Fluoroelastomeeri (FKM) silmapaistev puudus on madal vastupidavus madalale temperatuurile. Binaarse FKM-i madalatemperatuuriline tagasitõmbetemperatuur (TR10) on üldiselt -18 kuni -16 ℃ ja klaasistumistemperatuur (Tg) -20 ℃; kolmekomponentse FKM-i madalatemperatuuriline vastupidavus on kehvem kui binaarsel FKM-il. Spetsiaalne madala temperatuuri tüüp FKM on hea madala temperatuuritaluvusega, kuid hind on väga kõrge.
FKM ASTM D 2000-2012 'autokummitoodete standardklassifikatsioonisüsteemis' klasside M2, M5, M6 toodete puhul, mis on nõutavad madalal temperatuuril rabeduse F15 (-25 ℃) testi läbimiseks, M4 klassi tooted peavad läbima madalal temperatuuril rabeduse F17 (-40) testi. Viimastel aastatel on üha enam FKM-i tooteid nõutud vastama nii kõrge temperatuuri (250-275 ℃) kui ka madala temperatuuriga hapruse F15 või F17 nõuetele. Parim viis on kasutada madala temperatuuriga FKM-i, näiteks rabedustemperatuuri -45 ~ -40 ℃ Viton GLT tüüpi FKM, kuid see FKM kõrgtemperatuuriline jõudlus on halb ja hinda on raske turule vastuvõetavaks muuta. Parandades kahekomponentsete FKM-ühendite jõudlust, suudavad need samaaegselt täita madala ja kõrge temperatuuri vastupidavuse nõudeid ning ka kulud on mõistlikud, on muutunud uurimistöö kuumaks kohaks.
Käesolevas artiklis analüüsitakse FKM-i madala temperatuuri jõudluse Tg, TR10 ja rabedustemperatuuri (Tbri) iseloomustamist kraadiõppe üliõpilaste, täiteainete, segamisprotsessi jne vahel kahe- ja kolmekomponendilise FKM-liimi madala temperatuuriga rabedusnäitajate kohta madala temperatuuri suhtes vastupidava FKM-i võrdlusliimi valmistamiseks!
1. FKM-i madala temperatuuriga rabedusomaduste iseloomustus
Kummil on pöörduv deformatsioon, see võib väikese välisjõu mõjul tekitada suuri deformatsioone ja selle saab pärast välisjõu eemaldamist taastada algsesse olekusse, mistõttu seda kasutatakse laialdaselt. Temperatuuri langedes aga kummi elastsus järk-järgult halveneb ja kui see jõuab Tg-ni, kaotab kumm oma elastsuse ja ebaõnnestub. Erinevate kummitoodete tõttu võivad need kasutusprotsessis kokku puutuda löögi, pinge, nihke, väände, ekstrusiooni, hõõrdumise jne mõjuga, mistõttu selle madala temperatuuriga rabedusvõime peaks põhinema selle töötingimustel, et valida sobiv katsemeetod. Tavaliselt kasutatavad madala temperatuuriga rabestumise katsemeetodid hõlmavad Tg-testi, löögihapruse temperatuurikatset, madalal temperatuuril tagasitõmbumise katset, madalal temperatuuril väändejäikuse katset (Gimeni test), venitus- ja külmakoefitsiendi katset, madala temperatuuri kareduse katset, madalal temperatuuril kokkusurumise jäävdeformatsiooni ja pingete lõdvestamise katset jne.
FKM-i madalatemperatuurikindlust saab iseloomustada Tg, Tbri, TR10 ja väändetemperatuuriga madalal temperatuuril (TGem) jne. Nendel parameetritel on erinev tähendus, kuid neil on omavaheline seos.
(1) Tg on temperatuur, mille juures kumm läheb ülielastsest olekust klaasjas olekusse ja klaasjas olekust ülielastsesse olekusse, mis tavaliselt iseloomustab kummi molekulaarahelate mikroskoopilist liikumist.
(2) Tbri on temperatuur, mille juures kummi löögijõu deformatsiooni kindlaksmääratud tingimustes ei teki kahjustusi, mis tavaliselt peegeldab kummi tugevust madalatel temperatuuridel kasutamiseks ja selle võimet taluda kahjustusi.
(3) TR10 kasutatakse kummi viskoelastsuse ja kristalliseerumisefekti hindamiseks madalatel temperatuuridel ning see peegeldab tavaliselt madalaimat temperatuuri, mille juures kummimaterjal suudab säilitada oma elastsuse taastumise.
