Fluoroelastomery
Fluoroelastomery – kauczuki fluorowe o wysokiej odporności na działanie czynników termicznych i chemicznych, powracające do formy po znacznej deformacji. Różne rodzaje fluoroelastomerów otrzymuje się w wyniku rodnikowej polimeryzacji monomerów winylowych.
Do syntezy elastomerów wykorzystuje się trzy rodzaje monomerów:
- niepodstawione (węglowodorowe) monomery alkenowe (etylen – E, propylen – P);
- częściowo podstawione (hydrofluoro) monomery alkenowe (fluorek winylidenu);
- całkowicie podstawione (perfluoro) monomery alkenowe (tetrafluoroetylen – TFE, heksafluoropropylen – HFP, eter perfluorometylowinylowy – PMVE).
Właściwe proporcje różnych monomerów o różnej budowie przestrzennej i własnościach wraz z odpowiednią terminacją łańcucha umożliwiają regulowanie właściwości mechanicznych, zachowania w niskich temperaturach oraz odporności chemicznej. Elastomery zawierające fluor posiadają gumową elastyczność zarówno w wysokich jak i niskich temperaturach, a także w kontakcie z różnymi chemikaliami. Aby zapewnić im odwracalne właściwości sprężyste poddaje się je sieciowaniu.
Elastomery fluorowe są kopolimerami powstałymi z monomerów gdzie jeden tworzy prosty długi łańcuch i ma tendencję do krystalizacji, a drugi jest wbudowany w pewnych odstępach, aby ograniczyć krystalizację. Łańcuchy z takimi monomerami jak fluorek winylidenu (FVD), tetrafluoroetylen, etylen mają tendencję do krystalizacji, jeśli są wystarczająco długie. Dlatego włącza się monomery z dużymi grupami bocznymi, takie jak HFP, PMVE i propylen, aby zapobiec krystalizacji [1].
Elastomery klasyfikuje się na trzy kategorie ze względu na rodzaj monomerów użytych do syntezy: FKM, FFKM i FEPM [2].
W elastomerach oznaczonych jako FKM wykorzystuje się monomery alkena częściowo podstawione fluorem (hydrofluoro). Jednym z monomerów jest zawsze fluorek winylidenu (FVD). Produkowany pod nazwą Viton®, Dydeon® i Tecnoflon®.
FKM charakteryzuje się [1], [3], [4]:
- doskonałą odporność na temperaturę, zakres pracy od -40°C do +225°C;
- odpornością na skutki cykli termicznych;
- wysoką stabilność chemiczna;
- doskonałą odporność na oleje i tłuszcze mineralne;
- niską przepuszczalność gazów;
- doskonałą odporność na ścieranie;
- wysoką kompatybilność ze wszystkimi rodzajami paliw;
- wysoką odpornością na starzenie.
Grupa FFKM – to rodzaj kauczuków perfluorowanych. Jest jednym z najdroższych elastomerów. Charakteryzuje się podobnymi właściwościami jak FKM jednak ma wyższą odporność na wysokie temperatury w pracy ciągłej, do 327°C, oraz jest bardziej odporny na środowisko silnie alkaliczne. Jest najbardziej odpornym chemicznie elastomerem [2], [5], [6], [7].
Grupa FEPM (TFEP) – kauczuk będący kopolimerem tetrafluoroetylenu i propylenu. Produkowany pod nazwą Aflas®. W porównaniu z innymi fluoroelastomerami jego wadami są [8], [9]:
- nie jest odporny na węglowodory aromatyczne i chlorowane, butanon, aceton i kwas octowy;
- wysokie odkształcenie kompresyjne;
- wysoka temperatura zeszklenia;
- niska odporność na wytłaczanie, co utrudnia obróbkę.
Zastosowanie fluoroelastomerów
Fluoroelastomery są szeroko stosowane w przemyśle chemicznym, samochodowym, lotniczym i naftowym [3], [4], [7], [8], [9]:
- do produkcji przewodów i kabli pracujących w trudnych warunkach;
- o-ringi i uszczelki tam gdzie jest kontakt z węglowodorami lub płynami silnie korozyjnymi;
- do zastosowań próżniowych, w miejscach gdzie uszczelnianie miedziane jest niemożliwe;
- uszczelnienia w silnikach turbinowych;
- uszczelnienia w pomocniczych zespołach napędowych i siłownikach hydraulicznych.
Bibliografia
1. Polycomp: FKM rubber compounds, dostęp:13.09.20202. Hertz D.: Fluorine-Containing Elastomers, Seals Eastern, dostęp:13.09.2020
3. FKM – fluoroelastomers or fluorocarbons: Polymer Properties Database, dostęp:13.09.2020
4. Viton: POWER Rubber, dostęp:13.09.2020
5. Perfluoroelastomer (FFKM): Precision Polymer Engineering, dostęp:13.09.2020
6. : FFKM, Wikipedia, the free encyclopedia, dostęp:13.09.2020
7. FFKM - perfluoroelastomers: Polymer Properties Database, dostęp:13.09.2020
8. FEPM - tetrafluoroethylene propylene: Polymer Properties Database, dostęp:13.09.2020
9. Aflas: AGC Chemicals Americas, dostęp:13.09.2020