К ст. Фторкаучуки.

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, [—CF ₂—CF ₂—] _n , молекулярная масса 5·10 ⁵—2·10 ⁶, плотность около 2,2 г/см ³(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/м ², или 140—350 кгс/см ², относительным удлинением 250—500%, исключительно высокими диэлектрическими свойствами (тангенс угла диэлектрических потерь при 60 гц— 1 Мгц0,0002—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/см ³(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/м ², или 5000 кгс/см ²(для обожжённых образцов), хорошими диэлектрическими свойствами при низких частотах (тангенс угла диэлектрических потерь при 1 кгц0,024), 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.
     Получают Ф. радикальной полимеризацией или сополимеризацией соответствующих мономеров. Перерабатывают методами, принятыми для термопластов, например литьём под давлением , экструзией , за исключением политетрафторэтилена, который перерабатывают холодным таблетированием порошка под давлением 25—35 Мн/м ², или 250—350 кгс/см ², с последующим спеканием при 360—380°С. Из Ф. получают плёнки, транспортёрные ленты, антифрикционные материалы для подшипников и сальников, работающих без смазки, волокна и ткани, лабораторную посуду, химически стойкие покрытия, металлопласты. Низкомолекулярный политрифторхлорэтилен используют как химически стойкую смазку. Изделия из Ф. применяют в электро- и радиотехнике, авиации и ракетной технике, машиностроении, химической и атомной промышленности, в криогенной технике, пищевой промышленности и медицине.
     В СССР Ф. выпускают под название фторлон: политетрафторэтилен — фторлон-4, политрифторхлорэтилен — фторлон-3, в США — под название тефлон и кель-F соответственно.
     Лит.:Фторполимеры, пер, с англ., М., 1975; Энциклопедия полимеров, т. 3, М., 1977.
      С. В. Соколов.

органической химии . Её развитие было обусловлено потребностями молодой атомной промышленности в материалах, стойких к фторирующему действию UF ₆, который применяется для изотопов разделения урана. Известны фторпроизводные всех типов органических соединений.
     Номенклатура.Положение атома фтора в Ф. с. обозначают согласно правилам номенклатуры органических соединений (см. Номенклатура химическая ). Для построения название полифторзамещённых соединений удобнее пользоваться приставкой «пер». Так, полностью фторировнные углеводороды называются перфторуглеводородами (или фторуглеродами), например CF ₃(CF ₂) ₅CF ₃называется перфторгептаном. Частично фторированные соединения можно рассматривать как производные перфторуглеводородов, например CF ₃CFH (CF ₂) CF ₂H называется 1,6-дигидроперфторгептаном. Очень часто в название Ф. с. сочетание «перфтор» заменяют греческой буквой j; в этом случае, например, перфторэтан называется j-этаном. Для обозначения полностью фторированных углеводородов используют также частицу «фор» (фтор), которую включают в наименование соответствующего углеводорода, например название CF ₄— метфоран, C ₂F ₆— этфоран.
     Методы синтеза.Прямое фторирование, а также присоединение F ₂по двойной связи — радикальные чрезвычайно экзотермические реакции:
   
