L’inconvénient majeur du fluoroélastomère (FKM) est sa faible résistance aux basses températures. La température de rétraction à basse température (TR10) du FKM binaire est généralement de -18 à -16 ℃, et la température de transition vitreuse (Tg) est de -20 ℃ ; la résistance à basse température du FKM ternaire est inférieure à celle du FKM binaire. Le type FKM spécial basse température a une bonne résistance aux basses températures, mais le prix est très élevé.
FKM dans le « système de classification standard des produits en caoutchouc pour automobiles » ASTM D 2000-2012 des produits de qualité M2, M5, M6 requis pour réussir le test de fragilisation à basse température F15 (-25 ℃), les produits de qualité M4 requis pour réussir le test de fragilisation à basse température F17 (-40 ℃). Ces dernières années, de plus en plus de produits FKM doivent répondre aux exigences de résistance à haute température (250-275 ℃) et de fragilisation à basse température F15 ou F17. Le meilleur moyen est d'utiliser du FKM à basse température, tel qu'une température de fragilité de -45 ~ -40 ℃ Viton GLT de type FKM, mais les performances de ce FKM à haute température sont médiocres et le prix est difficile à rendre le marché acceptable. En améliorant les performances des composés binaires FKM, ils peuvent simultanément répondre aux exigences de résistance aux basses et hautes températures, et le coût est également raisonnable, est devenu un point chaud de la recherche.
Cet article analyse la caractérisation des performances à basse température du FKM de Tg, TR10 et de la température de fragilité (Tbri) de la relation entre les étudiants de troisième cycle, les charges, le processus de mélange, etc. sur les performances de fragilité à basse température des adhésifs FKM binaires et ternaires pour la préparation d'adhésif FKM résistant aux basses températures pour fournir une référence !
1. Caractérisation des propriétés de fragilisation à basse température du FKM
Le caoutchouc a une déformation réversible, peut produire une déformation importante sous l'action d'une petite force externe et peut être restauré à son état d'origine après avoir supprimé la force externe, il est donc largement utilisé. Cependant, à mesure que la température diminue, l’élasticité du caoutchouc se détériore progressivement et lorsqu’elle atteint Tg, le caoutchouc perd son élasticité et se brise. En raison de la variété des produits en caoutchouc, au cours du processus d'utilisation, ils peuvent être soumis à des chocs, des tensions, des cisaillements, des torsions, des extrusions, des abrasions, etc., leurs performances de fragilisation à basse température doivent être basées sur leurs conditions de travail pour choisir la méthode d'essai appropriée. Les méthodes d'essai de performance de fragilisation à basse température couramment utilisées comprennent le test Tg, le test de température de fragilité aux chocs, le test de rétraction à basse température, le test de rigidité en torsion à basse température (test Gimen), le test de résistance à l'étirement et au coefficient de froid, le test de dureté à basse température, le test de déformation permanente par compression à basse température et le test de relaxation des contraintes, etc.
La résistance à basse température du FKM peut être caractérisée par Tg, Tbri, TR10 et température de torsion à basse température (TGem), etc. Ces paramètres ont des significations différentes mais ont certaines relations les uns avec les autres.
(1) Tg est la température à laquelle le caoutchouc passe de l'état hautement élastique à l'état vitreux et de l'état vitreux à l'état hautement élastique, qui caractérise généralement le mouvement microscopique des chaînes moléculaires du caoutchouc.
(2) Tbri est la température à laquelle aucun dommage ne se produit sur le caoutchouc dans les conditions spécifiées de déformation par force d'impact, ce qui reflète généralement la résistance du caoutchouc pour une utilisation à basse température et sa capacité à résister aux dommages.
(3) TR10 est utilisé pour évaluer la viscoélasticité et l'effet de cristallisation du caoutchouc à basse température et reflète généralement la température la plus basse à laquelle un matériau en caoutchouc peut maintenir sa récupération élastique.
