Fluorgummi (FKM) hänvisar till en syntetisk polymerelastomer som innehåller fluoratomer på kolatomerna i huvudkedjan eller sidokedjan. Den har utmärkt hög temperaturbeständighet, hög kemisk stabilitet, väderbeständighet, oxidationsbeständighet, oljebeständighet och mycket låg andningsförmåga. Inom den militära industrin används FKM främst i tätningar, oljerör och elektriska ledningshylsor för flyg-, flyg- och bärraketer, satelliter, stridsflygplan, nya stridsvagnar etc. Det är ett oersättligt nyckelmaterial i den banbrytande nationella försvarsindustrin .
1957 utvecklade DuPont den första FKM för att möta de höga kraven på tätningsprestanda inom flygindustrin. För att ge bättre termisk stabilitet och lösningsmedelsbeständighet utvecklades terpolymerfluoroelastomer innehållande tetrafluoretylen (TFE) 1959. För närvarande inkluderar de vanligaste FKM-märkena i världen: Chemours Viton®, Solvays Tecnoflon®, 3M:s Dyneon™ och Daikins DAI -EL™.
1. En kort historik över utvecklingen av fluorgummi
Sedan upptäckten av polyklortrifluoreten och polytetrafluoreten har människor insett att fluorpolymerer har utmärkt högtemperaturbeständighet och kemisk tröghet, och polytetrafluoreten har utvecklats till den största fluorpolymerindustrin. Men på grund av själva plastens prestandaegenskaper har den fortfarande stora defekter som tätningsmaterial och det finns ett akut behov av ett fluorelastomert tätningsmaterial.
Det tidigaste fluorgummit var poly-2-fluoro-1,3-butadien och dess sampolymer med styren, propen, etc., som provproducerades av DuPont i USA 1948. Dess prestanda är inte bättre än kloroprengummi och butadiengummi. , och det är dyrt och har inget verkligt industriellt värde. I slutet av 1950-talet utvecklade det amerikanska företaget Thiokol en binär nitrös fluorgummi med bra lågtemperaturprestanda och motståndskraft mot starka oxidanter. Sedan dess har fluorgummi kommit in i praktiska industriella tillämpningar.
Kina har också utvecklat en mängd olika fluorgummi sedan 1958, främst polyolefinfluorgummi, som typ 23, 26, 246 och nitrosofluorgummi. Senare utvecklades en nyare variant av tetrapropylenfluorgummi. , perfluoretergummi, fluorfosforgummi.
2. Struktur och egenskaper hos fluorgummi
Den molekylära strukturen hos FKM bestämmer dess utmärkta kemiska stabilitet och höga temperaturbeständighet. Fluoratomer omger kolkedjan och fluor-kolbindningar, vilket gör kolatomerna mindre mottagliga för angrepp av andra kemikalier, molekyler, joner eller atomer. Dessutom är bindningsenergin för fluor-kolbindningen mycket hög, vilket också gör att den inte är lätt att bryta och har mycket stabila kemiska egenskaper.
För att bibehålla elastomerernas egenskaper måste gummiprodukter kunna återhämta sig snabbt efter att ha klämts av omvärlden och deformerats. Under normala omständigheter är elastomerer tredimensionella nätverksstrukturer som bildas genom tvärbindning av molekylkedjor, och den återställande kraften efter deformation kommer från tendensen hos molekylära segment att återgå till oordning. Eftersom fluorkolvätekedjor är mer viskösa än kolvätekedjor, uppvisar FKM ofta långsam avslappning.
FKM består vanligtvis av två eller flera monomerer. Kolkedjorna som polymeriserats från VF2 (eller VDF), TFE och etenmonomerer kan bilda galler om de är tillräckligt långa. Därför, för att bilda en amorf polymer, tillsätts vissa monomerer med skrymmande sidogrupper, såsom hexafluorpropen (HFP), fluorerad vinyleter (PMVE), propen, etc.
3. Typer av fluorgummi
Enligt ASTM D1418-2022 kan fluorgummi delas in i följande fem typer:
(1) Binär sampolymer av hexafluorpropen (HFP) och vinylidenfluorid (VDF). Den binära sampolymeren är en standardtyp av FKM, med bra prestanda i alla aspekter och är en allroundspelare. Typ 26 fluorgummi, allmänt känd som No. 2 gummi i Kina, är denna typ. Det är för närvarande den vanligaste varianten av fluorgummi och står för mer än 80 % av hela fluorgummi.
(2) Terpolymer av tetrafluoreten (TFE), hexafluorpropen (HFP) och vinylidenfluorid (VDF). Terpolymerer har en högre fluormassfraktion än binära sampolymerer (vanligtvis 68% till 69%), så de har bättre kemisk resistens, särskilt kolvätebeständighet. Dessutom har den bättre motståndskraft mot hög temperatur och kan användas under lång tid i miljöer över 250 grader, men dess tryckbärande förmåga och elasticitet i lågtemperaturmiljöer kommer att minska i enlighet därmed. Typ 246 fluorgummi, allmänt känt som No. 3 gummi i Kina, tillhör denna kategori.
(3) Terpolymer av tetrafluoreten (TFE), fluorerad vinyleter (PMVE) och vinylidenfluorid (VDF). Tillsatsen av PMVE gör produkten mer elastisk vid låga temperaturer än de två första produkttyperna. Massfraktionen av fluorelement i denna FKM är mellan 62 % och 68 %.
(4) Terpolymer av tetrafluoreten (TFE), propen och vinylidenfluorid (VDF). Denna typ av FKM har ökat motståndskraften mot alkali och andra polära lösningar, men dess svällningsförmåga har försämrats och dess fluorelementmassandel är cirka 67 %.
(5) Femledad sampolymer av tetrafluoreten (TFE), hexafluorpropen (HFP), eten, fluorerad vinyleter (PMVE) och vinylidenfluorid (VDF). Denna typ av FKM är känd för sin motståndskraft mot polära lösningar och högtemperaturvätesulfid.