   (1 ккал/моль= 4,19 кдж/моль)
     Т. к. тепловой эффект фторирования больше, чем разрыва С—С-связей (80—85 ккал/моль), возможна деструкция фторируемых соединений. Во избежание этого необходим эффективный отвод тепла и разбавление смеси реагирующих веществ азотом. Для отвода тепла в реакционное пространство (трубка) вводят медную сетку или медные стружки, покрытые Ag, Co, Ni или др.; на поверхности сетки (стружек) образуются высшие фториды металлов, которые и служат фторирующими агентами, роль фтора при этом сводится, по-видимому, к их регенерации.
     В металлофторидном процессе пары фторируемого вещества, сильно разбавленные азотом, пропускают через трубку с CoF ₃:
    ¹/ ₂(—CH ₂—) + 2CoF _з® ¹/ ₂(—CF ₂—) + HF+ 2CoF ₂+ 46 ккал/моль.
     Образующийся CoF ₃действием фтора при 250°С превращают опять в CoF ₃. Выходы перфторуглеводородов 80—85%.
     Важен метод электрохимического фторирования. Электролитом служит раствор фторируемого вещества в безводном фтористом водороде. В случае неэлектропроводных соединений обычно добавляют KF. Этим методом j-амины, j-окиси и др. Все рассмотренные выше процессы применяются в промышленности.
     Обмен атомов хлора на фтор — важный промышленный метод введения фтора (см. Свартса реакция ); может быть произведён безводным HF или фторидами (например, NH ₄F, KF, CbF ₃Cl ₂, AgF ₂, HgF ₂. Лёгкость обмена зависит от строения хлорсодержащего соединения. Так, хлорангидриды кислот часто легко превращаются во фторангидриды путём растворения их в безводном HF. Атомы Cl в этиленхлоргидрине, хлоруксусной кислоте и её производных легко обмениваются на F при реакции с KF в полярных растворителях (например, этиленгликоле); в моногалогенуглеводородах — лишь действием AgF ₂или HgF ₂при 150°С. Легче замещаются на фтор атомы хлора в соединениях, содержащих трихлорметильную группу. В промышленности для такого обмена применяют обычно растворы SbF ₃или SbF ₃Cl ₂в безводном HF. Этим способом из хлороформа CHCl ₃получают дифторхлорметан, используемый для производства тетрафторэтилена, из CCl ₄— дифтордихлорметан (один из важнейших фреонов ), из C ₂Cl ₆— трифтортрихлорэтан (исходное вещество для производства трифторхлорэтилена).
     Сравнительно легко на фтор обмениваются атомы хлора в гексахлорбензоле (действием KF при 450—530°С); C ₆F ₆и C ₆F ₅Cl при этом получаются с хорошими выходами. Аналогично реагируют и др. полихлорароматические и полихлоргетероциклические соединения.
     Диазометод получения фторароматических соединений основан на образовании борфторида выделяют в твёрдом при нагревании:
   
     Замена кислородсодержащих группировок в различных органических соединениях на фтор при помощи SF ₄(например, в спиртах, альдегидах, кетонах, кислотах):
   
   (R — органический остаток).
     Присоединение безводного фтористого водорода к олефинам, галогенолефинам, окисям, изоцианатам, циклопарафинам и др., например:
   
     Сопряжённое присоединение фтора и др. атомов или групп к соединениям, содержащим кратные связи, легко происходит в избытке безводного HF, например фторнитрование:
   
     Методы получения фторолефинов. Дегалогенирование вицинальных дигалогенполифторалканов металлами (Zn, Mg и др.), например:
   CF ₂Cl — CF ₂Cl + Zn ® CF ₂= CF ₂+ ZnCl ₂.
     Пиролиз политетрафторэтилена, приводящий к образованию перфторпропилена и перфторизобутилена наряду с тетрафторэтиленом, перфторбутиленом, фторциклобутаном и др.:
   [—CF ₂—] _n ® CF ₃F = CF ₂+ (CF ₃) ₂C = CF ₂+ CF ₂= CF ₂+ CF ₃CF ₂CF = CF ₂и др.
     В промышленности этим способом (а также пиролизом тетрафторэтилена) получают перфторпропилен — важный мономер для производства фторкаучуков.
     Пиролиз солей j-карбоновых кислот, например:
   
     Фторированные спирты получают обычными методами синтеза спиртов , например восстановлением эфиров j-карбоновых кислот, фторированных альдегидов и кетонов. Важный промышленный способ их получения — теломеризация тетрафторэтилена метанолом:
    nCF ₂= CF ₂+ CH ₃OH ® Н [—CF2CF2—] _n СН ₂ОН.
     Свойства.Физические свойства. Низшие фторуглероды парафинового ряда (общая формула C _n F _{2 n+2}) — газы, начиная с C ₅— жидкости, высшие — твёрдые воскообразные соединения. Только первые четыре представителя этого ряда кипят несколько выше соответствующих углеводородных аналогов, все остальные — ниже.
     При замещении одного атома водорода в молекуле углеводорода на F температура кипения повышается, но меньше, чем при замене его на хлор. При полной замене атомов водорода на фтор у любых производных углеводородов температуры кипения очень сильно понижаются (см. табл.).
   Сравнение температур кипения некоторых соединений

