Фторопласты - Пашнин Ю.А.
Скачать (прямая ссылка):
35U 2 • 103(2 • 105) 2,165 64 14,7 (147) 167
350 5- 105 (5- 107) 2,188 66 17,9 (179) 15
степ1ньюеНкпиГя0иТН0СТИ В знач>ительной степени определяется степенью кристалличности, которая с увеличением дозы
45
возрастает [67]. При больших дозах степень кристалличности сначала повышается, затем начинает падать (рис. 11.8) [68].
Наиболее частые продукты распада при радиолизе ПТФЭ фториды металлов, SiF4, COF2, С02, СО, CF4 и другие предельные фторуглероды, а также соединения с двойными связями и карбоксильными группами. При облучении у-лучами (60Со) и быстрыми электронами образуются радикалы, в дальнейшем при облучении под вакуумом в молекулах возникают двойные сопряженные связи [69, с. 295]. В случае облучения на воздухе происходит взаимодействие радикалов с кислородом и парами воды, что приводит к появлению гидроксильных, карбонильных,
92г
V?
\0
Лоза излучения,МЪж/кг Нагрузка, МПа
, Рис. II. 8. Зависимость степени кристалличности ПТФЭ (по данным рентгено-структурного анализа) от дозы излучения.
Рис, II 9. Зависимость динамического коэффициента трения ПТФЭ ненапол-ненного (1) и наполненного 25% стекловолокна (2) от нагрузки при скорости трения 0,6 (/) и 3,0 м/мин (2).
карбоксильных и фторангидридных групп. Так как при облучении быстрыми электронами скорость образования свободных радикалов значительно превосходит скорость поглощения кислорода и воды из воздуха, то в основном в молекулярных цепях появляются двойные связи. При у-облучении 60Со скорости возникновения радикалов и поглощения кислорода из воды примерно одинаковы, и поэтому возникают кислородсодержащие группы и группы СН.
Наблюдаемые изменения механических свойств, рассмотренные выше, показывают, что при облучении в вакууме ПТФЭ хотя и менее стабилен, чем такие полимеры, как полистирол и полиэтилен, но все же обладает достаточной радиационной стойкостью при умеренных дозах излучения. Однако при длительных испытаниях, моделирующих пребывание в космосе в течение 20 лет, ПТФЭ утратил все полезные свойства [70].
Химическая стойкость. ПТФЭ обладает уникальной химической стойкостью к большинству агрессивных сред. Это связано с высокой прочностью связи С—F, которая является наибольшей из всех известных в органической химии связей углеро-
да с элементами. Большой размер атома фтора и спиральное расположение атомов фтора вокруг углеродной цепи делают недоступными для атаки химическими реагентами связи С—С. Симметричное расположение атомов фтора наряду с вышеуказанными особенностями строения молекулы ПТФЭ определяют малые межмолекулярные силы, нерастворимость во всех растворителях и низкие адгезионные свойства ПТФЭ к другим материалам.
ПТФЭ можно эксплуатировать в агрессивных средах при температурах от —269 до 260°С, причем верхний предел определяется не потерей стойкости к агрессивным средам, а снижением физико-механических свойств. При температуре выше 300 °С ПТФЭ набухает в некоторых веществах, что объясняется заполнением пор, всегда имеющихся в образцах ПТФЭ.
ПТФЭ не выдерживает лишь воздействие расплавленных и растворенных щелочных металлов, трехфтористого хлора, газообразного фтора при 150°С и выше или при повышенном давлении. В последнее время стало известно, что при 400 °С и выше ПТФЭ может бурно реагировать с такими металлами, как А1, Mg, Ti и др., поскольку энергия связи фтора с этими элементами значительно превышает прочность связи С—F [71]. Смеси ПТФЭ, например, с А1 или Mg могут использоваться в качестве пирофорных материалов (запальные шнуры, пластины). Для получения таких смесей используются тонкие порошки (размер частиц 10—200 мкм) компонентов.
По горючести ПТФЭ относится к группе трудносгораемых материалов. При комнатной температуре ПТФЭ практически не горит даже в среде кислорода при температурах до 230°С.
Поверхностные свойства. Поверхностная энергия ПТФЭ — одна из самых низких для всех известных твердых тел. Это объясняется строением молекул ПТФЭ, а также низким межмолекулярным взаимодействием и определяет многие свойства полимера, такие, как смачиваемость, адгезионную способность, коэффициент трения.
Смачиваемость ПТФЭ водой и органическими жидкостями очень низкая. Ниже приведены значения критического поверхностного натяжения смачивания ус для некоторых полимеров [59, с. 362]:
Yc. дин/см
или мН/м
Поли-1,1-дигидроперфтороктилакрилат........ 10,4
Поли-1,1-дигидроперфтороктилметакрилат...... 10,6
Поли-1,1,9-тригидроперфторнонилакрилат....... 13,0
Политетрафторэтилен................ 18,5
Политрифторэтилен................. 22
Поливинилиденфторид................ 25
Поливинилфторид.................. 28
Политрифторхлорэтилен............... 31
Полиэтилен..................... 31
Полистирол.......¦.............. 33—35
Мочевиноформальдегидная смола........... 61
47
Оказалось, что чем выше значение ус, тем больше адгезионная способность и коэффициент трения. ПТФЭ имеет наиболее низкий коэффициент трения (j.iTp = 0,05). Такое низкое значение р для ПТФЭ действительно только при малой скорости в начальной стадии трения. При высокой скорости и для приработавшейся поверхности ПТФЭ коэффициент возрастает в 2— 3 раза.
