Fluorielastomeerin (FKM) huomattava haittapuoli on huono alhaisen lämpötilan kestävyys. Binaarisen FKM:n matalan lämpötilan sisäänvetolämpötila (TR10) on yleensä -18 - -16 ℃ ja lasittumislämpötila (Tg) on -20 ℃; ternaarisen FKM:n matalan lämpötilan kestävyys on huonompi kuin binäärisen FKM:n. Erityisellä matalan lämpötilan tyypin FKM:llä on hyvä matalan lämpötilan kestävyys, mutta hinta on erittäin korkea.
FKM ASTM D 2000-2012 'autojen kumituotteiden vakioluokitusjärjestelmässä' luokkien M2, M5, M6 tuotteille, jotka vaaditaan läpäisemään matalan lämpötilan haurastumistesti F15 (-25 ℃), M4-luokan tuotteet vaaditaan läpäisemään matalan lämpötilan haurastumistesti F17 (-40). Viime vuosina yhä useampien FKM-tuotteiden on täytettävä sekä korkean lämpötilan kestävyyden (250-275 ℃) että matalan lämpötilan haurauden F15 tai F17 vaatimukset. Paras tapa on käyttää matalan lämpötilan FKM:ää, kuten haurauslämpötilaa -45 ~ -40 ℃ Viton GLT tyyppistä FKM:tä, mutta tämä FKM korkean lämpötilan suorituskyky on huono ja hintaa on vaikea saada markkinoille hyväksyttäväksi. Parantamalla suorituskykyä binääri FKM-yhdisteet voivat samanaikaisesti täyttää vaatimukset matalan ja korkean lämpötilan kestävyyden, ja kustannukset ovat myös kohtuulliset, on tullut kuuma paikka tutkimusta.
Tässä artikkelissa analysoidaan FKM:n Tg:n, TR10:n ja haurauslämpötilan (Tbri) suhdetta jatko-opiskelijoiden, täyteaineiden, sekoitusprosessin jne. väliseen binääri- ja kolmikomponenttiseen FKM-liimaan matalan lämpötilan hauraussuorituskyvyn luonnehdintaa matalan lämpötilan kestävän FKM-liiman valmistukseen.
1. FKM:n matalan lämpötilan haurastumisominaisuuksien karakterisointi
Kumilla on palautuva muodonmuutos, se voi aiheuttaa suuria muodonmuutoksia pienen ulkoisen voiman vaikutuksesta, ja se voidaan palauttaa alkuperäiseen tilaan ulkoisen voiman poistamisen jälkeen, joten sitä käytetään laajalti. Lämpötilan laskiessa kumin kimmoisuus kuitenkin heikkenee vähitellen, ja kun se saavuttaa Tg:n, kumi menettää kimmoisuutensa ja epäonnistuu. Koska kumituotteita on monenlaisia, ne voivat käyttöprosessin aikana altistua iskuille, jännityksille, leikkauksille, vääntymiselle, suulakepuristukselle, hankaukselle jne., sen alhaisen lämpötilan haurastumissuorituskyvyn tulee perustua sen käyttöolosuhteisiin sopivan testimenetelmän valitsemiseksi. Yleisesti käytettyjä matalan lämpötilan haurastumistestimenetelmiä ovat Tg-testi, iskunhaurauslämpötilatesti, matalan lämpötilan vetäytymistesti, matalan lämpötilan vääntöjäykkyystesti (Gimen-testi), venytys- ja kylmäkerrointesti, matalan lämpötilan kovuustesti, matalan lämpötilan puristuspysyvä muodonmuutos ja jännitysrelaksaatiotesti jne.
FKM:n matalan lämpötilan kestävyyttä voidaan luonnehtia Tg:llä, Tbri:llä, TR10:llä ja vääntölämpötilalla matalassa lämpötilassa (TGem) jne. Näillä parametreilla on eri merkitys, mutta niillä on tietty suhde toisiinsa.
(1) Tg on lämpötila, jossa kumi muuttuu erittäin elastisesta tilasta lasimaiseen tilaan ja lasimaisesta tilasta erittäin elastiseen tilaan, mikä yleensä luonnehtii kumin molekyyliketjujen mikroskooppista liikettä.
(2) Tbri on lämpötila, jossa kumille ei tapahdu vaurioita tietyissä iskuvoiman muodonmuutosolosuhteissa, mikä yleensä heijastaa kumin lujuutta matalissa lämpötiloissa käytettäväksi ja sen kykyä kestää vaurioita.
(3) TR10:tä käytetään kumin viskoelastisuuden ja kiteytysvaikutuksen arvioimiseen matalissa lämpötiloissa, ja se kuvastaa yleensä alinta lämpötilaa, jossa kumimateriaali voi säilyttää elastisen palautumisensa.
