El cautxú de fluor (FKM) es refereix a un elastòmer de polímer sintètic que conté àtoms de fluor en els àtoms de carboni de la cadena principal o de la cadena lateral. Té una excel·lent resistència a les altes temperatures, alta estabilitat química, resistència a la intempèrie, resistència a l'oxidació, resistència a l'oli i molt baixa transpirabilitat. A la indústria militar, FKM s'utilitza principalment en segells, canonades d'oli i cobertes de línies elèctriques per a vehicles aeroespacials, d'aviació i llançament, satèl·lits, avions de combat, nous tancs, etc. És un material clau insubstituïble en la indústria de defensa nacional d'avantguarda. .
El 1957, DuPont va desenvolupar el primer FKM per tal de complir amb els alts requisits de rendiment de segellat a la indústria aeroespacial. Per tal de proporcionar una millor estabilitat tèrmica i resistència als dissolvents, el 1959 es va desenvolupar el fluoroelastòmer terpolímer que conté tetrafluoroetilè (TFE). Actualment, les marques FKM més comunes al món inclouen: Chemours' Viton®, Solvay's Tecnoflon®, 3M's Dyneon™ i Daikin's DAI -EL™.
1. Breu història del desenvolupament del fluorocautxú
Des del descobriment del policlorotrifluoroetilè i el politetrafluoroetilè, la gent s'ha adonat que els fluoropolímers tenen una excel·lent resistència a les altes temperatures i una inercia química, i el politetrafluoroetilè s'ha convertit en la indústria de fluoropolímers més gran. Tanmateix, a causa de les característiques de rendiment del propi plàstic, encara té defectes importants com a material de segellat i hi ha una necessitat urgent d'un material de segellat de fluoroelastòmer.
El cautxú fluorat més antic va ser el poli-2-fluoro-1,3-butadiè i el seu copolímer amb estirè, propilè, etc., que va ser produït per prova per DuPont als Estats Units el 1948. El seu El rendiment no és millor que el del cautxú de cloropré i del cautxú de butadiè. , i és car i no té valor industrial real. A finals de la dècada de 1950, l'empresa nord-americana Thiokol va desenvolupar un fluorocautxú nitrós binari amb un bon rendiment a baixa temperatura i resistència als oxidants forts. Des de llavors, el fluorocautxú ha entrat en aplicacions industrials pràctiques.
La Xina també ha desenvolupat una varietat de fluorocautxú des de 1958, principalment fluorocautxú de poliolefina, com el tipus 23, 26, 246 i el fluorocautxú nitroso. Més tard, es va desenvolupar una varietat més nova de fluorocautxú de tetrapropilè. , cautxú perfluoroèter, cautxú fluorofòsfor.
2. Estructura i característiques del fluorocautxú
L'estructura molecular de FKM determina la seva excel·lent estabilitat química i la seva resistència a altes temperatures. Els àtoms de fluor envolten la cadena de carboni i els enllaços fluor-carboni, fent que els àtoms de carboni siguin menys susceptibles a l'atac d'altres substàncies químiques, molècules, ions o àtoms. A més, l'energia d'enllaç de l'enllaç fluor-carboni és molt alta, el que també significa que no és fàcil de trencar i té propietats químiques molt estables.
Per mantenir les característiques dels elastòmers, els productes de cautxú han de poder recuperar-se ràpidament després d'haver estat comprimits pel món exterior i deformats. En circumstàncies normals, els elastòmers són estructures de xarxa tridimensionals formades per la reticulació de cadenes moleculars, i la força de restauració després de la deformació prové de la tendència dels segments moleculars a tornar al desordre. Com que les cadenes de fluorocarburs són més viscoses que les cadenes d'hidrocarburs, el FKM sovint presenta una relaxació lenta.
El FKM normalment consta de dos o més monòmers. Les cadenes de carboni polimeritzades a partir de monòmers de VF2 (o VDF), TFE i etilè poden enretir-se si són prou llargues. Per tant, per formar un polímer amorf, s'afegeixen alguns monòmers amb grups laterals voluminosos, com l'hexafluoropropilè (HFP), l'èter vinílic fluorat (PMVE), el propilè, etc.
3. Tipus de goma fluorada
D'acord amb ASTM D1418-2022, el cautxú fluorat es pot dividir en els cinc tipus següents:
(1) Copolímer binari d'hexafluoropropilè (HFP) i fluorur de vinilidè (VDF). El copolímer binari és un tipus estàndard de FKM, amb un bon rendiment en tots els aspectes i és un jugador integral. El cautxú fluorat tipus 26, conegut comunament com a cautxú número 2 a la Xina, és aquest tipus. Actualment és la varietat de fluorocautxú més comuna, que representa més del 80% de la totalitat del fluorocautxú.
(2) Terpolímer de tetrafluoroetilè (TFE), hexafluoropropilè (HFP) i fluorur de vinilidè (VDF). Els terpolímers tenen una fracció de massa de fluor més alta que els copolímers binaris (normalment del 68% al 69%), de manera que tenen una millor resistència química, especialment la resistència als hidrocarburs. A més, té una millor resistència a les altes temperatures i es pot utilitzar durant molt de temps en entorns superiors als 250 graus, però la seva capacitat de suport de pressió i elasticitat en ambients de baixa temperatura es reduiran en conseqüència. El cautxú fluorat tipus 246, conegut comunament com a cautxú número 3 a la Xina, pertany a aquesta categoria.
(3) Terpolímer de tetrafluoroetilè (TFE), èter vinílic fluorat (PMVE) i fluorur de vinilidè (VDF). L'addició de PMVE fa que el producte sigui més elàstic a baixes temperatures que els dos primers tipus de productes. La fracció de massa de l'element fluor en aquest FKM està entre el 62% i el 68%.
(4) Terpolímer de tetrafluoroetilè (TFE), propilè i fluorur de vinilidè (VDF). Aquest tipus de FKM ha augmentat la resistència als àlcalis i altres solucions polars, però el seu rendiment d'inflor s'ha deteriorat i la seva fracció de massa d'elements fluor és d'aproximadament el 67%.
(5) Copolímer de cinc membres de tetrafluoroetilè (TFE), hexafluoropropilè (HFP), etilè, èter vinílic fluorat (PMVE) i fluorur de vinilidè (VDF). Aquest tipus de FKM és conegut per la seva resistència a les solucions polars i al sulfur d'hidrogen a alta temperatura.