El caucho fluorado (FKM) se refiere a un elastómero polimérico sintético que contiene átomos de flúor en los átomos de carbono de la cadena principal o lateral. Tiene una excelente resistencia a altas temperaturas, alta estabilidad química, resistencia a la intemperie, resistencia a la oxidación, resistencia al aceite y muy baja transpirabilidad. En la industria militar, el FKM se utiliza principalmente en sellos, tuberías de aceite y cubiertas de líneas eléctricas para vehículos aeroespaciales, de aviación y de lanzamiento, satélites, aviones de combate, tanques nuevos, etc. Es un material clave insustituible en la industria de defensa nacional de vanguardia. .
En 1957, DuPont desarrolló el primer FKM para cumplir con los altos requisitos de rendimiento de sellado en la industria aeroespacial. Para proporcionar una mejor estabilidad térmica y resistencia a los disolventes, en 1959 se desarrolló un terpolímero fluoroelastómero que contiene tetrafluoroetileno (TFE). Actualmente, las marcas de FKM más comunes en el mundo incluyen: Viton® de Chemours, Tecnoflon® de Solvay, Dyneon™ de 3M y DAI de Daikin. -EL™.
1. Una breve historia del desarrollo del caucho fluorado.
Desde el descubrimiento del policlorotrifluoroetileno y el politetrafluoroetileno, la gente se ha dado cuenta de que los fluoropolímeros tienen una excelente resistencia a altas temperaturas e inercia química, y el politetrafluoroetileno se ha convertido en la industria de fluoropolímeros más grande. Sin embargo, debido a las características de rendimiento del propio plástico, todavía tiene defectos importantes como material de sellado y existe una necesidad urgente de un material de sellado de fluoroelastómero.
El primer caucho fluorado fue el poli-2-fluoro-1,3-butadieno y su copolímero con estireno, propileno, etc., que fue producido a prueba por DuPont en los Estados Unidos en 1948. El rendimiento no es mejor que el del caucho de cloropreno y el caucho de butadieno. , es caro y no tiene valor industrial real. A finales de la década de 1950, la empresa estadounidense Thiokol desarrolló un caucho fluorado nitroso binario con buen rendimiento a bajas temperaturas y resistencia a oxidantes fuertes. Desde entonces, el caucho fluorado ha entrado en aplicaciones industriales prácticas.
China también ha desarrollado una variedad de cauchos fluorados desde 1958, principalmente cauchos fluorados de poliolefina, como los tipos 23, 26, 246 y cauchos fluorados nitrosos. Posteriormente, se desarrolló una variedad más nueva de caucho fluorado de tetrapropileno. , caucho de perfluoroéter, caucho de fluorofósforo.
2. Estructura y características del caucho fluorado.
La estructura molecular del FKM determina su excelente estabilidad química y resistencia a altas temperaturas. Los átomos de flúor rodean la cadena de carbono y los enlaces flúor-carbono, lo que hace que los átomos de carbono sean menos susceptibles al ataque de otras sustancias químicas, moléculas, iones o átomos. Además, la energía de enlace del enlace flúor-carbono es muy alta, lo que también significa que no es fácil de romper y tiene propiedades químicas muy estables.
Para mantener las características de los elastómeros, los productos de caucho deben poder recuperarse rápidamente después de haber sido comprimidos y deformados por el mundo exterior. En circunstancias normales, los elastómeros son estructuras de red tridimensionales formadas por entrecruzamiento de cadenas moleculares, y la fuerza restauradora después de la deformación proviene de la tendencia de los segmentos moleculares a volver al desorden. Debido a que las cadenas de fluorocarbono son más viscosas que las cadenas de hidrocarburos, el FKM a menudo presenta una relajación lenta.
El FKM suele estar formado por dos o más monómeros. Las cadenas de carbono polimerizadas a partir de VF2 (o VDF), TFE y monómeros de etileno pueden formar redes si son lo suficientemente largas. Por tanto, para formar un polímero amorfo se añaden algunos monómeros con grupos laterales voluminosos, como hexafluoropropileno (HFP), éter vinílico fluorado (PMVE), propileno, etc.
3. Tipos de caucho fluorado
Según ASTM D1418-2022, el caucho fluorado se puede dividir en los cinco tipos siguientes:
(1) Copolímero binario de hexafluoropropileno (HFP) y fluoruro de vinilideno (VDF). El copolímero binario es un tipo estándar de FKM, con buen rendimiento en todos los aspectos y es un jugador versátil. Este tipo es el caucho fluorado tipo 26, comúnmente conocido como caucho número 2 en China. Actualmente es la variedad de caucho fluorado más común y representa más del 80% de todo el caucho fluorado.
(2) Terpolímero de tetrafluoroetileno (TFE), hexafluoropropileno (HFP) y fluoruro de vinilideno (VDF). Los terpolímeros tienen una fracción de masa de flúor más alta que los copolímeros binarios (generalmente del 68% al 69%), por lo que tienen mejor resistencia química, especialmente resistencia a los hidrocarburos. Además, tiene una mejor resistencia a las altas temperaturas y se puede utilizar durante mucho tiempo en ambientes superiores a 250 grados, pero su capacidad de soportar presión y elasticidad en ambientes de baja temperatura se reducirán en consecuencia. El caucho fluorado tipo 246, comúnmente conocido como caucho número 3 en China, pertenece a esta categoría.
(3) Terpolímero de tetrafluoroetileno (TFE), éter vinílico fluorado (PMVE) y fluoruro de vinilideno (VDF). La adición de PMVE hace que el producto sea más elástico a bajas temperaturas que los dos primeros tipos de productos. La fracción de masa del elemento flúor en este FKM se sitúa entre el 62 % y el 68 %.
(4) Terpolímero de tetrafluoroetileno (TFE), propileno y fluoruro de vinilideno (VDF). Este tipo de FKM tiene una mayor resistencia a los álcalis y otras soluciones polares, pero su comportamiento de hinchamiento se ha deteriorado y su fracción de masa de elemento flúor es aproximadamente del 67%.
(5) Copolímero de cinco miembros de tetrafluoroetileno (TFE), hexafluoropropileno (HFP), etileno, éter vinílico fluorado (PMVE) y fluoruro de vinilideno (VDF). Este tipo de FKM es conocido por su resistencia a soluciones polares y al sulfuro de hidrógeno a altas temperaturas.