrotechnice do izolacji przewodów pracujących w trudnych warunkach w dużym zakresie temperatur jak również w przemyśle chemicznym do bezpiecznego przechowywania i dystrybucji agresywnych związków chemicznych [2].
Kopolimer tetrafluoroetylenu z etylenem (ETFE)
Kopolimer ETFE ma dużą wytrzymałość na rozciąganie, umiarkowaną sztywność, dużą elastyczność, wyjątkową udarność, dobre ścieranie, odporność i bardzo wysoką odporność na przecięcie. W przeciwieństwie do innych kopolimerów TFE, żywice ETFE mają wysoką odporność na promieniowanie wysokoenergetyczne. Niezmodyfikowane kopolimery etylenu i TFE mają słabą odporność na naprężenia termiczne - pęknięcia, które poważnie ogranicza ich użyteczność [3].
Stosowany jest jako izolacja kabli i przewodów w samochodach oraz wykładziny pomp i zaworów, obudowy baterii litowych. Ze względu na przeźroczystość dla światła widzialnego stosowany do budowy szklarni i innych konstrukcji budowlanych [4]. Stosowany również do produkcji sprzętu biomedycznego i laboratoryjnego, np. elementy respiratorów tlenowych, zawory analizatorów krwi, itp. [5].
Produkowany pod nazwami TEFZEL® [5].
Kopolimery tetrafluoroetylenu z eterami perfluorowanymi (PFA)
W porównaniu z TFE kopolimer ten ma niższą stabilność termiczną i gorsze właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach.
Zastępuje się nim PTFE, gdy potrzebne są wyroby o skomplikowanych kształtach, szczególnie produkowane masowo.
Zastosowanie w elektronice do izolacji przewodów i kabli pracujących w trudnych warunkach w dużym zakresie temperatury [3]. Przewody izolowane PFA pozostają elastyczne w niskiej temperaturze dlatego są stosowane w czujnikach samochodowych, instrumentach medycznych i naukowych, a także w miniaturowych przewodach sygnałowych [6]. W przemyśle chemicznym służy do produkcji węży, rur , przeźroczystych naczyń odpornych na chemikalia [3], [4].
Polichlorotrifluoroetylen (PCTFE)
Kopolimer ten jest mniej stabilny termicznie niż PTFE. Pęcznieje narażony na działanie ciekłego chloru, \( N_2O_4 \) i dymiącego kwasu siarkowego (VI) [3]. Zdolny do wytrzymywania długotrwałych obciążeń mechanicznych co umożliwia zastosowanie go jako materiału konstrukcyjnego. W przeciwieństwie do PTFE posiada doskonałą odporność na pełzanie. Ze względu na temperaturę pracy \( -240^{\circ} C \) do \( +150^{\circ} C \) szczególnie nadaje się do zastosowań kriogenicznych [3], [7]. Jest przezroczysty dla światła widzialnego i IR, a nieprzepuszczalny dla promieniowania gamma [3], [4].
PCTFE znalazł zastosowanie w budowie maszyn, do wyrobu uszczelek, podkładek i pierścieni uszczelniających, izolacje elektryczne do wytwarzania specjalnych kabli dla przemysłu lotniczego. Jest dobrym materiałem na wzierniki. W postaci dyspersji stosowany na powłoki antykorozyjne. Z kopolimeru PCTFE produkuje się opakowania leków i produktów medycznych (blistry do przechowywania beztlenowego) [4], [7].
Kopolimer chlorotrifluoroetylenu z etylenem (ECTFE)
Odporność chemiczna ECTFE jest podobna do PCTFE. Charakteryzuje się dobrą wytrzymałością, małym pełzaniem i dużą odpornością na ścieranie. Grupy etylenowe powodują, że ten kopolimer ma doskonałą udarność. Jest jednym z polimerów najbardziej odpornych na promieniowanie [3], [8].