Формула	t кип, °С	Формула	t кип, °С
CH 3CN	+78	CF 3CN	-64
CH 3NO 2	+102	CF 3NO 2	-31
NC(CH 2) 4CN	+265	NC(CF 2) 4CN	+63
CH 3CH2NH 2	+19	CF 3CF 2NF 2	-34.3
CH 3COCH 3	+56	CF 3COCF 3	+29
	+35		-28

   Фторуглероды — хорошие диэлектрики (удельное электрическое сопротивление около 10 ¹⁴ ом( см; диэлектрическая проницаемость их значительно выше, чем у парафинов. Скорость распространения ультразвука во фторуглеродах необычайно низка (менее 800 м/сек).
     Химические свойства наиболее важных типов Ф. с. Фторуглероды парафинового и алициклических рядов характеризуются необычайно высокими химической инертностью и термостойкостью. Для них известно небольшое число реакций, осуществляемых лишь при высоких температурах. Так, пиролиз перфторэтана начинается около 1000°C, перфторгептана — около 800°C. Фторуглероды не реагируют в обычных условиях и при умеренном нагревании с концентрированными кислотами, сильными окислителями, металлами, щелочами и др.; реакция с металлическим натрием и перекисью натрия начинается при 400°C; Zn, Al, Fe и Sn в этих условиях реагируют очень медленно; Cu, Ag, Hg и некоторые др. в реакцию не вступают.
     Перфторбензол и некоторые др. перфторароматические соединения легко взаимодействуют с нуклеофильными реагентами, например с аммиаком, аминами, алкоголятами, сульфидом натрия и др. При этом после замены одного атома фтора замещается второй, находящийся в пара- положении к первому:
   
     Пентафторхлорбензол образует магнийорганическое соединение C ₆F ₅MgCl, широко используемое в органическом синтезе.
     Перфторолефины, в отличие от олефинов, являющихся нуклеофилами, резко электрофильны. Они легко реагируют с различными нуклеофилами (см. Нуклеофильные и электрофильные реагенты ), причём в зависимости от типа последних образуются продукты присоединения или замещения атома F в винильном ( а) или аллильном ( б) положении на остаток нуклеофила (Nu):
   
     Электрофильные соединения реагируют с фторолефинами значительно труднее, чем с их углеводородными аналогами. Однако фторолефины присоединяют галогены, смешанные галогены, серный ангидрид и др. сильные электрофильные реагенты. Перфторолефины легко вступают в радикальные реакции, например
   CF ₂= CF ₂+ N ₂O ₄® CF ₂NO ₂— CF ₂NO ₂+ CF ₂NO ₂— CF ₂ONO,
   легко полимеризуются и сополимеризуются (см. Фторопласты , Фторкаучуки ). При окислении j-олефинов в щелочной среде образуются j-окиси (см. ниже).
     Монофторметанол — нестойкая жидкость, t _kип51°C; ди- и трифторметанолы не получены, но известны производные трифторметанола: трифторметилгипофторит CF ₃OF — газ, t _kип— 95°C, и алкоголяты CF ₃OK и CF ₃OCs. Фторзамещённые спирты (b-, g-, но не a-) — устойчивые, легко перегоняющиеся жидкости. Кислотные свойства спиртов усиливаются по мере накопления атомов фтора.
     С увеличением содержания фтора в молекулах альдегидов и кетонов электрофильность карбонильного атома углерода резко усиливается. Перфторальдегиды и перфторкетоны, подобно хлоралю, образуют стойкие геминальные диолы, например CF ₃—CH (OH) ₂, CF ₃—C (OH) ₂—CF ₃, и полуацетали; легче, чем их углеводородные аналоги, присоединяют NH ₃, HCN, NH ₂OH и др. нуклеофильные реагенты; легко подвергаются распаду с образованием фтороформа, например:
   CF ₃COCF ₃+ NaOH ® CF ₃H + CF ₃COONa.
     Частично фторированные кетоны и альдегиды характеризуются высоким содержанием енольных форм (см. Таутомерия ), склонных к образованию внутрикомплексных соединений; это свойство их используется для разделения редких и рассеянных элементов, например с помощью теноилтрифторацетона выделяют и очищают Be, Со, Hf, Zr, Ас, а также радиоактивные изотопы, образующиеся в ядерном реакторе.
     Фторзамещённые карбоновые кислоты сильнее незамещённых и соответствующих хлорзамещённых кислот. Однако n-фторбензойная кислота слабее хлорбензойной вследствие большей способности атома F к сопряжению.
   