(4) TGem utilise un fil d'acier de torsion avec une constante de torsion connue comme matériau de référence pour tordre l'éprouvette selon un grand angle, tandis que lorsque la température diminue, le module du caoutchouc augmente, la rigidité augmente et l'angle de torsion diminue jusqu'au point où il se tord à peine à Tg. L'angle de torsion du caoutchouc en fonction du changement de température peut évaluer ses performances à basse température, reflétant généralement la température la plus basse à laquelle le caoutchouc conserve son élasticité.
2 FKM Tg, TR10 et la relation entre Tbri
Les paramètres de performance de fragilisation à basse température FKM couramment utilisés sont Tg, TR10 et Tbri, le fournisseur adopte généralement les paramètres Tg et TR10, ASTM adopte le paramètre Tbri, il existe certaines différences et relations entre ces trois.
2.1 La relation entre Tg et TR10
TR10 de chaque qualité de FKM est proche de Tg (la différence ne dépasse pas 3 ℃), ce qui indique que Tg et TR10 peuvent refléter le mouvement à basse température et la température de l'état du verre de la chaîne moléculaire du caoutchouc.
2.2 Relation entre la teneur en fluor FKM et les propriétés de fragilisation à basse température
Dans le FKM binaire et ternaire commun, TR10 augmente avec l'augmentation de la teneur en fluor ; lorsqu'un quatrième monomère, le PMVE, est introduit, sa teneur a une grande influence sur le TR10.
Son contenu a une grande influence sur TR10. Bien que l'augmentation de la teneur en fluor puisse améliorer la limite supérieure de la température d'utilisation du FKM, en même temps, la liaison CF remplace la liaison CH, réduisant ainsi la douceur de la chaîne moléculaire et les performances du caoutchouc à basse température.
2.3 Influence des charges sur les propriétés de fragilisation à basse température des composés FKM
L'adhésif noir de carbone N774 a le Tbri le plus bas et la meilleure résistance aux basses températures ; l'adhésif à l'oxyde de zinc a le Tbri le plus élevé et la pire résistance aux basses températures ; les performances de fragilisation à basse température des cinq types d'adhésifs ne diffèrent pas beaucoup. Après analyse, après avoir ajouté différentes charges, l'écart et la structure entre les chaînes moléculaires FKM sont différents, et les performances de fragilisation à basse température correspondantes sont différentes.
Après analyse, après avoir ajouté différentes charges, les espaces et les structures entre les chaînes moléculaires FKM sont différents, et les propriétés de fragilisation à basse température correspondantes sont différentes, et la charge avec une petite quantité de caoutchouc a une teneur en gel plus importante et une meilleure résistance aux basses températures.
2.4 L'effet du processus de mélange sur les propriétés de fragilisation à basse température des composés FKM
Le processus de mélange a également un effet sur les propriétés de fragilisation à basse température des composés FKM. La plastification avant le mélange permet d'obtenir une meilleure flexibilité des molécules de caoutchouc
La résistance à basse température du composé peut être améliorée par plastification avant mélange. Un traitement en passe fine après le stationnement du composé peut améliorer les propriétés de dispersion des charges et des compatibilisants, ainsi que la résistance aux basses températures. De manière générale, plus le moulage est long, plus la viscosité Mooney du caoutchouc est faible. L'augmentation du nombre de temps de moulage réduira la Tg du caoutchouc, mais le phénomène n'est pas significatif et il n'y a pas de différence significative entre la Tg et la Tbri du caoutchouc FKM avec un nombre de temps de moulage différent.
3 Conclusion
(1) La Tg du FKM est proche de celle du TR10, ce qui peut refléter le mouvement à basse température de la chaîne moléculaire du FKM et la température de l'état du verre, et la Tbri est inférieure à celle de la Tg et du TR10.
est inférieur à Tg et TR10.
(2) La propriété de fragilisation à basse température du FKM sulfurisé au peroxyde à haute teneur en fluor est meilleure, et la propriété de fragilisation à basse température du FKM sulfuré binaire au bisphénol est pire.
(3) Le caoutchouc FKM rempli de noir de carbone N774 a une meilleure résistance aux basses températures ; le caoutchouc avec une petite quantité de charge a une teneur en gel plus élevée et une meilleure résistance aux basses températures.
(4) Le nombre de temps de moulage a peu d'effet sur la propriété de fragilisation à basse température des composés FKM.
