Wyjątkową wadą fluoroelastomeru (FKM) jest słaba odporność na niskie temperatury. Temperatura retencji w niskiej temperaturze (TR10) binarnego FKM wynosi zazwyczaj od -18 do -16 ℃, a temperatura zeszklenia (Tg) wynosi -20 ℃; odporność na niskie temperatury trójskładnikowego FKM jest gorsza niż binarnego FKM. Specjalny typ niskotemperaturowy FKM ma dobrą odporność na niskie temperatury, ale cena jest bardzo wysoka.
FKM w ASTM D 2000-2012 „standardowy system klasyfikacji wyrobów gumowych do pojazdów samochodowych” dla produktów klasy M2, M5, M6 wymaganych do przejścia testu kruchości w niskiej temperaturze F15 (-25 ℃), produkty klasy M4 wymagane do przejścia testu kruchości w niskiej temperaturze F17 (-40 ℃). W ostatnich latach coraz więcej produktów FKM wymaga spełnienia wymagań zarówno odporności na wysoką temperaturę (250-275℃), jak i kruchości w niskiej temperaturze F15 lub F17. Najlepszym sposobem jest użycie FKM w niskiej temperaturze, takiej jak temperatura kruchości -45 ~ -40 ℃ Viton GLT typu FKM, ale wydajność tego FKM w wysokiej temperaturze jest słaba, a cena jest trudna do zaakceptowania na rynku. Poprawiając wydajność binarnych związków FKM, można jednocześnie spełnić wymagania dotyczące odporności na niskie i wysokie temperatury, a koszt jest również rozsądny, stał się gorącym punktem badań.
W artykule przeanalizowano charakterystykę niskotemperaturowej wydajności FKM Tg, TR10 i temperatury kruchości (Tbri) zależności pomiędzy studentami studiów podyplomowych, wypełniaczami, procesem mieszania itp. na dwuskładnikowym i trójskładnikowym kleju FKM w zakresie kruchości w niskiej temperaturze do przygotowania odpornego na niskie temperatury kleju FKM w celu zapewnienia odniesienia!
1. Charakterystyka kruchości niskotemperaturowej FKM
Guma ma odwracalne odkształcenie, może powodować duże odkształcenia pod działaniem małej siły zewnętrznej i może zostać przywrócona do pierwotnego stanu po usunięciu siły zewnętrznej, dlatego jest szeroko stosowana. Jednakże wraz ze spadkiem temperatury elastyczność gumy stopniowo się pogarsza, a gdy osiągnie Tg, guma traci swoją elastyczność i ulega zniszczeniu. Ze względu na różnorodność wyrobów gumowych, w procesie użytkowania mogą być poddawane uderzeniom, rozciąganiu, ścinaniu, skręcaniu, wytłaczaniu, ścieraniu itp., Aby wybrać odpowiednią metodę testową, należy określić jego kruchość w niskiej temperaturze na podstawie warunków pracy. Powszechnie stosowane metody badania kruchości w niskiej temperaturze obejmują test Tg, test temperatury kruchości udarowej, test retrakcji w niskiej temperaturze, test sztywności skrętnej w niskiej temperaturze (test Gimena), test odporności na rozciąganie i współczynnik zimna, test twardości w niskiej temperaturze, test trwałego odkształcenia przy ściskaniu w niskiej temperaturze i test relaksacji naprężeń itp.
Odporność FKM na niskie temperatury można scharakteryzować za pomocą Tg, Tbri, TR10 i temperatury skręcania w niskiej temperaturze (TGem) itp. Parametry te mają różne znaczenia, ale są ze sobą w pewnym związku.
(1) Tg to temperatura, w której guma przechodzi ze stanu wysoce elastycznego do stanu szklistego i stanu szklistego do stanu wysoce elastycznego, co zwykle charakteryzuje mikroskopijny ruch łańcuchów molekularnych kauczuku.
(2) Tbri to temperatura, w której nie następuje uszkodzenie gumy w określonych warunkach odkształcenia pod wpływem siły uderzenia, która zwykle odzwierciedla wytrzymałość gumy do stosowania w niskich temperaturach i jej odporność na uszkodzenia.
(3) TR10 służy do oceny lepkosprężystości i efektu krystalizacji gumy w niskich temperaturach i zwykle odzwierciedla najniższą temperaturę, w której materiał gumowy może utrzymać powrót elastyczny.
