Файл: Парнов Е.И. Неуязвимые материалы.pdf

лочей, самые сильные окислители — не оказы­ вают на фторопласт-4 никакого действия даже при высоких температурах.

Ученые перепробовали самые различные соединения, но все было тщетно. Фторопласт

22

оставался неуязвимым. Лишь при высоких тем­ пературах он поддавался действию расплав­ ленных щелочных металлов (натрия, калия, лития) и фтора. Но, несмотря на это, в каче­ стве уплотнительных материалов в аппарату­ ре, работающей с фтором, применяют именно фторопласт-4. И никакой неувязки здесь нет. Из всех известных человеку материалов самым устойчивым к действию фтора оказался всегаки фторопласт!

Образец фторопласта-4 погружали в сосуд с водой. Проходили дни, недели, месяцы. Но каждый раз, когда ученые помещали образец на чашки аналитических весов, вес его оставал­ ся неизменным. Это означало, что фторопласт абсолютно не смачивается и не набухает вводе. Более того, неизвестен ни один растворитель, в том числе и среди фторированных органиче­ ских веществ, в котором фторопласт-4 хотя бы набухал!

Трудно придумать лучшую изоляцию для подводных кабелей. Вблизи такого кабеля мо­ жет даже произойти подводное извержение вулкана и закипеть вода, а он останется невре­ димым. Ничто ему не страшно: ни механиче­ ские повреждения, ни микробы, ни водоросли. Даже ракушки, которые в изобилии покры­ вают днища океанских пароходов, не смогут поселиться на вечно новой, сверкающей по­ верхности неуязвимой пластмассы.

Заслуженной славой пользуется фторо­ пласт и у работников электро- и радиотехниче­ ской промышленности. Его исключительно вы­ сокие диэлектрические свойства не зависят ни от температуры, ни от частоты тока.

23

Из фторопласта-4 прессуют всевозможные пластины, диски, кольца и цилиндры — это все изоляторы. Из него прокатывают тонкие плен­ ки, которые можно использовать в качестве изоляции катушек, конденсаторов, пазов элек­ трических машин.

Газообразные фтороуглероды тоже прекра­ сные диэлектрики, поэтому их все шире ис­ пользуют в качестве наполнителей в высоко­ вольтных трубках. И недаром, потому что по своей химической инертности они не уступают даже благородным газам (неону, аргону идр.).

Вряд ли какой другой материал может со­ ставить конкуренцию фторопласту-4 еще в од­ ной области, о которой говорят незаслуженно мало. Более того, эту область считают при­ кладной, второстепенной, а ведь без нее была бы просто невозможна современная техника. Это всевозможные уплотнительные элементы: прокладки, сальниковые набивки, манжеты, седла, клапаны, сильфоны и т. д.

Широко используют и фторопластовые сильфоны. Они выступают в роли уплотняю­ щих узлов в насосах и вентилях или как само­ стоятельные детали в сильфонных насосах — цилиндры, поршни.

Проведенные испытания показали, что не­ большой сильфон диаметром 62 мм, при тол­ щине стенки всего 1 мм выдерживает внутрен­ нее давление 10 атм. и свыше 500 тыс. сжатий и растяжений. Если при этом напомнить, что фторопласту не страшна коррозия и любая ки­ слота или щелочь неспособна оставить на нем какого-нибудь следа, то, не претендуя на роль пророка, можно предвидеть, какую революцию

24

вызовет этот неуязвимый материал в ближай­ шие годы.

Все решительней вторгается фторопласт в химическую лабораторию. Образно говоря, он хочет поскорее отблагодарить тех, кто дал ему жизнь. Трубы, гибкие шланги, тонкостенные стаканы, реакторы, вентили, краны, клапаны, мембраны, насосы, вставки аккумуляторных баков — вот далеко не полный перечень пред­ метов, где необходим фторопласт, а иногда просто незаменим.

Ведь не следует забывать, что химикам приходится иметь дело с самыми агрессивны­ ми средами, без ограничения концентраций и температур. А здесь возможности фторопла­ стов почти безграничны. И можно с уверенно­ стью сказать, что замечательное творение хи­ миков — фторопласт позволит расширить обла­ сти химического эксперимента и заводской практики.

