Veľkou nevýhodou fluoroelastoméru (FKM) je nízka odolnosť voči nízkym teplotám. Nízkoteplotná teplota sťahovania (TR10) binárneho FKM je všeobecne -18 až -16 °C a teplota skleného prechodu (Tg) je -20 °C; odolnosť ternárneho FKM voči nízkym teplotám je horšia ako odolnosť binárneho FKM. Špeciálny nízkoteplotný typ FKM má dobrú odolnosť voči nízkym teplotám, ale cena je veľmi vysoká.
FKM v ASTM D 2000-2012 'štandardnom klasifikačnom systéme automobilových gumových výrobkov' produktov triedy M2, M5, M6, ktoré sú potrebné na to, aby prešli testom krehnutia pri nízkej teplote F15 (-25 ℃), produkty triedy M4, ktoré sú potrebné na to, aby prešli testom krehnutia pri nízkej teplote F17 (-40). V posledných rokoch sa stále viac produktov FKM vyžaduje, aby spĺňali požiadavky odolnosti voči vysokej teplote (250-275 ℃) a krehkosti pri nízkych teplotách F15 alebo F17. Najlepším spôsobom je použiť nízkoteplotné FKM, ako je teplota krehkosti -45 ~ -40 ℃ Viton GLT typ FKM, ale tento vysokoteplotný výkon FKM je slabý a cenu je ťažké urobiť na trhu prijateľnou. Zlepšením výkonu binárnych zlúčenín FKM môžu súčasne spĺňať požiadavky na odolnosť voči nízkym a vysokým teplotám, pričom náklady sú tiež primerané, sa stali horúcim miestom výskumu.
Tento článok analyzuje charakterizáciu vlastností FKM pri nízkych teplotách Tg, TR10 a teploty krehkosti (Tbri) vzťahu medzi postgraduálnymi študentmi, plnivami, procesom miešania atď. na vlastnostiach binárneho a ternárneho lepidla FKM pri nízkej teplote krehkosti na prípravu lepidla FKM odolného voči nízkym teplotám ako referenciu!
1. Charakterizácia vlastností FKM pri nízkej teplote krehnutia
Guma má reverzibilnú deformáciu, môže spôsobiť veľkú deformáciu pri pôsobení malej vonkajšej sily a môže byť obnovená do pôvodného stavu po odstránení vonkajšej sily, takže je široko používaná. S klesajúcou teplotou sa však elasticita gumy postupne zhoršuje a keď dosiahne Tg, guma stratí svoju elasticitu a zlyhá. Kvôli rôznorodosti gumových výrobkov môžu byť v procese používania vystavené nárazom, ťahu, šmyku, krúteniu, vytláčaniu, obrusovaniu atď., jeho odolnosť proti krehnutiu pri nízkych teplotách by mala byť založená na pracovných podmienkach, aby sa zvolila vhodná skúšobná metóda. Bežne používané metódy testovania krehnutia pri nízkych teplotách zahŕňajú test Tg, test rázovej krehkosti pri teplote, test stiahnutia pri nízkej teplote, test torznej tuhosti pri nízkej teplote (Gimen test), test odolnosti proti roztiahnutiu a koeficientu chladu, test tvrdosti pri nízkej teplote, test trvalej deformácie pri nízkej teplote a relaxácie napätia atď.
Nízkoteplotná odolnosť FKM môže byť charakterizovaná Tg, Tbri, TR10 a torznou teplotou pri nízkej teplote (TGem) atď. Tieto parametre majú rôzny význam, ale majú medzi sebou určitý vzťah.
(1) Tg je teplota, pri ktorej sa kaučuk mení z vysoko elastického stavu do sklovitého stavu a sklovitého stavu do vysoko elastického stavu, ktorý zvyčajne charakterizuje mikroskopický pohyb molekulových reťazcov kaučuku.
(2) Tbri je teplota, pri ktorej nedochádza k poškodeniu gumy za špecifikovaných podmienok deformácie nárazovou silou, ktorá zvyčajne odráža pevnosť gumy na použitie pri nízkych teplotách a jej schopnosť odolávať poškodeniu.
(3) TR10 sa používa na hodnotenie viskoelasticity a kryštalizačného účinku kaučuku pri nízkych teplotách a zvyčajne odráža najnižšiu teplotu, pri ktorej si gumový materiál môže udržať elastické zotavenie.
