A grande desvantagem do fluoroelastômero (FKM) é a baixa resistência a baixas temperaturas. A temperatura de retração de baixa temperatura (TR10) do FKM binário é geralmente de -18 a -16 ℃, e a temperatura de transição vítrea (Tg) é de -20 ℃; a resistência a baixas temperaturas do FKM ternário é pior do que a do FKM binário. O tipo especial de baixa temperatura FKM tem boa resistência a baixas temperaturas, mas o preço é muito alto.
FKM no ASTM D 2000-2012 'sistema de classificação padrão de produtos de borracha automotiva' dos produtos de grau M2, M5, M6 necessários para passar no teste de fragilização em baixa temperatura F15 (-25 ℃), produtos de grau M4 necessários para passar no teste de fragilização em baixa temperatura F17 (-40 ℃). Nos últimos anos, mais e mais produtos FKM são necessários para atender aos requisitos de resistência a altas temperaturas (250-275 ℃) e fragilização a baixas temperaturas F15 ou F17. A melhor maneira é usar FKM de baixa temperatura, como temperatura de fragilidade de -45 ~ -40 ℃ Viton GLT tipo FKM, mas esse desempenho de alta temperatura do FKM é ruim e o preço é difícil de tornar o mercado aceitável. Ao melhorar o desempenho dos compostos binários FKM, eles podem atender simultaneamente aos requisitos de resistência a baixas e altas temperaturas, e o custo também é razoável, tornando-se um ponto importante de pesquisa.
Este artigo analisa a caracterização do desempenho em baixa temperatura do FKM de Tg, TR10 e temperatura de fragilidade (Tbri) da relação entre estudantes de pós-graduação, enchimentos, processo de mistura, etc. no desempenho de fragilidade em baixa temperatura do adesivo FKM binário e ternário para a preparação de adesivo FKM resistente a baixas temperaturas para fornecer referência!
1. Caracterização das propriedades de fragilização a baixa temperatura do FKM
A borracha tem deformação reversível, pode produzir grande deformação sob a ação de uma pequena força externa e pode ser restaurada ao seu estado original após a remoção da força externa, por isso é amplamente utilizada. Porém, à medida que a temperatura diminui, a elasticidade da borracha deteriora-se gradualmente e, quando atinge Tg, a borracha perde a elasticidade e falha. Devido à variedade de produtos de borracha, no processo de uso podem ser submetidos a impacto, tensão, cisalhamento, torção, extrusão, abrasão, etc., seu desempenho de fragilização em baixa temperatura deve ser baseado em sua condição de trabalho para escolher o método de teste apropriado. Os métodos de teste de desempenho de fragilização em baixa temperatura comumente usados incluem teste Tg, teste de temperatura de fragilidade por impacto, teste de retração em baixa temperatura, teste de rigidez torcional em baixa temperatura (teste de Gimen), resistência ao alongamento e teste de coeficiente de frio, teste de dureza em baixa temperatura, deformação permanente de compressão em baixa temperatura e teste de relaxamento de tensão, etc.
A resistência a baixas temperaturas do FKM pode ser caracterizada por Tg, Tbri, TR10 e Temperatura de Torção em Baixa Temperatura (TGem), etc. Esses parâmetros têm significados diferentes, mas têm certa relação entre si.
(1) Tg é a temperatura na qual a borracha passa do estado altamente elástico para o estado vítreo e do estado vítreo para o estado altamente elástico, o que geralmente caracteriza o movimento microscópico das cadeias moleculares da borracha.
(2) Tbri é a temperatura na qual nenhum dano ocorre à borracha nas condições especificadas de deformação por força de impacto, que geralmente reflete a resistência da borracha para uso em baixas temperaturas e sua capacidade de resistir a danos.
(3) TR10 é usado para avaliar a viscoelasticidade e o efeito de cristalização da borracha em baixas temperaturas e geralmente reflete a temperatura mais baixa na qual um material de borracha pode manter sua recuperação elástica.
