La principal desventaja del fluoroelastómero (FKM) es su escasa resistencia a bajas temperaturas. La temperatura de retracción a baja temperatura (TR10) del FKM binario es generalmente de -18 a -16 ℃, y la temperatura de transición vítrea (Tg) es de -20 ℃; La resistencia a bajas temperaturas del FKM ternario es peor que la del FKM binario. El tipo especial de baja temperatura FKM tiene buena resistencia a bajas temperaturas, pero el precio es muy alto.
FKM en el 'sistema de clasificación estándar de productos de caucho para automóviles' de ASTM D 2000-2012, los productos de grado M2, M5, M6 deben pasar la prueba de fragilidad a baja temperatura F15 (-25 ℃), los productos de grado M4 deben pasar la prueba de fragilidad a baja temperatura F17 (-40 ℃). En los últimos años, se requieren cada vez más productos FKM para cumplir con los requisitos de resistencia a altas temperaturas (250-275 ℃) y fragilidad a bajas temperaturas F15 o F17. La mejor manera es utilizar FKM de baja temperatura, como la temperatura de fragilidad de -45 ~ -40 ℃ Viton GLT tipo FKM, pero este rendimiento de FKM a alta temperatura es pobre y el precio es difícil de hacer aceptable en el mercado. Al mejorar el rendimiento de los compuestos binarios de FKM, se pueden cumplir simultáneamente los requisitos de resistencia a altas y bajas temperaturas, y el costo también es razonable, lo que se ha convertido en un punto candente de investigación.
Este artículo analiza la caracterización del rendimiento de FKM a baja temperatura de Tg, TR10 y la temperatura de fragilidad (Tbri) de la relación entre estudiantes de posgrado, rellenos, proceso de mezcla, etc. en el rendimiento de fragilidad a baja temperatura del adhesivo FKM binario y ternario para la preparación de adhesivo FKM resistente a bajas temperaturas para proporcionar referencia.
1. Caracterización de las propiedades de fragilización a baja temperatura del FKM
El caucho tiene una deformación reversible, puede producir una gran deformación bajo la acción de una pequeña fuerza externa y puede restaurarse a su estado original después de eliminar la fuerza externa, por lo que se usa ampliamente. Sin embargo, a medida que la temperatura disminuye, la elasticidad del caucho se deteriora gradualmente y cuando alcanza la Tg, el caucho pierde su elasticidad y falla. Debido a la variedad de productos de caucho, en el proceso de uso pueden estar sujetos a impacto, tensión, cizallamiento, torsión, extrusión, abrasión, etc., su rendimiento de fragilización a baja temperatura debe basarse en sus condiciones de trabajo para elegir el método de prueba apropiado. Los métodos de prueba de rendimiento de fragilidad a baja temperatura comúnmente utilizados incluyen prueba de Tg, prueba de temperatura de fragilidad por impacto, prueba de retracción a baja temperatura, prueba de rigidez torsional a baja temperatura (prueba Gimen), prueba de coeficiente de resistencia al estiramiento y frío, prueba de dureza a baja temperatura, prueba de deformación permanente por compresión a baja temperatura y prueba de relajación de tensión, etc.
La resistencia a baja temperatura del FKM se puede caracterizar por Tg, Tbri, TR10 y temperatura de torsión a baja temperatura (TGem), etc. Estos parámetros tienen diferentes significados pero tienen cierta relación entre sí.
(1) Tg es la temperatura a la que el caucho cambia del estado altamente elástico al estado vítreo y del estado vítreo al estado altamente elástico, que generalmente caracteriza el movimiento microscópico de las cadenas moleculares del caucho.
(2) Tbri es la temperatura a la que no se produce daño al caucho en las condiciones especificadas de deformación por fuerza de impacto, que generalmente refleja la resistencia del caucho para su uso a bajas temperaturas y su capacidad para resistir daños.
(3) TR10 se utiliza para evaluar la viscoelasticidad y el efecto de cristalización del caucho a bajas temperaturas y generalmente refleja la temperatura más baja a la que un material de caucho puede mantener su recuperación elástica.