(4) TGem wykorzystuje skrętny drut stalowy o znanej stałej skręcania jako materiał odniesienia do skręcania próbki pod dużym kątem, podczas gdy wraz ze spadkiem temperatury moduł gumy wzrasta, wzrasta sztywność, a kąt skręcenia maleje do punktu, w którym ledwo skręca się przy Tg. Kąt skręcenia gumy w zależności od zmiany temperatury może ocenić jej działanie w niskich temperaturach, zwykle odzwierciedlając najniższą temperaturę, w której guma zachowuje swoją elastyczność.
2 FKM Tg, TR10 i związek pomiędzy Tbri
Powszechnie stosowane parametry kruchości w niskiej temperaturze FKM to Tg, TR10 i Tbri, dostawca zwykle przyjmuje parametr Tg i TR10, ASTM przyjmuje parametr Tbri, istnieją pewne różnice i zależności między tymi trzema.
2.1 Zależność pomiędzy Tg i TR10
TR10 każdego gatunku FKM jest bliski Tg (różnica nie przekracza 3 ℃), co wskazuje, że zarówno Tg, jak i TR10 mogą odzwierciedlać ruch w niskiej temperaturze i temperaturę stanu szklistego łańcucha molekularnego gumy.
2.2 Zależność zawartości fluoru w FKM od właściwości kruchości w niskich temperaturach
W powszechnych binarnych i trójskładnikowych FKM, TR10 wzrasta wraz ze wzrostem zawartości fluoru; po wprowadzeniu czwartego monomeru, PMVE, jego zawartość ma duży wpływ na TR10.
Jej zawartość ma ogromny wpływ na TR10. Chociaż wzrost zawartości fluoru może poprawić górną granicę temperatury stosowania FKM, ale jednocześnie ze względu na wiązanie CF zastępuje wiązanie CH, zmniejszając miękkość łańcucha molekularnego i działanie gumy w niskich temperaturach.
2.3 Wpływ napełniaczy na kruchość niskotemperaturową związków FKM
Klej sadzy N774 ma najniższą Tbri i najlepszą odporność na niskie temperatury; klej na bazie tlenku cynku ma najwyższą Tbri i najgorszą odporność na niskie temperatury; kruchość w niskiej temperaturze pięciu typów klejów nie różni się zbytnio. Po analizie, po dodaniu różnych wypełniaczy, szczelina i struktura między łańcuchami molekularnymi FKM są różne, a odpowiadająca im kruchość w niskiej temperaturze jest inna.
Po analizie, po dodaniu różnych wypełniaczy, szczeliny i struktury pomiędzy łańcuchami molekularnymi FKM są różne, a odpowiadające im właściwości kruchości w niskiej temperaturze są różne, a wypełniacz z małą ilością gumy ma większą zawartość żelu i lepszą odporność na niskie temperatury.
2.4 Wpływ procesu mieszania na kruchość niskotemperaturową związków FKM
Proces mieszania ma również wpływ na kruchość niskotemperaturową związków FKM. Plastyfikacja przed zmieszaniem może zapewnić lepszą elastyczność cząsteczek gumy
Odporność związku na niskie temperatury można poprawić poprzez uplastycznienie przed zmieszaniem. Obróbka cienkowarstwowa po zaparkowaniu mieszanki może poprawić właściwości dyspersyjne wypełniaczy i kompatybilizatorów oraz poprawić odporność na niskie temperatury. Ogólnie rzecz biorąc, im dłuższe formowanie, tym niższa lepkość gumy według Mooneya. Zwiększanie liczby czasów formowania spowoduje zmniejszenie Tg gumy, ale zjawisko to nie jest znaczące i nie ma istotnej różnicy pomiędzy Tg i Tbri gumy FKM przy różnej liczbie czasów formowania.
3 Wniosek
(1) Tg FKM jest zbliżona do Tg TR10, co może odzwierciedlać ruch łańcucha molekularnego FKM w niskiej temperaturze i temperaturę stanu szklistego, a Tbri jest niższa niż Tg i TR10.
jest niższa niż Tg i TR10.
(2) Właściwość kruchości w niskiej temperaturze FKM siarkowanego nadtlenkiem o wysokiej zawartości fluoru jest lepsza, a kruchość w niskiej temperaturze FKM binarnie siarkowanego bisfenolu jest gorsza.
(3) Guma FKM wypełniona sadzą N774 ma lepszą odporność na niskie temperatury; guma z niewielką ilością wypełniacza ma wyższą zawartość żelu i lepszą odporność na niskie temperatury.
(4) Liczba czasów formowania ma niewielki wpływ na kruchość w niskiej temperaturze związków FKM.
