Полное руководство по контролю качества фторкаучуковых смесей: проблемы и способы их решения.
В данной статье представлено достаточно подробное введение в фторкаучук, охватывающее его применение, свойства, составы, технологии обработки и распространенные проблемы, связанные с его применением.
I. Введение в фторкаучук
Фторкаучук — это синтетический полимерный эластомер, в котором атомы фтора присоединены к атомам углерода основной или боковых цепей. Атомы фтора придают каучуку превосходную термостойкость, стойкость к окислению, маслостойкость и коррозионную стойкость, что делает его в основном используемым в области специальных уплотнительных изделий.
В настоящее время наиболее распространенными основными разновидностями фторкаучука являются обычный бинарный фторкаучук. Тип F26 (сополимер винилиденфторида и гексафторпропилена) и тройной фторкаучук Тип F246, что соответствует VITON A и B компании DuPont. На их потребление приходится более 90% от общего мирового потребления фторкаучука.
К другим специальным фторкаучукам относятся следующие:
Тетрафторэтиленпропиленовый каучук (FEPM): Сополимер тетрафторэтилена и пропилена. Обладает высокой коррозионной стойкостью к неорганическим кислотам (например, серной кислоте (96%), изменению объема (≤ 5%)), щелочам, различным отбеливающим веществам, перегретой воде и пару, особенно к пару, смешанному с кислотами/щелочами, и гидравлическим маслам на основе фосфатов.
Фторкаучук, отверждаемый перекисью водорода: Модификация осуществляется путем добавления мономеров, участвующих в процессе отверждения, к бинарным или тройным фторкаучукам. Распространенными примерами являются фторированные винилэфирные каучуки, такие как VITON GLT компании DuPont.
Перфторэластомер (FFKM): Превосходные низкотемпературные свойства, высокое содержание фтора и исключительная устойчивость к растворителям.
Фторсиликоновый каучук: Превосходные низкотемпературные свойства, средняя устойчивость к растворителям.
II. Свойства фторкаучука
Обычная фторкаучуковая резина типа F26 обычно имеет предел прочности на разрыв (10–20 МПа), относительное удлинение при разрыве (150–600%), прочность на разрыв (20–40 кН/м), низкую эластичность, хорошую износостойкость и плотность (1,8–2,1 г/см³).
Тип F26 может работать длительное время при температуре (200℃-250℃) и кратковременно при температуре около (280℃); тип F246 может работать длительное время при температуре (250℃).
Исключительная устойчивость к органическим жидкостям, мазуту и смазочным маслам. Устойчивость к большинству неорганических кислот и углеводородов.
Обычная фторкаучуковая резина имеет среднюю стойкость; для повышения эффективности рекомендуется использовать FEPM.
Температура хрупкости составляет около (-25°C). Специализированные марки, такие как фторсиликон, обеспечивают лучшую гибкость при низких температурах.
Фторкаучук обладает превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям и озону. Он может храниться в естественных условиях более 10 лет и не трескается после более чем месяца пребывания на воздухе при концентрации озона 100 ppm.
Высокое содержание галогена (фтора) обеспечивает ему превосходную огнестойкость; он самозатухает при удалении пламени.
Превосходные вакуумные характеристики при низкой скорости диффузии воздуха. Лучше, чем хлоропреновый каучук (CR) и натуральный каучук.
III. Составление и переработка фторкаучука
Выберите подходящий сорт резины в зависимости от условий эксплуатации. F26/F246 для высоких температур, FFKM для экстремально высоких температур и FEPM для агрессивных сред или пара.
Фторкаучук — это высоконасыщенный фторполимер. Серная полимеризация невозможна. В настоящее время широко используются полимеризация бисфенолом AF/BPP и перекисью водорода.
Стабилизаторы нейтрализуют HF, выделяющийся в процессе вулканизации. Обычно используются оксиды металлов, такие как (\mathrm{MgO}) и (\mathrm{Ca(OH)_2}).
Пластификаторы используются редко из-за их испарения. Для повышения текучести и предотвращения прилипания применяются вспомогательные вещества, такие как пальмовый воск, WS280 и 935P.
Для предотвращения пригорания необходимо усиленное охлаждение из-за низкой теплопроводности и высокого тепловыделения во время смешивания.
Требуется первичное отверждение и открытое высокотемпературное вторичное отверждение (например, (230°C × 16 ч)) для удаления низкомолекулярных веществ.
IV. Применение фторкаучука
Широко используется в Автомобильная промышленность Электроника Авиация Судостроение и Химическая промышленностьОсобенно используется для уплотнительных колец, прокладок и уплотнений в топливных и трансмиссионных системах.
V. Распространенные проблемы и их решения
1. Заражение плесенью
Решения: Увеличить дозировку акцептора кислоты; добавить разделительные добавки для форм (пальмовый воск); обработать поверхность формы полупостоянными разделительными составами.
2. Неполное формование/неполное заполнение
Решения: использовать резину с низкой вязкостью по Муни; увеличить время воспламенения; снизить температуру или повысить давление; скорректировать размещение заряда.
3. Неравномерное или неполное затвердевание
Примечание: Избегайте использования кислых материалов; не используйте стеариновую кислоту; избегайте использования технического углерода марки HAF или осажденного диоксида кремния; не добавляйте серу.
4. Обгоревшие и подгоревшие края
Решения: Смешивать с каучуком с низкой вязкостью по Муни; уменьшить дозировку BPP или Ca(OH)₂ для замедления скорости вулканизации.
5. Разрыв изделия
Причины: плотная посадка в пресс-форме; шероховатая поверхность полости; высокая температура отверждения, делающая компаунд хрупким; низкая прочность компаунда.
6. Деформация изделия
Решения: Обеспечьте достаточное первичное отверждение; используйте ступенчатое повышение температуры для последующего отверждения; выберите материалы с соответствующей вязкостью.
7. Плохая дисперсия
Решения: Использовать малый коэффициент заполнения в смесителях; поддерживать низкую скорость вращения ротора и температуру на выходе; обеспечить достаточное охлаждение и время отдыха.
8. Разница в цвете
Факторы: качество сырья; старение цветовых стандартов; загрязнение в процессе смешивания; колебания температуры во время отверждения.