(4) TGem utiliza un alambre de acero torsional con una constante de torsión conocida como material de referencia para torcer la muestra en un ángulo grande, mientras que a medida que la temperatura disminuye, el módulo del caucho aumenta, la rigidez aumenta y el ángulo de torsión disminuye hasta el punto en que apenas se tuerce en Tg. El ángulo de torsión del caucho según el cambio de temperatura puede evaluar su rendimiento a baja temperatura, reflejando generalmente la temperatura más baja a la que el caucho mantiene su elasticidad.
2 FKM Tg, TR10 y la relación entre Tbri
Los parámetros de rendimiento de fragilización a baja temperatura de FKM comúnmente utilizados son Tg, TR10 y Tbri, el proveedor generalmente adopta el parámetro Tg y TR10, ASTM adopta el parámetro Tbri, existen ciertas diferencias y relaciones entre estos tres.
2.1 La relación entre Tg y TR10
TR10 de cada grado de FKM está cerca de Tg (la diferencia no es más de 3 ℃), lo que indica que tanto Tg como TR10 pueden reflejar el movimiento a baja temperatura y la temperatura del estado vítreo de la cadena molecular del caucho.
2.2 Relación entre el contenido de flúor de FKM y las propiedades de fragilización a baja temperatura
En FKM binario y ternario común, TR10 aumenta con el aumento del contenido de flúor; cuando se introduce un cuarto monómero, PMVE, su contenido tiene una gran influencia sobre TR10.
Su contenido tiene una gran influencia en TR10. Aunque el aumento del contenido de flúor puede mejorar el límite superior de la temperatura de uso del FKM, al mismo tiempo, debido a que el enlace CF reemplaza al enlace CH, lo que reduce la suavidad de la cadena molecular y el rendimiento del caucho a baja temperatura.
2.3 Influencia de las cargas en las propiedades de fragilización a baja temperatura de los compuestos de FKM
El adhesivo de negro de humo N774 tiene el Tbri más bajo y la mejor resistencia a bajas temperaturas; el adhesivo de óxido de zinc tiene el Tbri más alto y la peor resistencia a bajas temperaturas; el rendimiento de fragilización a baja temperatura de los cinco tipos de adhesivos no difiere mucho. Después del análisis, después de agregar diferentes rellenos, el espacio y la estructura entre las cadenas moleculares de FKM son diferentes y el correspondiente rendimiento de fragilización a baja temperatura es diferente.
Después del análisis, después de agregar diferentes rellenos, los espacios y estructuras entre las cadenas moleculares de FKM son diferentes, y las correspondientes propiedades de fragilidad a baja temperatura son diferentes, y el relleno con una pequeña cantidad de caucho tiene un mayor contenido de gel y una mejor resistencia a bajas temperaturas.
2.4 El efecto del proceso de mezcla sobre las propiedades de fragilización a baja temperatura de los compuestos de FKM
El proceso de mezcla también influye en las propiedades de fragilización a baja temperatura de los compuestos de FKM. Plastificar antes de mezclar puede obtener una mejor flexibilidad de la molécula de caucho
La resistencia a bajas temperaturas del compuesto se puede mejorar plastificando antes de mezclar. El tratamiento de paso fino después de que el compuesto esté estacionado puede mejorar las propiedades de dispersión de los rellenos y compatibilizadores, y mejorar la resistencia a bajas temperaturas. En términos generales, cuanto más larga sea la moldura, menor será la viscosidad Mooney del caucho. Aumentar el número de tiempos de moldeo reducirá la Tg del caucho, pero el fenómeno no es significativo y no existe una diferencia significativa entre la Tg y la Tbri del caucho FKM con diferente número de tiempos de moldeo.
3 Conclusión
(1) La Tg de FKM es cercana a la de TR10, lo que puede reflejar el movimiento a baja temperatura de la cadena molecular de FKM y la temperatura del estado vítreo, y la Tbri es menor que la de Tg y TR10.
es inferior a Tg y TR10.
(2) La propiedad de fragilización a baja temperatura del FKM con alto contenido de flúor sulfurado con peróxido es mejor, y la propiedad de fragilidad a baja temperatura del FKM sulfurado binario con bisfenol es peor.
(3) El caucho FKM relleno con negro de carbón N774 tiene mejor resistencia a bajas temperaturas; el caucho con una pequeña cantidad de relleno tiene un mayor contenido de gel y una mejor resistencia a las bajas temperaturas.
(4) El número de tiempos de moldeo tiene poco efecto sobre la propiedad de fragilización a baja temperatura de los compuestos de FKM.
