Fluorelastomēra (FKM) izcilais trūkums ir slikta zemas temperatūras izturība. Binārā FKM zemas temperatūras ievilkšanas temperatūra (TR10) parasti ir no -18 līdz -16 ℃, un stiklošanās temperatūra (Tg) ir -20 ℃; trīskāršā FKM zemas temperatūras pretestība ir sliktāka nekā binārā FKM. Speciālajam zemas temperatūras tipam FKM ir laba zemas temperatūras izturība, taču cena ir ļoti augsta.
FKM ASTM D 2000-2012 'automobiļu gumijas izstrādājumu standarta klasifikācijas sistēmā' M2, M5, M6 kategorijas izstrādājumiem, kas iztur zemas temperatūras trausluma F15 (-25 ℃) testu, M4 kategorijas izstrādājumiem, kas iztur zemas temperatūras trausluma F17 (-40) testu. Pēdējos gados arvien vairāk FKM produktu tiek prasīts, lai tie atbilstu gan augstas temperatūras izturības (250-275 ℃), gan zemas temperatūras trausluma F15 vai F17 prasībām. Labākais veids ir izmantot zemas temperatūras FKM, piemēram, trausluma temperatūru no -45 ~ -40 ℃ Viton GLT tipa FKM, taču šī FKM augstas temperatūras veiktspēja ir slikta un cenu ir grūti padarīt tirgū pieņemamu. Uzlabojot bināro FKM savienojumu veiktspēju, tie var vienlaikus atbilst zemas un augstas temperatūras pretestības prasībām, un arī izmaksas ir saprātīgas, ir kļuvuši par pētniecības karsto punktu.
Šajā rakstā analizēts FKM zemas temperatūras veiktspējas raksturojums Tg, TR10 un trausluma temperatūras (Tbri) attiecībām starp maģistrantiem, pildvielām, sajaukšanas procesu utt. uz binārās un trīskāršās FKM līmes zemas temperatūras trausluma veiktspēju zemas temperatūras izturīgas FKM līmes sagatavošanai, lai nodrošinātu atsauces līmi!
1. FKM zemas temperatūras trausluma īpašību raksturojums
Gumijai ir atgriezeniska deformācija, tā var radīt lielas deformācijas neliela ārēja spēka iedarbībā, un pēc ārējā spēka noņemšanas to var atjaunot sākotnējā stāvoklī, tāpēc to plaši izmanto. Taču, temperatūrai pazeminoties, gumijas elastība pakāpeniski pasliktinās, un, sasniedzot Tg, gumija zaudē savu elastību un sabojājas. Gumijas izstrādājumu dažādības dēļ lietošanas procesā tie var tikt pakļauti triecieniem, spriedzei, bīdei, vērpei, ekstrūzijai, nobrāzumam utt., lai izvēlētos piemērotu testa metodi, tā trausluma iedarbībai zemā temperatūrā jābalstās uz tā darba stāvokli. Parasti izmantotās zemas temperatūras trausluma veiktspējas pārbaudes metodes ir Tg tests, triecientrausluma temperatūras tests, zemas temperatūras ievilkšanas tests, zemas temperatūras vērpes stingrības tests (Gimen tests), izturības pret stiepšanu un aukstuma koeficienta tests, zemas temperatūras cietības tests, zemas temperatūras kompresijas paliekošās deformācijas un sprieguma relaksācijas tests utt.
FKM zemas temperatūras pretestību var raksturot ar Tg, Tbri, TR10 un vērpes temperatūru zemā temperatūrā (TGem) utt. Šiem parametriem ir atšķirīga nozīme, taču tiem ir noteikta savstarpēja saistība.
(1) Tg ir temperatūra, kurā gumija pāriet no ļoti elastīga stāvokļa uz stiklveida stāvokli un no stiklveida stāvokļa uz ļoti elastīgu stāvokli, kas parasti raksturo gumijas molekulāro ķēžu mikroskopisko kustību.
(2) Tbri ir temperatūra, pie kuras noteiktos trieciena spēka deformācijas apstākļos gumijai nerodas bojājumi, kas parasti atspoguļo gumijas izturību lietošanai zemā temperatūrā un tās spēju izturēt bojājumus.
(3) TR10 izmanto, lai novērtētu gumijas viskoelastību un kristalizācijas efektu zemās temperatūrās, un parasti tas atspoguļo zemāko temperatūru, kurā gumijas materiāls var saglabāt elastību.
