Fluorikumi (FKM) viittaa synteettiseen polymeerielastomeeriin, joka sisältää fluoriatomeja pääketjun tai sivuketjun hiiliatomeissa. Sillä on erinomainen korkeiden lämpötilojen kestävyys, korkea kemiallinen stabiilisuus, säänkestävyys, hapettumisenkestävyys, öljynkestävyys ja erittäin alhainen hengittävyys. Sotateollisuudessa FKM:ää käytetään pääasiassa tiivisteissä, öljyputkissa ja sähkölinjojen vaippaissa ilmailu-, ilmailu- ja kantoraketeissa, satelliiteissa, hävittäjissä, uusissa tankeissa jne. Se on korvaamaton avainmateriaali huippuluokan maanpuolustusteollisuudessa. .
Vuonna 1957 DuPont kehitti ensimmäisen FKM:n täyttääkseen korkeat tiivistyssuorituskyvyn vaatimukset ilmailu- ja avaruusteollisuudessa. Paremman lämmönkestävyyden ja liuottimen kestävyyden takaamiseksi kehitettiin tetrafluorieteeniä (TFE) sisältävä terpolymeerifluoroelastomeeri vuonna 1959. Tällä hetkellä yleisimpiä FKM-merkkejä maailmassa ovat: Chemours' Viton®, Solvayn Tecnoflon®, 3M's Dyneon™ ja Daikin's DAI -EL™.
1. Lyhyt historia fluorikumin kehityksestä
Polyklooritrifluorietyleenin ja polytetrafluorieteenin löytämisen jälkeen ihmiset ovat ymmärtäneet, että fluoripolymeereillä on erinomainen korkeiden lämpötilojen kestävyys ja kemiallinen inertiteetti, ja polytetrafluorietyleenistä on kehittynyt suurin fluoripolymeeriteollisuus. Itse muovin suorituskykyominaisuuksista johtuen siinä on kuitenkin edelleen suuria puutteita tiivistemateriaalina, ja fluoroelastomeeritiivistemateriaalille on kiireellinen tarve.
Varhaisin fluorikumi oli poly-2-fluori-1,3-butadieeni ja sen sekapolymeeri styreenin, propeenin jne. kanssa, jonka DuPont valmisti koekäytössä Yhdysvalloissa vuonna 1948. Sen suorituskyky ei ole parempi kuin kloropreenikumilla ja butadieenikumilla. , ja se on kallis eikä sillä ole todellista teollista arvoa. 1950-luvun lopulla amerikkalainen yritys Thiokol kehitti binäärisen typpipitoisen fluorikumin, jolla on hyvä suorituskyky matalissa lämpötiloissa ja se kestää vahvoja hapettimia. Siitä lähtien fluorikumi on tullut käytännön teollisiin sovelluksiin.
Kiina on myös kehittänyt erilaisia fluorikumeja vuodesta 1958 lähtien, pääasiassa polyolefiinifluorikumia, kuten tyyppiä 23, 26, 246 ja nitrosofluorikumia. Myöhemmin kehitettiin uudempi lajike tetrapropeenifluorikumista. , perfluorieetterikumi, fluorifosforikumi.
2. Fluorikumin rakenne ja ominaisuudet
FKM:n molekyylirakenne määrää sen erinomaisen kemiallisen stabiilisuuden ja korkeiden lämpötilojen kestävyyden. Fluoriatomit ympäröivät hiiliketjua ja fluori-hiilisidoksia, mikä tekee hiiliatomeista vähemmän herkkiä muiden kemikaalien, molekyylien, ionien tai atomien hyökkäyksille. Lisäksi fluori-hiilisidoksen sidosenergia on erittäin korkea, mikä tarkoittaa myös sitä, että se ei ole helppo rikkoa ja sillä on erittäin vakaat kemialliset ominaisuudet.
Elastomeerien ominaisuuksien säilyttämiseksi kumituotteiden on kyettävä palautumaan nopeasti ulkomaailman puristamisen ja muodonmuutosten jälkeen. Normaalioloissa elastomeerit ovat kolmiulotteisia verkkorakenteita, jotka muodostuvat molekyyliketjujen silloittumisesta, ja muodonmuutoksen jälkeinen palautusvoima johtuu molekyylisegmenttien taipumuksesta palata epäjärjestykseen. Koska fluorihiiliketjut ovat viskoosimpia kuin hiilivetyketjut, FKM:ssä on usein hidas relaksaatio.
FKM koostuu yleensä kahdesta tai useammasta monomeerista. VF2:sta (tai VDF:stä), TFE:stä ja eteenimonomeerista polymeroidut hiiliketjut voivat hilattua, jos ne ovat riittävän pitkiä. Siksi amorfisen polymeerin muodostamiseksi lisätään joitain monomeerejä, joissa on tilaa vieviä sivuryhmiä, kuten heksafluoripropeenia (HFP), fluorattua vinyylieetteriä (PMVE), propeenia jne.
3. Fluorikumityypit
ASTM D{0}} -standardin mukaan fluorikumi voidaan jakaa seuraaviin viiteen tyyppiin:
(1) Heksafluoripropeenin (HFP) ja vinylideenifluoridin (VDF) binäärinen kopolymeeri. Binäärinen kopolymeeri on vakiotyyppinen FKM, jolla on hyvä suorituskyky kaikilta osin ja se on monipuolinen soitin. Tyypin 26 fluorikumi, joka tunnetaan yleisesti nimellä nro 2 kumi Kiinassa, on tämä tyyppi. Se on tällä hetkellä yleisin fluorikumin lajike, ja sen osuus on yli 80 % koko fluorikumista.
(2) Tetrafluorietyleenin (TFE), heksafluoripropeenin (HFP) ja vinylideenifluoridin (VDF) terpolymeeri. Terpolymeereillä on korkeampi fluorimassaosuus kuin binäärikopolymeereillä (yleensä 68–69 %), joten niillä on parempi kemiallinen kestävyys, erityisesti hiilivetyjen kestävyys. Lisäksi sillä on parempi korkean lämpötilan kestävyys ja sitä voidaan käyttää pitkään yli 250 asteen ympäristöissä, mutta sen paineensietokyky ja elastisuus matalassa lämpötilassa heikkenevät vastaavasti. Tyypin 246 fluorikumi, joka tunnetaan yleisesti nimellä nro 3 kumi Kiinassa, kuuluu tähän luokkaan.
(3) Tetrafluorietyleenin (TFE), fluoratun vinyylieetterin (PMVE) ja vinylideenifluoridin (VDF) terpolymeeri. PMVE:n lisääminen tekee tuotteesta elastisemman alhaisissa lämpötiloissa kuin kaksi ensimmäistä tuotetyyppiä. Fluorielementin massaosuus tässä FKM:ssä on 62-68 %.
(4) Tetrafluorieteeni (TFE), propeeni ja vinylideenifluoridi (VDF) terpolymeeri. Tällainen FKM on lisännyt alkalien ja muiden polaaristen liuosten kestävyyttä, mutta sen turpoamiskyky on heikentynyt ja sen fluorielementtien massaosuus on noin 67 %.
(5) Tetrafluorietyleenin (TFE), heksafluoripropeenin (HFP), eteenin, fluoratun vinyylieetterin (PMVE) ja vinylideenifluoridin (VDF) viisijäseninen kopolymeeri. Tämän tyyppinen FKM tunnetaan polaaristen liuosten ja korkeiden lämpötilojen vetysulfidin kestävyydestään.