(4) TGem používa torzný oceľový drôt so známou torznou konštantou ako referenčný materiál na skrútenie vzorky pod veľkým uhlom, zatiaľ čo s klesajúcou teplotou sa zvyšuje modul gumy, zvyšuje sa tuhosť a uhol krútenia sa zmenšuje až do bodu, keď sa sotva krúti pri Tg. Uhol krútenia gumy podľa zmeny teploty môže vyhodnotiť jej výkonnosť pri nízkych teplotách, zvyčajne odrážajúc najnižšiu teplotu, pri ktorej si guma zachováva svoju elasticitu.
2 FKM Tg, TR10 a vzťah medzi Tbri
Bežne používané výkonové parametre FKM pre nízkoteplotné skrehnutie sú Tg, TR10 a Tbri, dodávateľ zvyčajne preberá parameter Tg a TR10, ASTM preberá parameter Tbri, medzi týmito tromi sú určité rozdiely a vzťahy.
2. 1 Vzťah medzi Tg a TR10
TR10 každého stupňa FKM je blízko Tg (rozdiel nie je väčší ako 3 ℃), čo naznačuje, že Tg aj TR10 môžu odrážať pohyb pri nízkej teplote a teplotu skleného stavu molekulového reťazca gumy.
2.2 Vzťah medzi obsahom fluóru FKM a vlastnosťami krehnutia pri nízkych teplotách
V spoločnom binárnom a ternárnom FKM sa TR10 zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom fluóru; keď sa zavedie štvrtý monomér, PMVE, jeho obsah má veľký vplyv na TR10.
Jeho obsah má veľký vplyv na TR10. Zvýšenie obsahu fluóru síce môže zlepšiť hornú hranicu teploty použitia FKM, ale zároveň vďaka väzbe CF nahrádza väzbu CH, čím sa znižuje mäkkosť molekulárneho reťazca a výkonnosť gumy pri nízkych teplotách.
2.3 Vplyv plnív na vlastnosti krehnutia FKM zlúčenín pri nízkych teplotách
Sadzové lepidlo N774 má najnižšie Tbri a najlepšiu odolnosť voči nízkym teplotám; lepidlo na báze oxidu zinočnatého má najvyššiu Tbri a najhoršiu odolnosť voči nízkym teplotám; výkonnosť krehnutia pri nízkych teplotách sa u piatich typov lepidiel príliš nelíši. Po analýze, po pridaní rôznych plnív, sa medzera a štruktúra medzi molekulovými reťazcami FKM líšia a zodpovedajúca účinnosť krehnutia pri nízkych teplotách je odlišná.
Po analýze, po pridaní rôznych plnív, sú medzery a štruktúry medzi molekulovými reťazcami FKM odlišné a zodpovedajúce vlastnosti krehnutia pri nízkych teplotách sú odlišné a plnivo s malým množstvom kaučuku má väčší obsah gélu a lepšiu odolnosť voči nízkym teplotám.
2.4 Vplyv procesu miešania na vlastnosti krehnutia FKM zlúčenín pri nízkych teplotách
Proces miešania má tiež vplyv na vlastnosti krehnutia FKM zlúčenín pri nízkych teplotách. Plastifikáciou pred zmiešaním možno dosiahnuť lepšiu flexibilitu molekúl gumy
Nízkoteplotná odolnosť zmesi sa môže zlepšiť plastifikáciou pred zmiešaním. Ošetrenie tenkým prechodom po zaparkovaní zlúčeniny môže zlepšiť disperzné vlastnosti plnív a kompatibilizérov a zlepšiť odolnosť voči nízkym teplotám. Všeobecne povedané, čím dlhšie je tvarovanie, tým nižšia je Mooney viskozita gumy. Zvýšenie počtu časov formovania zníži Tg gumy, ale tento jav nie je významný a neexistuje žiadny významný rozdiel medzi Tg a Tbri gumy FKM s rôznym počtom lisovacích časov.
3 Záver
(1) Tg FKM je blízko k Tg TR10, čo môže odrážať nízkoteplotný pohyb molekulového reťazca FKM a teplotu skleného stavu, a Tbri je nižší ako Tg a TR10.
je nižšia ako Tg a TR10.
(2) Vlastnosť krehnutia pri nízkej teplote peroxidového síreného FKM s vysokým obsahom fluóru je lepšia a vlastnosť krehnutia pri nízkej teplote bisfenolového binárneho síreného FKM je horšia.
(3) Guma FKM naplnená sadzami N774 má lepšiu odolnosť voči nízkym teplotám; guma s malým množstvom plniva má vyšší obsah gélu a lepšiu odolnosť voči nízkym teplotám.
(4) Počet lisovacích časov má malý vplyv na schopnosť FKM zlúčenín krehnúť pri nízkych teplotách.