(4) TGem izmanto vērpes tērauda stiepli ar zināmu vērpes konstanti kā atskaites materiālu, lai paraugu savērptu lielā leņķī, savukārt, temperatūrai pazeminoties, palielinās gumijas modulis, palielinās stingrība un vērpes leņķis samazinās līdz vietai, kur tas tik tikko sagriežas pie Tg. Gumijas vērpes leņķis atbilstoši temperatūras izmaiņām var novērtēt tās veiktspēju zemā temperatūrā, parasti atspoguļojot zemāko temperatūru, kurā gumija saglabā savu elastību.
2 FKM Tg, TR10 un attiecības starp Tbri
Parasti izmantotie FKM zemas temperatūras trausluma veiktspējas parametri ir Tg, TR10 un Tbri, piegādātājs parasti pieņem parametrus Tg un TR10, ASTM izmanto parametru Tbri, starp šiem trim ir noteiktas atšķirības un attiecības.
2. 1 Sakarība starp Tg un TR10
Katras FKM klases TR10 ir tuvu Tg (atšķirība nav lielāka par 3 ℃), norādot, ka gan Tg, gan TR10 var atspoguļot gumijas molekulārās ķēdes zemas temperatūras kustību un stikla stāvokļa temperatūru.
2.2. Saistība starp FKM fluora saturu un trausluma īpašībām zemā temperatūrā
Parastajā binārajā un trīskāršajā FKM TR10 palielinās, palielinoties fluora saturam; kad tiek ieviests ceturtais monomērs PMVE, tā saturam ir liela ietekme uz TR10.
Tā saturam ir liela ietekme uz TR10. Lai gan fluora satura palielināšanās var uzlabot FKM lietošanas temperatūras augšējo robežu, bet tajā pašā laikā, pateicoties CF saitei, tiek aizstāta CH saite, samazinot molekulārās ķēdes maigumu un gumijas veiktspēju zemā temperatūrā.
2.3. Pildvielu ietekme uz FKM savienojumu trausluma īpašībām zemā temperatūrā
Oglekļa melnai N774 līmei ir viszemākā Tbri un vislabākā zemas temperatūras izturība; cinka oksīda līme ir visaugstākā Tbri un vissliktākā zemas temperatūras izturība; piecu veidu līmju trausluma īpašības zemā temperatūrā daudz neatšķiras. Pēc analīzes, pēc dažādu pildvielu pievienošanas, plaisa un struktūra starp FKM molekulārajām ķēdēm ir atšķirīga, un atbilstošā zemas temperatūras trausluma veiktspēja ir atšķirīga.
Pēc analīzes, pēc dažādu pildvielu pievienošanas, spraugas un struktūras starp FKM molekulārajām ķēdēm ir atšķirīgas, un atbilstošās zemas temperatūras trausluma īpašības ir atšķirīgas, un pildvielai ar nelielu gumijas daudzumu ir lielāks gēla saturs un labāka zemas temperatūras izturība.
2.4. Sajaukšanas procesa ietekme uz FKM savienojumu trausluma īpašībām zemā temperatūrā
Sajaukšanas process ietekmē arī FKM savienojumu trausluma īpašības zemā temperatūrā. Plastifikācija pirms sajaukšanas var iegūt labāku gumijas molekulu elastību
Savienojuma izturību pret zemu temperatūru var uzlabot, plastificējot pirms sajaukšanas. Plānas caurlaidības apstrāde pēc savienojuma novietošanas var uzlabot pildvielu un saderīgo vielu izkliedes īpašības un uzlabot zemas temperatūras izturību. Vispārīgi runājot, jo garāka ir formēšana, jo zemāka ir gumijas Mooney viskozitāte. Palielinot formēšanas reižu skaitu, gumijas Tg samazināsies, taču šī parādība nav nozīmīga, un nav būtiskas atšķirības starp FKM gumijas Tg un Tbri ar atšķirīgu formēšanas reižu skaitu.
3 Secinājums
(1) FKM Tg ir tuvu TR10 Tg, kas var atspoguļot FKM molekulārās ķēdes zemās temperatūras kustību un stikla stāvokļa temperatūru, un Tbri ir zemāks nekā Tg un TR10.
ir zemāks par Tg un TR10.
(2) Peroksīda sēra saturoša augsta fluora satura FKM trausluma īpašības zemā temperatūrā ir labākas, bet bisfenola binārā sēra FKM trausluma īpašības zemā temperatūrā ir sliktākas.
(3) FKM gumijai, kas pildīta ar ogļu N774, ir labāka zemas temperatūras izturība; gumijai ar nelielu pildvielas daudzumu ir lielāks gēla saturs un labāka zemas temperatūras izturība.
(4) Formēšanas reižu skaits maz ietekmē FKM savienojumu trausluma īpašības zemā temperatūrā.
