Izrazita pomanjkljivost fluoroelastomera (FKM) je slaba odpornost na nizke temperature. Nizkotemperaturna retrakcijska temperatura (TR10) binarnega FKM je običajno -18 do -16 ℃, temperatura posteklenitve (Tg) pa -20 ℃; Nizkotemperaturna odpornost ternarnega FKM je slabša od odpornosti binarnega FKM. Posebna nizkotemperaturna vrsta FKM ima dobro odpornost na nizke temperature, vendar je cena zelo visoka.
FKM v ASTM D 2000-2012 'sistem standardne klasifikacije izdelkov iz gume' izdelkov razreda M2, M5, M6, ki morajo opraviti preskus nizkotemperaturne krhkosti F15 (-25 ℃), izdelki razreda M4, ki morajo opraviti preskus nizkotemperaturne krhkosti F17 (-40 ℃). V zadnjih letih je vedno več izdelkov FKM potrebnih za izpolnjevanje zahtev glede visoke temperaturne odpornosti (250-275 ℃) in nizkotemperaturne krhkosti F15 ali F17. Najboljši način je uporaba nizkotemperaturnega FKM, kot je temperatura krhkosti -45 ~ -40 ℃ Viton GLT tipa FKM, vendar je ta visokotemperaturna zmogljivost FKM slaba in ceno je težko narediti tržno sprejemljivo. Z izboljšanjem učinkovitosti binarnih spojin FKM lahko hkrati izpolnjujejo zahteve odpornosti na nizke in visoke temperature, cena pa je tudi razumna, je postala vroča točka raziskav.
Ta članek analizira karakterizacijo nizkotemperaturne zmogljivosti FKM za Tg, TR10 in temperaturo krhkosti (Tbri) razmerja med podiplomskimi študenti, polnili, postopkom mešanja itd. na nizkotemperaturno krhkost binarnega in trinarnega lepila FKM za pripravo nizkotemperaturno odpornega lepila FKM za zagotavljanje reference!
1. Karakterizacija lastnosti nizkotemperaturne krhkosti FKM
Guma ima reverzibilno deformacijo, lahko povzroči veliko deformacijo pod delovanjem majhne zunanje sile in se lahko povrne v prvotno stanje po odstranitvi zunanje sile, zato se pogosto uporablja. Z nižanjem temperature pa se elastičnost gume postopoma slabša in ko doseže Tg, guma izgubi elastičnost in odpove. Zaradi različnih gumijastih izdelkov, ki so lahko med uporabo izpostavljeni udarcem, napetosti, striženju, torziji, iztiskanju, abraziji itd., mora njihova nizkotemperaturna krhkost temeljiti na delovnih pogojih, da se izbere ustrezna preskusna metoda. Običajno uporabljene metode testiranja učinkovitosti nizkotemperaturne krhkosti vključujejo Tg test, preskus udarne krhkosti pri temperaturi, nizkotemperaturni preskus umika, nizkotemperaturni preskus torzijske togosti (Gimenov test), preskus koeficienta odpornosti proti raztezanju in mrazu, preskus trdote pri nizkih temperaturah, trajne deformacije pri nizkotemperaturnem stiskanju in preskus popuščanja napetosti itd.
Odpornost FKM na nizke temperature je mogoče označiti s Tg, Tbri, TR10 in torzijsko temperaturo pri nizki temperaturi (TGem) itd. Ti parametri imajo različne pomene, vendar so med seboj v določeni povezavi.
(1) Tg je temperatura, pri kateri se guma spremeni iz visoko elastičnega stanja v steklasto stanje in iz steklastega stanja v visoko elastično stanje, ki običajno označuje mikroskopsko gibanje molekularnih verig kavčuka.
(2) Tbri je temperatura, pri kateri ne pride do poškodbe gume pri določenih pogojih deformacije udarne sile, ki običajno odraža trdnost gume za uporabo pri nizkih temperaturah in njeno sposobnost, da prenese poškodbe.
(3) TR10 se uporablja za oceno viskoelastičnosti in kristalizacijskega učinka gume pri nizkih temperaturah in običajno odraža najnižjo temperaturo, pri kateri lahko gumijasti material ohrani svojo elastičnost.