Z tego kopolimeru wytwarza się włókna o dużej ognioodporności oraz obojętnie chemicznie. Opakowania z tego tworzywa służą do przechowywania żrących chemikaliów. Jest wykorzystywany w reaktorach jądrowych i statkach kosmicznych. Spośród innych fluoropolimerów wyróżnia się wyjątkową gładkością powierzchni, dlatego jest stosowany w środowiskach ultra czystej wody i tam gdzie musi być zachowana czystość [3], [4], [8], [9]. Nazwa handlowa tego kopolimeru to Halar® ECTFE [8], [10].
Polifluorek winylu (PVF)
PVF jest klasyfikowany jako termoplastyczny pomimo, że nie może w stanie czystym być przetwarzany metodami termoplastycznymi, ponieważ jest niestabilny powyżej temperatury topnienia. Można z niego wytwarzać folie przez mieszanie z utajonymi rozpuszczalnikami. Rozpuszczalnik utajony to taka substancja organiczna, o wysokiej temperaturze wrzenia, która nie rozpuszcza polimeru dopóki nie zostanie aktywowana przez ciepło, dodawana w celu obniżenia temperatury wytłaczania [11]. PVF jest nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych poniżej \( 100^{\circ} C \). Powyżej tej temperatury rozpuszcza się w rozpuszczalnikach polarnych, takich jak amidy, ketony, tetrametylomoczniki [4]. Posiada najmniejszą gęstość spośród wszystkich polimerów fluorowych, dzięki czemu można go stosować do wyrobu najlżejszych kształtek. PFV można formować, zgrzewać, sklejać, tłoczyć [3].
Folie z PVF charakteryzują się wyjątkową odpornością na ścieranie, na działanie czynników chemicznych i promieni UV. Jest również wodoodporna i ma właściwości antyadhezyjne. Może być poddawana obróbce dla zwiększenia przyczepności [12].
Jest wykorzystywany [3], [4], [12]:
- do laminowania arkuszy metalu jak i powierzchni niemetalicznych;
- jako pokrycia ochronne lub dekoracyjne na ścianach budynków, dachach;
- do wykańczania wnętrz samolotów;
- do zastosowań fotowoltaicznych ze względu na wysoką przeźroczystość i odporność na promienie słoneczne.
Polifluorek winylu występuje pod nazwą handlową Tedlar® [12].
Polifluorek winylidenu (PVDF)
Otrzymuje się w wyniku polimeryzacji winylidenu. W porównaniu z innymi tworzywami fluorowymi posiada niską gęstość. Charakteryzuje się dobrymi właściwościami chemicznymi, termicznymi i wytrzymałościowymi. Nieodporny na oleum i czynniki sulfonujące w wysokiej temperaturze [3]. Odporny na promieniowanie.
Rurociągi z tego tworzywa wykorzystuje się do odprowadzania odpadów radioaktywnych [3]. Znalazł zastosowanie jako tworzywo konstrukcyjne i wykładzinowe. Wykorzystywany również do instalacji chemicznych z wyższym obciążeniem mechanicznym [13] oraz w bateriach litowych jako spoiwo w składzie elektrod oraz separator [14].
Występuje pod nazwą handlową TECAFLON PVDF [13] i SOLEF [14].
Bibliografia
1. FEP-resins: Chemours, dostęp:18.09.20202. : Fluorinated ethylene propylene, Wikipedia, the free encyclopedia, dostęp:18.09.2020
3. Panszin J. A., Małkiewicz S. G., Dunajewska C. S.: Tworzywa fluorowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1982.
4. : Polymers and Plastics. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH 2016.
5. ETFE resins: Chemours, dostęp:18.09.2020
6. PFA: Galaxy Wire & Cable, dostęp:18.09.2020
7. PCTFE: Polyfluor Plastics, dostęp:18.09.2020
8. Agru: AGRU, dostęp:21.09.2020
9. : ECTFE, Wikipedia, the free encyclopedia, dostęp:21.09.2020
10. Halar: Solvay, dostęp:21.09.2020
11. Jan W. Gooch: Latent Solvent. In: Gooch J. W. (Ed.), Encyclopedic Dictionary of Polymers Gooch, Springer, New York 2011, dostęp:14.12.2020
12. FolePVF: ADDEV Materials, dostęp:21.09.2020
13. PVDF: Ensinger Polska, dostęp:21.09.2020
14. Solef: Solvay, dostęp:21.09.2020