ФКМ

Материал

FKM — это семейство фторэластомерных материалов на основе фторуглеродов, определенных международным стандартом ASTM D1418, ^[1] и стандартом ISO 1629 . ^[2] Его обычно называют фторкаучуком или фторкаучуком . FKM — это аббревиатура от Fluorine Kautschuk Material. ^[3] Все FKM содержат винилиденфторид в качестве общего мономера , к которому добавляются другие другие мономеры для определенных типов и функциональных возможностей, подходящие для желаемого применения.

Первоначально разработанные компанией DuPont (под торговой маркой Viton, ныне принадлежащей Chemours ), сегодня FKM также производятся многими другими компаниями, в том числе: Daikin (Dai-El), ^[4] 3M (Dyneon), ^[5] Solvay SA ( Tecnoflon), ^[6] HaloPolymer (Elaftor), ^[7] Gujarat Fluorochemicals (Fluonox), ^[8] и нескольких китайских производителей. Фторэластомеры дороже, чем эластомеры из неопрена или нитрилового каучука . Они обеспечивают дополнительную термо- и химическую стойкость. ^[9] ФКМ можно разделить на разные классы на основе их химического состава, содержания фтора или механизма сшивки .

Типы

По химическому составу ФКМ можно разделить на следующие виды:

• FKM типа 1 состоят из винилиденфторида (VDF) и гексафторпропилена (HFP). Сополимеры — это стандартный тип ФКМ, показывающий хорошие общие характеристики. Содержание фтора в них составляет примерно 66 весовых процентов.
• FKM типа 2 состоят из VDF, HFP и тетрафторэтилена (TFE). Терполимеры имеют более высокое содержание фтора по сравнению с сополимерами (обычно от 68 до 69 весовых процентов фтора), что приводит к лучшей химической и термостойкости. Остаточная компрессия и гибкость при низких температурах могут отрицательно повлиять на это.
• FKM типа 3 состоят из VDF, TFE и перфторметилвинилового эфира (PMVE). Добавление PMVE обеспечивает лучшую гибкость при низких температурах по сравнению с сополимерами и терполимерами . Обычно содержание фтора в ФКМ типа 3 составляет от 62 до 68 массовых процентов.
• ФКМ типа 4 состоят из пропилена , ТФЭ и ВДФ. В то время как сопротивление основания увеличивается в ФКМ типа 4, их свойства набухания, особенно в углеводородах , ухудшаются. Обычно они имеют содержание фтора около 67 весовых процентов.
• FKM типа 5 состоят из VDF, HFP, TFE, PMVE и этилена . Известен своей щелочной стойкостью и устойчивостью к высоким температурам к сероводороду . ^[10]

Механизмы перекрестных связей

Существует три установленных механизма сшивки, используемых в процессе отверждения FKM.

• Диаминовая сшивка с использованием блокированного диамина. В присутствии основной (щелочной) среды ВДФ подвержен дегидрофторированию , что делает возможным присоединение диамина к полимерной цепи. Обычно оксид магния используется для нейтрализации образующейся плавиковой кислоты и ее перегруппировки во фторид магния и воду. Хотя сегодня диаминовая вулканизация используется редко, она обеспечивает превосходные свойства соединения резины с металлом по сравнению с другими механизмами сшивки. Способность диамина к гидратации делает диаминовую сшивку уязвимой в водных средах.
• Ионная сшивка ( дигидроксисшивка ) стала следующим шагом в отверждении ФКМ. Сегодня это наиболее распространенный химический метод сшивки, используемый для FKM. Он обеспечивает превосходную термостойкость, улучшенную гидролитическую стабильность и лучшую остаточную деформацию при сжатии, чем отверждение диамином. В отличие от отверждения диамина, ионный механизм представляет собой не механизм присоединения, а ароматическое нуклеофильное замещение . Дигидроксиароматические соединения используются в качестве сшивающего агента, а четвертичные фосфониевые соли обычно используются для ускорения процесса отверждения.
• Пероксидная сшивка была первоначально разработана для FKM типа 3, содержащих PMVE, поскольку диаминовые и бисфенольные сшивающие системы могут привести к расщеплению основной цепи полимера, содержащей PMVE. В то время как диаминовая и бисфенольная сшивка представляют собой ионные реакции , пероксидная сшивка представляет собой свободнорадикальный механизм. Хотя пероксидные сшивки не так термически стабильны, как бисфенольные сшивки, они обычно являются предпочтительной системой в водных средах и средах с неводными электролитами .

