Der herausragende Nachteil von Fluorelastomer (FKM) ist die geringe Kältebeständigkeit. Die Tieftemperatur-Rückzugstemperatur (TR10) von binärem FKM beträgt im Allgemeinen -18 bis -16 °C und die Glasübergangstemperatur (Tg) beträgt -20 °C; Die Kältebeständigkeit von ternärem FKM ist schlechter als die von binärem FKM. Der spezielle Tieftemperaturtyp FKM weist eine gute Kältebeständigkeit auf, der Preis ist jedoch sehr hoch.
FKM im ASTM D 2000-2012 „Standardklassifizierungssystem für Automobilkautschukprodukte“ der Güteklasse M2, M5, M6, die den Niedertemperaturversprödungstest F15 (-25 ℃) bestehen muss, und der Produkte der Güteklasse M4, die den Niedertemperaturversprödungstest F17 (-40 ℃) bestehen müssen. In den letzten Jahren müssen immer mehr FKM-Produkte die Anforderungen sowohl an die Hochtemperaturbeständigkeit (250–275 °C) als auch an die Tieftemperaturversprödung F15 oder F17 erfüllen. Der beste Weg ist die Verwendung von FKM für niedrige Temperaturen, z. B. Viton GLT Typ FKM mit einer Sprödigkeitstemperatur von -45 bis -40 °C. Die Leistung dieses FKM bei hohen Temperaturen ist jedoch schlecht und der Preis ist schwierig, den Markt akzeptabel zu machen. Durch die Verbesserung der Leistung von binären FKM-Verbindungen können gleichzeitig die Anforderungen an die Beständigkeit bei niedrigen und hohen Temperaturen erfüllt werden, und die Kosten sind auch angemessen, was zu einem Brennpunkt der Forschung geworden ist.
In diesem Artikel wird die Charakterisierung der Niedertemperaturleistung von FKM anhand von Tg, TR10 und der Sprödigkeitstemperatur (Tbri) in Bezug auf die Beziehung zwischen Doktoranden, Füllstoffen, Mischverfahren usw. auf die Niedertemperatur-Sprödigkeitsleistung von binären und ternären FKM-Klebstoffen analysiert, um als Referenz für die Herstellung von niedrigtemperaturbeständigen FKM-Klebstoffen zu dienen!
1. Charakterisierung der Tieftemperatur-Versprödungseigenschaften von FKM
Gummi weist eine reversible Verformung auf, kann unter Einwirkung einer kleinen äußeren Kraft eine große Verformung hervorrufen und kann nach Entfernen der äußeren Kraft in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden, sodass es häufig verwendet wird. Mit sinkender Temperatur nimmt jedoch die Elastizität des Gummis allmählich ab, und wenn sie Tg erreicht, verliert der Gummi seine Elastizität und versagt. Aufgrund der Vielfalt der Gummiprodukte, die im Gebrauchsprozess Stößen, Spannungen, Scherkräften, Torsionen, Extrusionen, Abrieb usw. ausgesetzt sein können, sollte die Versprödungsleistung bei niedrigen Temperaturen auf den Betriebsbedingungen basieren, um die geeignete Prüfmethode auszuwählen. Zu den häufig verwendeten Testmethoden für die Versprödungsleistung bei niedrigen Temperaturen gehören der Tg-Test, der Test auf Schlag- und Sprödigkeitstemperatur, der Rückziehtest bei niedriger Temperatur, der Test auf Torsionssteifigkeit bei niedriger Temperatur (Gimen-Test), der Test auf Dehnungsbeständigkeit und der Kältekoeffizient, der Härtetest bei niedriger Temperatur, der Test auf bleibende Verformung bei niedriger Temperatur und Spannungsrelaxation usw.
Die Niedertemperaturbeständigkeit von FKM kann durch Tg, Tbri, TR10 und Torsionstemperatur bei niedriger Temperatur (TGem) usw. charakterisiert werden. Diese Parameter haben unterschiedliche Bedeutungen, stehen aber in einer bestimmten Beziehung zueinander.
(1) Tg ist die Temperatur, bei der der Kautschuk vom hochelastischen Zustand in den glasartigen Zustand und vom glasigen Zustand in den hochelastischen Zustand übergeht, was normalerweise die mikroskopische Bewegung der Molekülketten des Kautschuks charakterisiert.
(2) Tbri ist die Temperatur, bei der unter den angegebenen Bedingungen der Verformung durch Aufprall keine Schäden am Gummi auftreten, was normalerweise die Festigkeit des Gummis für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen und seine Fähigkeit, Schäden zu widerstehen, widerspiegelt.
(3) TR10 wird zur Bewertung der Viskoelastizität und des Kristallisationseffekts von Gummi bei niedrigen Temperaturen verwendet und spiegelt normalerweise die niedrigste Temperatur wider, bei der ein Gummimaterial seine elastische Erholung aufrechterhalten kann.