Из фторопласта может быть изготовлен ма­ териал любой пористости. Он позволяет полу­ чить различные по свойствам материалы — от кожеподобных и гибких с небольшим количе­ ством пор, до рыхлых и мягких масс с объем­ ным весом около 0,6 г/см3.

Из таких пористых материалов можно из­ готовить идеальные пластины для фильтров. Такие пластины в сущности можно даже не промывать, они пригодны для работы в любых условиях. Это вечные пластины, которые не нужно будет менять.

В настоящее время в качестве антикорро­ зийной оболочки в кабелях широко исполь­ зуется дешевый и доступный поливинилхло-

25

ридный пластикат. Всего 1 т пластиката по­ зволяет заменить 4 т свинца. А пластики на основе фтора по своим диэлектрическим свой­ ствам превосходят даже поливинилхлорид. Там же, где дело касается токов высокой ча­ стоты, они просто незаменимы- -

26

Есть еще одна область применения фторо­ пластов — трубы.

Трубы из фторопласта не подвержены кор­ розии, им не угрожает разрыв при замерзании. Они прочнее стальных. При толщине стенки всего в 1,5 мм фторопластовая труба легко вы­ держивает внутреннее давление в 15 атм. Та­ кие трубы можно использовать для транспор­ тировки особо агрессивных жидкостей.

Фторопласт-3 отличается от фторопласта-4 тем, что его получают путем полимеризации трифторхлорэтилена, в молекуле которого, кроме атомов фтора, есть и один атом хлора. По химической стойкости фторопласт-3 не­ сколько уступает фторопласту-4 и температур­ ный интервал у него уже. В отличие от фто- ропласта-4 он при повышенной температуре растворяется в некоторых органических веще­ ствах. На первый взгляд это можно расценить как недостаток. Действительно, зачем произ­ водить фторопласт-3, который растворяется в некоторых веществах, когда уже есть фторо­ пласт-4, который ни в чем не растворяется?

Но это не так. В некоторых случаях раст­ воримость веществ не является недостатком, а наоборот, ценным практическим свойством. Ра­ створимость фторопласта-3 позволяет полу­ чать из него суспензии.

Фторопласт-3 в виде суспензий может быть применен для получения электроизоляционных покрытий на проводах. Его можно нанести на неглазурованный фарфор, керамику, и они не будут смачиваться водой. Это позволит исполь­ зовать их в очень влажной атмосфере.

Технология нанесения фторопластовых по-

27

крытий на любое изделие очень проста. Сус­ пензию фторопласта-3 наносят на предмет, а когда растворитель испарится, то образуется тонкая рыхлая пленка фторопласта. Затем из­ делие нагревают, и суспензия превращается в прочную неуязвимую пленку, которая защитит предмет от любых воздействий внешней среды.

Такие пленки, например, дают возмож^ ность значительно улучшить качества совре­ менных конденсаторов, которые смогут рабо­ тать даже при температуре +125°.

Некоторые свойства, присущие фторопла­ стам, могли бы сделать их незаменимыми во многих областях науки и техники.

Но есть у фторопласта и одно неприятное свойство, которое часто (кстати, совершенно неправильно) называют «хладотекучестью». Оно выражается в том, что материал под дей­ ствием нагрузок начинает как бы течь уже при температурах более низких, чем точка плавле­ ния.

Неудачи, связанные с применением фторо- пласта-4, встречались при попытках увеличить рабочие температуры приборов или механиз­ мов путем простой замены менее теплостойко­ го материала на фторопласт. Причем особые свойства фторопласта не учитывали, да и кон­ струкцию механизма не изменяли. А потом удивлялись: почему фторопластовая деталь раздавливается и прорезывается? И вместо то­ го, чтобы тщательно изучать причины неудачи, какой-нибудь горе-конструктор жаловался на химиков и требовал от них «фторопласт-4 без хладотекучести». А такое свойство фторопла-

28

сту-4 придать нельзя без того, чтобы не ухуд­ шить его другие свойства.