Характеристики

Фторэластомеры обеспечивают превосходную устойчивость к высоким температурам (до 500°F или 260°C ^[11] ) и агрессивным жидкостям по сравнению с другими эластомерами , сочетая при этом наиболее эффективную устойчивость ко многим видам химикатов и жидкостей, таких как масло, дизельное топливо , смесь этанола . или жидкости организма. ^[4]

Характеристики фторэластомеров в агрессивных химикатах зависят от природы базового полимера и ингредиентов смеси, используемых для формования конечных продуктов (например, уплотнительных колец ). Некоторые составы обычно совместимы с углеводородами , но несовместимы с кетонами , такими как ацетон и метилэтилкетон , сложными растворителями, такими как этилацетат , аминами и органическими кислотами, такими как уксусная кислота .

Их легко отличить от многих других эластомеров из-за их высокой плотности , превышающей 1800 кг/м ³ , что значительно выше, чем у большинства типов резины. ^{[12] [13] [14]}

Приложения

Благодаря своим выдающимся характеристикам они находят применение в ряде секторов, в том числе в следующих:

• Химический процесс и нефтепереработка , где они используются для изготовления уплотнений, насосов, прокладок и т. д. из-за их устойчивости к химическим веществам;
• Приборы для анализа и обработки: сепараторы, диафрагмы, цилиндрические фитинги, обручи, прокладки и т.д.
• Производство полупроводников ;
• Пищевая и фармацевтическая продукция из-за низкой степени разложения также при контакте с жидкостями;
• Авиация и аэрокосмическая промышленность : высокие рабочие температуры и большая высота требуют превосходной термостойкости и устойчивости к низким температурам. ^[4]

Они подходят для производства носимых устройств благодаря низкому износу и обесцвечиванию даже в течение длительного срока службы при контакте с кожными жирами и частом воздействии света, гарантируя при этом высокий комфорт и устойчивость к пятнам; ^[15]

Автомобильная промышленность представляет собой их основной сектор применения, где постоянное стремление к повышению эффективности подталкивает производителей к использованию высокоэффективных материалов. ^[16] Примером могут служить уплотнительные кольца из FKM, используемые в качестве модернизации оригинальных неопреновых уплотнений на трубках толкателей Corvair, которые изнашивались под воздействием высокой температуры, выделяемой двигателем, что приводило к утечке масла. Трубки или шланги с футеровкой из FKM обычно рекомендуются в автомобильном и другом транспортном топливе, когда требуются высокие концентрации биодизельного топлива. Исследования показывают, что типы B и F (FKM-GBL-S и FKM-GF-S) более устойчивы к кислому биодизелю. (Это потому, что биодизельное топливо нестабильно и ^{окисляется . )}

Уплотнительные кольца FKM уже некоторое время безопасно используются дайверами при подводном плавании с использованием газовых смесей, называемых найтроксом . FKM используются потому, что у них меньшая вероятность возгорания, даже несмотря на повышенное содержание кислорода в найтроксе. Они также менее подвержены гниению в условиях повышенного содержания кислорода.

Хотя эти материалы имеют широкий спектр применения, их стоимость непомерно высока по сравнению с другими типами эластомеров, а это означает, что их использование должно быть оправдано необходимостью обеспечения выдающихся характеристик (как в аэрокосмическом секторе) и нецелесообразно для недорогих продуктов. .