(4) TGem uporablja torzijsko jekleno žico z znano torzijsko konstanto kot referenčni material za zvijanje vzorca pod velikim kotom, medtem ko se temperatura znižuje, modul gume narašča, togost se povečuje, torzijski kot pa se zmanjša do točke, ko se komaj zasuka pri Tg. Torzijski kot gume glede na spremembo temperature lahko oceni njeno delovanje pri nizkih temperaturah, kar običajno odraža najnižjo temperaturo, pri kateri guma ohrani svojo elastičnost.
2 FKM Tg, TR10 in razmerje med Tbri
Običajno uporabljeni parametri učinkovitosti nizkotemperaturne krhkosti FKM so Tg, TR10 in Tbri, dobavitelj običajno sprejme parameter Tg in TR10, ASTM sprejme parameter Tbri, med temi tremi obstajajo določene razlike in razmerja.
2. 1 Razmerje med Tg in TR10
TR10 vsake stopnje FKM je blizu Tg (razlika ni večja od 3 ℃), kar kaže, da lahko tako Tg kot TR10 odražata nizkotemperaturno gibanje in temperaturo steklenega stanja molekularne verige gume.
2.2 Povezava med vsebnostjo fluora FKM in lastnostmi krhkosti pri nizkih temperaturah
V navadnem binarnem in ternarnem FKM se TR10 poveča s povečanjem vsebnosti fluora; ko je uveden četrti monomer, PMVE, ima njegova vsebnost velik vpliv na TR10.
Njegova vsebina ima velik vpliv na TR10. Čeprav lahko povečanje vsebnosti fluora izboljša zgornjo mejo temperature uporabe FKM, hkrati pa zaradi CF vezi nadomesti CH vez, zmanjša mehkobo molekularne verige in nizkotemperaturno delovanje gume.
2.3 Vpliv polnil na lastnosti nizkotemperaturne krhkosti spojin FKM
Lepilo saje N774 ima najnižji Tbri in najboljšo odpornost na nizke temperature; lepilo na osnovi cinkovega oksida ima najvišji Tbri in najslabšo odpornost na nizke temperature; Nizkotemperaturna krhkost petih vrst lepil se ne razlikuje veliko. Po analizi, po dodajanju različnih polnil, sta vrzel in struktura med molekularnimi verigami FKM različni in ustrezna zmogljivost nizkotemperaturne krhkosti je drugačna.
Po analizi, po dodajanju različnih polnil, so vrzeli in strukture med molekularnimi verigami FKM drugačne in ustrezne lastnosti nizkotemperaturne krhkosti so drugačne, polnilo z majhno količino gume pa ima večjo vsebnost gela in boljšo odpornost na nizke temperature.
2.4 Vpliv postopka mešanja na lastnosti nizkotemperaturne krhkosti spojin FKM
Postopek mešanja vpliva tudi na nizkotemperaturno krhkost spojin FKM. Plastificiranje pred mešanjem lahko izboljša fleksibilnost molekul gume
Nizkotemperaturno obstojnost spojine je mogoče izboljšati s plastificiranjem pred mešanjem. Obdelava s tankim prehodom, potem ko je zmes parkirana, lahko izboljša disperzijske lastnosti polnil in kompatibilizatorjev ter izboljša odpornost na nizke temperature. Na splošno velja, da daljše kot je oblikovanje, nižja je Mooneyjeva viskoznost gume. Povečanje števila časov oblikovanja bo zmanjšalo Tg gume, vendar ta pojav ni pomemben in ni bistvene razlike med Tg in Tbri FKM gume z različnim številom časov oblikovanja.
3 Zaključek
(1) Tg FKM je blizu vrednosti TR10, kar lahko odraža nizkotemperaturno gibanje molekularne verige FKM in temperaturo steklastega stanja, Tbri pa je nižja kot pri Tg in TR10.
nižja od Tg in TR10.
(2) Lastnost nizkotemperaturne krhkosti peroksidno žveplanega FKM z visoko vsebnostjo fluora je boljša, lastnost nizkotemperaturne krhkosti binarno žveplanega FKM z bisfenolom pa je slabša.
(3) Guma FKM, polnjena s sajami N774, ima boljšo odpornost na nizke temperature; guma z majhno količino polnila ima večjo vsebnost gela in boljšo odpornost na nizke temperature.
(4) Število časov oblikovanja ima majhen vpliv na nizkotemperaturno krhkost spojin FKM.