(4) TGem käyttää vääntöteräslankaa, jonka vääntövakio tunnetaan, vertailumateriaalina näytteen kiertämiseen suuressa kulmassa, kun taas lämpötilan laskiessa kumin moduuli kasvaa, jäykkyys kasvaa ja vääntökulma pienenee pisteeseen, jossa se tuskin kiertyy Tg:ssä. Kumin vääntökulma lämpötilan muutoksen mukaan voi arvioida sen suorituskykyä alhaisessa lämpötilassa, mikä yleensä heijastaa alinta lämpötilaa, jossa kumi säilyttää elastisuutensa.
2 FKM Tg, TR10 ja Tbri:n välinen suhde
Yleisesti käytetyt FKM:n matalan lämpötilan haurastumisen suorituskykyparametrit ovat Tg, TR10 ja Tbri, toimittaja yleensä käyttää parametreja Tg ja TR10, ASTM ottaa käyttöön parametrin Tbri. Näiden kolmen välillä on tiettyjä eroja ja suhteita.
2. 1 Tg:n ja TR10:n välinen suhde
Jokaisen FKM-laadun TR10 on lähellä Tg:tä (ero on enintään 3 ℃), mikä osoittaa, että sekä Tg että TR10 voivat heijastaa kumin molekyyliketjun matalan lämpötilan liikettä ja lasitilan lämpötilaa.
2.2 FKM:n fluoripitoisuuden ja matalan lämpötilan haurastumisominaisuuksien suhde
Tavallisessa binäärisessä ja ternäärisessä FKM:ssä TR10 kasvaa fluoripitoisuuden kasvaessa; kun neljäs monomeeri, PMVE, otetaan käyttöön, sen sisällöllä on suuri vaikutus TR10:een.
Sen sisällöllä on suuri vaikutus TR10:een. Vaikka fluoripitoisuuden lisääminen voi parantaa FKM:n käyttölämpötilan ylärajaa, mutta samaan aikaan CF-sidos korvaa CH-sidoksen, mikä vähentää molekyyliketjun pehmeyttä ja kumin suorituskykyä matalassa lämpötilassa.
2.3 Täyteaineiden vaikutus FKM-yhdisteiden haurastumisominaisuuksiin matalassa lämpötilassa
Hiilimustalla N774-liimalla on alhaisin Tbri ja paras matalan lämpötilan kestävyys; sinkkioksidiliimalla on korkein Tbri ja huonoin alhaisen lämpötilan kestävyys; viiden liimatyypin haurastumiskyky alhaisessa lämpötilassa ei eroa paljon. Analysoinnin jälkeen eri täyteaineiden lisäämisen jälkeen FKM-molekyyliketjujen välinen rako ja rakenne ovat erilaiset, ja vastaava matalan lämpötilan haurastumiskyky on erilainen.
Analysoinnin jälkeen eri täyteaineiden lisäyksen jälkeen FKM-molekyyliketjujen väliset raot ja rakenteet ovat erilaiset ja vastaavat matalan lämpötilan haurastumisominaisuudet ovat erilaiset, ja täyteaineella, jossa on pieni määrä kumia, on suurempi geelipitoisuus ja parempi matalan lämpötilan kestävyys.
2.4 Sekoitusprosessin vaikutus FKM-yhdisteiden haurastumisominaisuuksiin matalassa lämpötilassa
Sekoitusprosessilla on myös vaikutusta FKM-yhdisteiden haurastumisominaisuuksiin matalassa lämpötilassa. Plastisoimalla ennen sekoittamista saadaan parempi kumimolekyylin joustavuus
Seoksen alhaisen lämpötilan kestävyyttä voidaan parantaa plastisoimalla ennen sekoittamista. Ohut passikäsittely yhdisteen pysäköinnin jälkeen voi parantaa täyteaineiden ja yhteensopivien aineiden dispersio-ominaisuuksia ja parantaa alhaisen lämpötilan kestävyyttä. Yleisesti ottaen mitä pidempi muotti, sitä pienempi on kumin Mooney-viskositeetti. Muovauskertojen määrän lisääminen pienentää kumin Tg:tä, mutta ilmiö ei ole merkittävä, eikä FKM-kumin Tg:n ja Tbri:n välillä ole merkittävää eroa eri muovauskertojen lukumäärällä.
3 Johtopäätös
(1) FKM:n Tg on lähellä TR10:n Tg:tä, mikä voi heijastaa FKM:n molekyyliketjun matalan lämpötilan liikettä ja lasitilan lämpötilaa, ja Tbri on pienempi kuin Tg:n ja TR10:n.
on pienempi kuin Tg ja TR10.
(2) Peroksidirikitetyn korkeafluorisen FKM:n matalan lämpötilan haurastumisominaisuus on parempi, ja bisfenolibinäärisen rikkipitoisen FKM:n matalan lämpötilan haurastumisominaisuus on huonompi.
(3) Nokimustalla N774 täytetyllä FKM-kumilla on parempi matalan lämpötilan kestävyys; Pienellä täyteainemäärällä varustetulla kumilla on korkeampi geelipitoisuus ja parempi alhaisen lämpötilan kestävyys.
(4) Muovauskertojen lukumäärällä on vain vähän vaikutusta FKM-yhdisteiden haurastumisominaisuuteen matalassa lämpötilassa.