Во многих случаях хладотекучесть фторо­ пласта-4 можно как бы обойти стороной. Нуж­ но только найти правильное конструктивное решение, учитывающее особые свойства этого замечательного материала.

Есть и еще недостатки у неуязвимых. В от­ личие от других пластмасс они очень капризны во время изготовления из них деталей. Тре­ буется точное соблюдение довольно сложных режимов спекания, прессования и охлаждения отпрессованных изделий. Из фторопласта с огромным трудом удается сделать достаточно прочные детали сложной формы. Приходится прибегать к такому несовершенному (с точки зрения современных' методов переработки пластмасс) методу, как обработка на метал­ лорежущих станках.

Фторопласты за их неуязвимость иногда называют «пластмассовой платиной». Но это определение в какой-то степени характеризует их с еще одной стороны: фторопласты — одни из самых дорогих пластмасс. Поэтому некото­ рые нарисованные нами картины их примене­ ния на сегодняшний день скорее могут быть оценены как смесь научной фантастики и пред­ видимого будущего. Но все-таки будущее при­ надлежит неуязвимым!

За последние несколько лет почти в сто раз возросло применение таких металлов, как ти­ тан, ванадий, вольфрам, молибден, ниобий. И это не удивительно! Век железа переживает часы заката. Человечеству нужны новые, об­ ладающие замечательными, подчас уникаль-

29

ными свойствами материалы. Поэтому и растет применение представителей семейств «благо­ родных», прочных и тугоплавких, несмотря на их высокую стоимость.

Да и ученые непрерывно работают над про­ блемой удешевления дефицитных материалов. А пластмассы в этом отношении куда более плодотворная почва, чем сплавы. На очереди дня — создание новых дешевых фторопластов.

И если на сегодня многие из описываемых здесь путей использования фторопластов нель­ зя осуществить в полной мере, то несомненно настанет время, когда неуязвимые из дефи­ цитного материала превратятся в рядовой!

ЧУДЕСНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК

Чуть больше столетия прошло с того дня, когда был открыт железобетон. Мы не мыслим себе сейчас нашу жизнь без этого самого рас­ пространенного строительного материала. Союз металла и бетона породил замечательный материал для строительства современных го­ родов. Стальная арматура позволяет железо­ бетону прекрасно работать на растяжение и из­ гиб, а сжимающим нагрузкам бетон противо­ стоит уже сам по себе.

Но железобетон не вечен. Вернее, недоста­ точно долговечен. Ведь еще до того, как сам бетон потеряет свои качества, может погиб­ нуть стальная арматура. Просто проржаветь.

В ленинградском филиале Академии строи­ тельства и архитектуры СССР сделали такой опыт. Влили в воду особую эмульсию, которая

30

после испарения дает тончайшие пластмассо­ вые пленки. Потом в эту же воду добавили це­ мент и песок. После схватывания цемента смесь, вернее изготовленные из нее кирпичики, просушили. И родилось новое качество. Пласт­ массовая пленка сделала чудо. Она повысила сопротивление на растяжение полученного бе­ тона в два раза. Такой бетон работал почти , как железобетон. Кроме того, новый бетон сде­ лался практически водонепроницаемым.

Так пластмасса заявила о своем соперни­ честве с железной арматурой. И возможно, в недалеком будущем вместо обычного сейчас слова «железобетон» будут употреблять дру­ гое— «полимеробетон». Но для этого нужно прежде всего создать эффективные и дешевые эмульсии.

Исключительная химическая стойкость и высокие диэлектрические свойства фторопла­ стов делают весьма желательным использова­ ние их для получения покрытий и пленок. И это оказалось возможным благодаря суспен­ зиям.

Что представляют собой такие суспензии? Это взвеси сильно измельченного нераствори­ мого и ненабухающего полимера в органиче­ ских жидкостях. Эти жидкости быстро испа­ ряются после нанесения суспензии, оставляя на поверхности предмета только мелкие ча­ стички полимера. Но этого еще мало для та­ кого полимера, как фторопласт. Ведь частички фторопласта, только что нанесенные на поверх­ ность, не обладают еще ни прочностью, ни не­ проницаемостью. Их нужно сплавить. Лишь после этого может получиться пленка, которая

31