     Под влиянием третичных аминов или ионов фтора j-окиси легко изомеризуются, а также полимеризуются, образуя исключительно стойкие к действию агрессивных сред масла.
     Первичные и вторичные перфторалкиламины типа CF ₃NH ₂и (CF ₃) ₂NH малоустойчивы, третичные — исключительно стойки к действию самых агрессивных сред; они лишены основных свойств вследствие сильного снижения электронной плотности на атоме азота.
   
     Разнообразные органические соединения, несущие группы — NF ₂, являются сильными окислителями.
     Фторнитрозосоединения типа R _FN = O устойчивы; в отличие от водородных аналогов, окрашены в интенсивно-синий цвет, например трифторнитрозометан — синий газ, t _kип— 84°C. При сополимеризации последнего с тетрафторэтиленом получается один из наиболее химически стойких фторкаучуков, т. н. нитрозокаучук.
     Из Ф. с., содержащих серу, известны, например, фтормеркаптаны, сульфиды, ди- и полисульфиды, сульфоокиси, сульфоны, сульфоновые кислоты и их производные; промышленное применение нашли перфторсульфокислоты, в частности трифторметансульфокислота , и дифтортиофосген CF ₂S (в синтезе эластомеров).
     Из фторалкильных соединений металлов и металлоидов наибольшее значение имеют соединения с Li, Mg, Hg, Si; сравнительно хорошо изучены соединения с Р, As, Sb. Перфтордиметилртуть (CF ₃) ₂Hg резко отличается от обычных ртутьорганических соединений. Это бесцветное кристаллическое вещество, t _пл161°C, хорошо растворимо в воде; в отличие от (CH ₃) ₂Hg, практически не алкилирует. Диперфторвинилртуть — хороший перфторвинилирующий агент. Из соединений кремния наибольшее значение имеет CF ₃CH ₂CH ₂SiCl ₂((CH ₃), применяемый для производства термостойкого фторсилоксанового эластомера (см. Кремнийорганические каучуки ).
      Применение.Ф. с. широко применяются во всех областях техники с её экстремальными условиями эксплуатации. Ф. с. используют для получения фторопластов, превосходящих благородные металлы по устойчивости к действию агрессивных сред; термостойких фторкаучуков; антикоррозионных покрытий; как негорючие, термостойкие и неокисляющиеся смазочные масла и гидравлические жидкости; поверхностно-активные и пламягасящие вещества, пропелленты и хладагенты (см. Фреоны ). Трифторуксусная кислота и её ангидрид применяются как промоторы этерификации; трифторнадуксусная кислота — специфический и удобный окислитель. В медицине Ф. с. применяют как лекарственные препараты и средства для наркоза (см. Фторотан ), как материалы для изготовления искусственных кровеносных сосудов, клапанов для сердца. Кроме того, на примере Ф. с. изучены фундаментальные вопросы теории: природа водородной связи, вандерваальсовы силы, механизмы реакций и др.
     Лит.:Кнунянц И. Л., Фокин А. В., Покорение неприступного элемента, М., 1963; Кнунянц И. Л., Сокольский Г. А., Электрохимическое фторирование, в кн.: Реакции и методы исследования органических соединений, кн. 6, М., 1957; Шеппард У., Шартс К., органическая химия фтора, пер. с англ., М., 1972; Успехи химии фтора, пер. с англ., т. 1—4, Л., 1964—70; Fluorine chemistry reviews, ed. P. Tarrant, v. 1—7, N. Y. — [a. o.], 1967—74; Chambers R. D., Fluorine in organic chemistry, N. Y. — [a. o.], 1973.
      И. Л. Кнунянц.