Перчатки из FKM/бутила обладают высокой непроницаемостью для многих сильных органических растворителей, которые могут разрушить или проникнуть в обычно используемые перчатки (например, изготовленные из нитрила ).

Меры предосторожности

При высоких температурах или при пожаре фторэластомеры разлагаются и могут выделять фтористый водород . С любыми остатками необходимо обращаться, используя защитное оборудование.

Смотрите также

• Магний/Тефлон/Витон
• ФФКМ , перфторэластомеры
• FEPM, эластомеры тетрафторэтилена и пропилена.
• ПВДФ , поливинилиденфторид

Рекомендации

1. «ASTM D1418 - 21 Стандартная практика для каучука и резиновых латексов - Номенклатура» . www.astm.org . Проверено 20 июня 2021 г.
2. «ISO 1629:2013». ИСО . Проверено 20 июня 2021 г.
3. Шустер, Йенс; Лутц, Йоханнес; Шайк, Юсуф-паша; Ядавалли, Венкат Редди (01 октября 2022 г.). «Переработка фторуглеродных эластомеров – обзор». Передовые промышленные и инженерные исследования полимеров . Переработка резины. 5 (4): 248–254. дои : 10.1016/j.aiepr.2022.08.002 . ISSN  2542-5048. S2CID  251658624.
4. «Фторэластомеры». DaikinChemicals.com . Осака: Daikin Global . 2021 . Проверено 5 марта 2021 г.
5. «Фторполимеры 3М» . Проверено 20 июня 2021 г.
6. "Технофлон ФКМ и ПФР ФКМ" . Solvay.com . Брюссель: Solvay SA 2021 . Проверено 5 марта 2021 г.
7. «Фторэластомеры (FKM и FFKM)» . HaloPolymer.com . Москва: ГалоПолимер. 2021 . Проверено 5 марта 2021 г.
8. "Флуонокс ФКМ" . Fluonox.co.in . Панчмахал, Индия: Gujarat Fluorochemicals Ltd. (GFL). 2021 . Проверено 5 марта 2021 г.
9. Шустер, Йенс; Лутц, Йоханнес; Шайк, Юсуф-паша; Ядавалли, Венкат Редди (01 октября 2022 г.). «Переработка фторуглеродных эластомеров – обзор». Передовые промышленные и инженерные исследования полимеров . Переработка резины. 5 (4): 248–254. дои : 10.1016/j.aiepr.2022.08.002 . ISSN  2542-5048. S2CID  251658624.
10. «Базостойкая технология FKM в нефтепромысловых уплотнениях» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 июля 2011 года . Проверено 16 июля 2009 г.
11. «Фторэластомерные полимеры от Precision Associates». Прецизион Ассошиэйтс, Инк . Проверено 20 июня 2021 г.
12. «Свойства и характеристики — уретаны/каучуки | MISUMI США: поставка промышленных конфигурируемых компонентов» . us.misumi-ec.com . Проверено 20 июня 2021 г.
13. «Применение и классификация тефлона».
14. «Плотность твердых материалов» . Проверено 20 июня 2021 г.
15. «Удовлетворение спроса потребителей на носимые устройства с помощью фторэластомеров» . www.viton.com . Проверено 20 июня 2021 г.
16. Герц, Дэн младший. «Разработка фторэластомеров» (PDF) . ТЮЛЕНКИ ВОСТОЧНЫЕ . Проверено 20 июня 2021 г.

• Герц, Дэниел Л. младший (2001). «Фторсодержащие эластомеры» (PDF) . Разработка фторэластомеров . Ред-Бэнк, Нью-Джерси: Силс Восточный.
• «Резиновые смеси FKM: преимущества FKM». PolyComp.nl . Ворден, Нидерланды: Polycomp BV 2021 . Проверено 5 марта 2021 г.Обзор различных типов и их применения.

Внешние ссылки

• Свойства эластомеров - Список химической стойкости (PDF; 0,6 MB)
• Проектирование с использованием фторэластомеров (PDF; 0,8 МБ)
• Лист витоновой резины – подробное руководство