Fluorgummi (FKM) refererer til en syntetisk polymerelastomer, der indeholder fluoratomer på carbonatomerne i hovedkæden eller sidekæden. Den har fremragende høj temperaturbestandighed, høj kemisk stabilitet, vejrbestandighed, oxidationsbestandighed, oliebestandighed og meget lav åndbarhed. I den militære industri bruges FKM hovedsageligt i tætninger, olierør og elektriske ledningskapper til rumfart, luftfart og løfteraketvogne, satellitter, kampfly, nye kampvogne osv. Det er et uerstatteligt nøglemateriale i den banebrydende nationale forsvarsindustri .
I 1957 udviklede DuPont den første FKM for at imødekomme de høje krav til tætningsevne i flyindustrien. For at give bedre termisk stabilitet og modstandsdygtighed over for opløsningsmidler blev terpolymer fluorelastomer indeholdende tetrafluorethylen (TFE) udviklet i 1959. I øjeblikket omfatter de mere almindelige FKM-mærker i verden: Chemours' Viton®, Solvay's Tecnoflon®, 3M's Dyneon™ og Daikin's -EL™.
1. En kort historie om udviklingen af fluorgummi
Siden opdagelsen af polychlortrifluorethylen og polytetrafluorethylen har folk indset, at fluorpolymerer har fremragende højtemperaturbestandighed og kemisk inertitet, og polytetrafluorethylen har udviklet sig til den største fluorpolymerindustri. Men på grund af plastens egenskaber i sig selv har det stadig store defekter som tætningsmateriale, og der er et presserende behov for et fluorelastomert tætningsmateriale.
Den tidligste fluorgummi var poly-2-fluor-1,3-butadien og dets copolymer med styren, propylen osv., som blev prøveproduceret af DuPont i USA i 1948. Dens ydeevnen er ikke bedre end chloroprengummi og butadiengummi. , og det er dyrt og har ingen egentlig industriel værdi. I slutningen af 1950'erne udviklede det amerikanske firma Thiokol en binær nitrøs fluorgummi med god ydeevne ved lav temperatur og modstandsdygtighed over for stærke oxidanter. Siden da er fluorgummi kommet ind i praktiske industrielle anvendelser.
Kina har også udviklet en række forskellige fluorgummi siden 1958, hovedsageligt polyolefin fluorgummi, såsom type 23, 26, 246 og nitroso fluorgummi. Senere blev en nyere variant af tetrapropylenfluorgummi udviklet. , perfluorethergummi, fluorfosforgummi.
2. Struktur og karakteristika af fluorgummi
Den molekylære struktur af FKM bestemmer dens fremragende kemiske stabilitet og høje temperaturbestandighed. Fluoratomer omgiver carbonkæden og fluor-carbonbindinger, hvilket gør carbonatomerne mindre modtagelige for angreb af andre kemikalier, molekyler, ioner eller atomer. Desuden er bindingsenergien i fluor-kulstofbindingen meget høj, hvilket også betyder, at den ikke er let at bryde og har meget stabile kemiske egenskaber.
For at bevare elastomers egenskaber skal gummiprodukter hurtigt kunne komme sig efter at være blevet klemt af omverdenen og deformeret. Under normale omstændigheder er elastomerer tredimensionelle netværksstrukturer dannet ved tværbinding af molekylære kæder, og genoprettelseskraften efter deformation kommer fra molekylære segmenters tendens til at vende tilbage til uorden. Fordi fluorcarbonkæder er mere viskøse end kulbrintekæder, udviser FKM ofte langsom afslapning.
FKM består normalt af to eller flere monomerer. Kulstofkæderne polymeriseret fra VF2 (eller VDF), TFE og ethylenmonomerer kan danne gitter, hvis de er lange nok. For at danne en amorf polymer tilsættes derfor nogle monomerer med voluminøse sidegrupper, såsom hexafluorpropylen (HFP), fluoreret vinylether (PMVE), propylen osv.
3. Typer af fluorgummi
Ifølge ASTM D1418-2022 kan fluorgummi opdeles i følgende fem typer:
(1) Binær copolymer af hexafluorpropylen (HFP) og vinylidenfluorid (VDF). Den binære copolymer er en standard type FKM, med god ydeevne i alle aspekter og er en all-round spiller. Type 26 fluorgummi, almindeligvis kendt som nr. 2 gummi i Kina, er denne type. Det er i øjeblikket den mest almindelige fluorgummi-sort, der tegner sig for mere end 80% af hele fluorgummien.
(2) Terpolymer af tetrafluorethylen (TFE), hexafluorpropylen (HFP) og vinylidenfluorid (VDF). Terpolymerer har en højere fluormassefraktion end binære copolymerer (normalt 68% til 69%), så de har bedre kemisk resistens, især kulbrinteresistens. Derudover har den bedre modstandsdygtighed over for høje temperaturer og kan bruges i lang tid i miljøer over 250 grader, men dens trykbærende kapacitet og elasticitet i lavtemperaturmiljøer vil blive reduceret tilsvarende. Type 246 fluorgummi, almindeligvis kendt som nr. 3 gummi i Kina, hører til denne kategori.
(3) Terpolymer af tetrafluorethylen (TFE), fluoreret vinylether (PMVE) og vinylidenfluorid (VDF). Tilsætningen af PMVE gør produktet mere elastisk ved lave temperaturer end de to første typer produkter. Massefraktionen af fluorelement i denne FKM er mellem 62% og 68%.
(4) Terpolymer af tetrafluorethylen (TFE), propylen og vinylidenfluorid (VDF). Denne form for FKM har øget modstandsdygtighed over for alkali og andre polære opløsninger, men dens kvældningsevne er blevet forringet, og dens fluorelementmasseandel er omkring 67%.
(5) Femleddet copolymer af tetrafluorethylen (TFE), hexafluorpropylen (HFP), ethylen, fluoreret vinylether (PMVE) og vinylidenfluorid (VDF). Denne type FKM er kendt for sin modstandsdygtighed over for polære opløsninger og højtemperatur hydrogensulfid.