(4) O TGem usa um fio de aço torcional com uma constante de torção conhecida como material de referência para torcer a amostra em um grande ângulo, enquanto à medida que a temperatura diminui, o módulo da borracha aumenta, a rigidez aumenta e o ângulo de torção diminui até o ponto onde ela quase não torce em Tg. O ângulo de torção da borracha de acordo com a mudança de temperatura pode avaliar seu desempenho em baixas temperaturas, geralmente refletindo a temperatura mais baixa na qual a borracha mantém sua elasticidade.
2 FKM Tg, TR10 e a relação entre Tbri
Os parâmetros de desempenho de fragilização em baixa temperatura FKM comumente usados são Tg, TR10 e Tbri, o fornecedor geralmente adota o parâmetro Tg e TR10, ASTM adota o parâmetro Tbri, existem certas diferenças e relações entre esses três.
2.1 A relação entre Tg e TR10
TR10 de cada grau de FKM está próximo de Tg (a diferença não é superior a 3 ℃), indicando que tanto Tg quanto TR10 podem refletir o movimento de baixa temperatura e a temperatura do estado vítreo da cadeia molecular da borracha.
2.2 Relação entre o teor de flúor FKM e as propriedades de fragilização em baixa temperatura
No FKM binário e ternário comum, o TR10 aumenta com o aumento do teor de flúor; quando um quarto monômero, PMVE, é introduzido, seu conteúdo tem grande influência no TR10.
Seu conteúdo tem grande influência no TR10. Embora o aumento do teor de flúor possa melhorar o limite superior da temperatura de uso do FKM, mas ao mesmo tempo, devido à ligação CF substitui a ligação CH, reduzindo a suavidade da cadeia molecular e o desempenho da borracha em baixas temperaturas.
2.3 Influência das cargas nas propriedades de fragilização a baixa temperatura dos compostos FKM
O adesivo negro de fumo N774 tem o Tbri mais baixo e a melhor resistência a baixas temperaturas; o adesivo de óxido de zinco tem o Tbri mais alto e a pior resistência a baixas temperaturas; o desempenho de fragilização em baixa temperatura dos cinco tipos de adesivos não difere muito. Após a análise, após a adição de diferentes cargas, a lacuna e a estrutura entre as cadeias moleculares de FKM são diferentes, e o desempenho de fragilização correspondente em baixa temperatura é diferente.
Após a análise, após a adição de diferentes cargas, as lacunas e estruturas entre as cadeias moleculares FKM são diferentes, e as propriedades correspondentes de fragilização em baixa temperatura são diferentes, e a carga com uma pequena quantidade de borracha tem um maior teor de gel e melhor resistência a baixas temperaturas.
2.4 O efeito do processo de mistura nas propriedades de fragilização a baixa temperatura dos compostos FKM
O processo de mistura também afeta as propriedades de fragilização em baixa temperatura dos compostos FKM. Plastificar antes da mistura pode obter melhor flexibilidade da molécula de borracha
A resistência do composto a baixas temperaturas pode ser melhorada plastificando antes da mistura. O tratamento de passagem fina após o estacionamento do composto pode melhorar as propriedades de dispersão de cargas e compatibilizantes e melhorar a resistência a baixas temperaturas. De modo geral, quanto mais longa for a moldagem, menor será a viscosidade Mooney da borracha. Aumentar o número de tempos de moldagem reduzirá o Tg da borracha, mas o fenômeno não é significativo, e não há diferença significativa entre o Tg e o Tbri da borracha FKM com diferentes números de tempos de moldagem.
3 Conclusão
(1) O Tg do FKM é próximo ao do TR10, o que pode refletir o movimento de baixa temperatura da cadeia molecular do FKM e a temperatura do estado vítreo, e o Tbri é inferior ao do Tg e do TR10.
é inferior a Tg e TR10.
(2) A propriedade de fragilização em baixa temperatura do FKM com alto teor de flúor sulfurado com peróxido é melhor, e a propriedade de fragilização em baixa temperatura do FKM binário sulfurado com bisfenol é pior.
(3) Borracha FKM preenchida com negro de fumo N774 tem melhor resistência a baixas temperaturas; borracha com pequena quantidade de enchimento tem maior teor de gel e melhor resistência a baixas temperaturas.
(4) O número de tempos de moldagem tem pouco efeito na propriedade de fragilização em baixa temperatura dos compostos FKM.