(4) TGem verwendet einen Torsionsstahldraht mit einer bekannten Torsionskonstante als Referenzmaterial, um die Probe in einem großen Winkel zu verdrehen, während mit abnehmender Temperatur der Modul des Gummis zunimmt, die Steifigkeit zunimmt und der Torsionswinkel bis zu dem Punkt abnimmt, an dem er sich bei Tg kaum noch verdreht. Der Torsionswinkel des Gummis entsprechend der Temperaturänderung kann seine Leistung bei niedrigen Temperaturen beurteilen und spiegelt normalerweise die niedrigste Temperatur wider, bei der der Gummi seine Elastizität beibehält.
2 FKM Tg, TR10 und die Beziehung zwischen Tbri
Häufig verwendete FKM-Versprödungsleistungsparameter bei niedrigen Temperaturen sind Tg, TR10 und Tbri. Der Lieferant übernimmt normalerweise die Parameter Tg und TR10, ASTM übernimmt den Parameter Tbri. Zwischen diesen drei bestehen bestimmte Unterschiede und Beziehungen.
2. 1 Die Beziehung zwischen Tg und TR10
TR10 jeder FKM-Sorte liegt nahe bei Tg (der Unterschied beträgt nicht mehr als 3 °C), was darauf hinweist, dass sowohl Tg als auch TR10 die Bewegung bei niedrigen Temperaturen und die Glaszustandstemperatur der Molekülkette des Gummis widerspiegeln können.
2.2 Zusammenhang zwischen FKM-Fluorgehalt und Tieftemperatur-Versprödungseigenschaften
In gewöhnlichem binärem und ternärem FKM steigt TR10 mit zunehmendem Fluorgehalt; Wenn ein viertes Monomer, PMVE, eingeführt wird, hat sein Gehalt einen großen Einfluss auf TR10.
Sein Inhalt hat großen Einfluss auf TR10. Obwohl die Erhöhung des Fluorgehalts die Obergrenze der FKM-Einsatztemperatur verbessern kann, wird gleichzeitig die CF-Bindung durch die CH-Bindung ersetzt, wodurch die Weichheit der Molekülkette und die Leistung des Gummis bei niedrigen Temperaturen verringert werden.
2.3 Einfluss von Füllstoffen auf die Kälteversprödungseigenschaften von FKM-Compounds
Der Klebstoff Ruß N774 hat den niedrigsten Tbri und die beste Kältebeständigkeit; Zinkoxidklebstoff hat den höchsten Tbri und die schlechteste Kältebeständigkeit; Die Versprödungsleistung bei niedrigen Temperaturen unterscheidet sich zwischen den fünf Klebstofftypen kaum. Nach der Analyse und nach der Zugabe verschiedener Füllstoffe sind die Lücke und die Struktur zwischen den FKM-Molekülketten unterschiedlich und die entsprechende Versprödungsleistung bei niedrigen Temperaturen ist unterschiedlich.
Nach der Analyse und nach Zugabe verschiedener Füllstoffe sind die Lücken und Strukturen zwischen den FKM-Molekülketten unterschiedlich und die entsprechenden Versprödungseigenschaften bei niedrigen Temperaturen sind unterschiedlich, und der Füllstoff mit einer kleinen Menge Gummi weist einen größeren Gelgehalt und eine bessere Kältebeständigkeit auf.
2.4 Die Auswirkung des Mischprozesses auf die Versprödungseigenschaften von FKM-Verbindungen bei niedrigen Temperaturen
Der Mischprozess hat auch Einfluss auf die Tieftemperaturversprödungseigenschaften von FKM-Compounds. Durch Plastifizieren vor dem Mischen kann die Flexibilität der Gummimoleküle verbessert werden
Die Tieftemperaturbeständigkeit der Masse kann durch Plastifizieren vor dem Mischen verbessert werden. Eine Dünnschichtbehandlung nach dem Abstellen des Compounds kann die Dispergiereigenschaften von Füllstoffen und Verträglichkeitsvermittlern sowie die Kältebeständigkeit verbessern. Generell gilt: Je länger die Formung dauert, desto geringer ist die Mooney-Viskosität des Gummis. Eine Erhöhung der Anzahl der Formvorgänge verringert die Tg des Gummis, das Phänomen ist jedoch nicht signifikant und es gibt keinen signifikanten Unterschied zwischen der Tg und der Tbri von FKM-Gummi bei unterschiedlicher Anzahl der Formvorgänge.
3 Fazit
(1) Die Tg von FKM liegt nahe der von TR10, was die Bewegung der FKM-Molekülkette und der Glaszustandstemperatur bei niedriger Temperatur widerspiegeln kann, und die Tbri ist niedriger als die von Tg und TR10.
ist niedriger als Tg und TR10.
(2) Die Tieftemperatur-Versprödungseigenschaft von mit Peroxid geschwefeltem FKM mit hohem Fluorgehalt ist besser, und die Tieftemperatur-Versprödungseigenschaft von mit Bisphenol binär geschwefeltem FKM ist schlechter.
(3) Mit Ruß N774 gefüllter FKM-Gummi weist eine bessere Kältebeständigkeit auf; Gummi mit einer geringen Füllstoffmenge hat einen höheren Gelgehalt und eine bessere Kältebeständigkeit.
(4) Die Anzahl der Formvorgänge hat kaum Einfluss auf die Versprödungseigenschaft von FKM-Compounds bei niedrigen Temperaturen.