(4) TGem kasutab katsekeha suure nurga all keeramiseks võrdlusmaterjalina teadaoleva väändekonstandiga väändeterast traati, samal ajal kui temperatuuri langedes suureneb kummi moodul, suureneb jäikus ja väändenurk väheneb punktini, kus see vaevu keerdub Tg juures. Kummi väändenurk vastavalt temperatuurimuutusele võib hinnata selle madalat temperatuuri, peegeldades tavaliselt madalaimat temperatuuri, mille juures kumm säilitab oma elastsuse.
2 FKM Tg, TR10 ja seos Tbri vahel
Tavaliselt kasutatavad FKM-i madala temperatuuriga rabestumise jõudlusparameetrid on Tg, TR10 ja Tbri, tarnija võtab tavaliselt parameetrid Tg ja TR10, ASTM võtab kasutusele parameetri Tbri, nende kolme vahel on teatud erinevused ja seosed.
2. 1 Tg ja TR10 vaheline seos
Iga FKM klassi TR10 on lähedane Tg-le (erinevus ei ole suurem kui 3 ℃), mis näitab, et nii Tg kui ka TR10 võivad peegeldada kummi molekulaarahela madalal temperatuuril liikumist ja klaasi oleku temperatuuri.
2.2 Seos FKM-i fluorisisalduse ja madala temperatuuriga rabedusomaduste vahel
Tavalises kahend- ja kolmekomponendilises FKM-is suureneb TR10 koos fluorisisalduse suurenemisega; neljanda monomeeri, PMVE, kasutuselevõtmisel on selle sisul suur mõju TR10-le.
Selle sisul on TR10-le suur mõju. Kuigi fluorisisalduse suurendamine võib parandada FKM-i kasutustemperatuuri ülemist piiri, asendab CF-side samal ajal CH-sideme, vähendades molekulaarse ahela pehmust ja kummi madalatemperatuurilist jõudlust.
2.3 Täiteainete mõju FKM-ühendite madalal temperatuuril rabestumise omadustele
Süsimustal N774 liimil on madalaim Tbri ja parim vastupidavus madalale temperatuurile; tsinkoksiidliim on kõrgeima Tbri ja halvima madala temperatuuritaluvusega; viit tüüpi liimide madalal temperatuuril rabedusomadused ei erine palju. Pärast analüüsi, pärast erinevate täiteainete lisamist, on FKM-i molekulaarsete ahelate vaheline tühimik ja struktuur erinev ning vastav madala temperatuuriga rabedusvõime on erinev.
Pärast analüüsi, peale erinevate täiteainete lisamist, on FKM molekulaarahelate vahed ja struktuurid erinevad ning vastavad madalal temperatuuril rabedusomadused ning vähese kummikogusega täiteaine on suurema geelisisaldusega ja parema madalatemperatuurilise vastupidavusega.
2.4 Segamisprotsessi mõju FKM-ühendite madalal temperatuuril rabestumise omadustele
Segamisprotsess avaldab mõju ka FKM-ühendite madalal temperatuuril rabestumise omadustele. Plastifikatsioon enne segamist võib saavutada kummimolekulide parema paindlikkuse
Ühendi vastupidavust madalale temperatuurile saab parandada enne segamist plastifitseerides. Õhukese läbilaskega töötlemine pärast segu seismist võib parandada täiteainete ja ühilduvusainete dispersiooniomadusi ning parandada vastupidavust madalale temperatuurile. Üldiselt võib öelda, et mida pikem on vormimine, seda madalam on kummi Mooney viskoossus. Vormimiskordade arvu suurendamine vähendab kummi Tg-d, kuid see nähtus ei ole oluline ning erineva vormimisaegade arvuga FKM-kummi Tg ja Tbri vahel ei ole olulist erinevust.
3 Järeldus
(1) FKM-i Tg on lähedane TR10-le, mis võib peegeldada FKM-i molekulaarahela madalatemperatuurilist liikumist ja klaasi oleku temperatuuri ning Tbri on madalam kui Tg-l ja TR10-l.
on madalam kui Tg ja TR10.
(2) Peroksiidiga vääveldatud kõrge fluorisisaldusega FKM madalal temperatuuril rabestumise omadus on parem ja bisfenooli binaarse väävlisisaldusega FKM madala temperatuuriga rabestumise omadus on halvem.
(3) tahmaga N774 täidetud FKM kummil on parem vastupidavus madalale temperatuurile; väikese koguse täiteainega kummil on suurem geelisisaldus ja parem vastupidavus madalale temperatuurile.
(4) Vormimiskordade arv mõjutab FKM-ühendite madalal temperatuuril rabestumise omadust vähe.
