Borracha de flúor (FKM) refere-se a um elastômero de polímero sintético contendo átomos de flúor nos átomos de carbono da cadeia principal ou cadeia lateral. Possui excelente resistência a altas temperaturas, alta estabilidade química, resistência às intempéries, resistência à oxidação, resistência ao óleo e respirabilidade muito baixa. Na indústria militar, o FKM é usado principalmente em vedações, oleodutos e bainhas de linhas elétricas para veículos aeroespaciais, de aviação e de lançamento, satélites, jatos de combate, novos tanques, etc. .
Em 1957, a DuPont desenvolveu o primeiro FKM para atender aos elevados requisitos de desempenho de vedação na indústria aeroespacial. Para fornecer melhor estabilidade térmica e resistência a solventes, o fluoroelastômero terpolímero contendo tetrafluoroetileno (TFE) foi desenvolvido em 1959. Atualmente, as marcas FKM mais comuns no mundo incluem: Viton® da Chemours, Tecnoflon® da Solvay, Dyneon™ da 3M e DAI da Daikin. -EL™.
1. Uma breve história do desenvolvimento da borracha fluorada
Desde a descoberta do policlorotrifluoroetileno e do politetrafluoroetileno, as pessoas perceberam que os fluoropolímeros têm excelente resistência a altas temperaturas e inércia química, e o politetrafluoroetileno se tornou a maior indústria de fluoropolímeros. No entanto, devido às características de desempenho do próprio plástico, ele ainda apresenta grandes defeitos como material de vedação, e há uma necessidade urgente de um material de vedação de fluoroelastômero.
A primeira borracha de flúor foi o poli-2-flúor-1,3-butadieno e seu copolímero com estireno, propileno, etc., que foi produzido experimentalmente pela DuPont nos Estados Unidos em 1948. Seu o desempenho não é melhor do que o da borracha de cloropreno e da borracha de butadieno. , e é caro e não tem valor industrial real. No final da década de 1950, a empresa americana Thiokol desenvolveu uma borracha fluorada nitrosa binária com bom desempenho em baixas temperaturas e resistência a oxidantes fortes. Desde então, a borracha fluorada entrou em aplicações industriais práticas.
A China também desenvolveu uma variedade de borrachas fluoradas desde 1958, principalmente borrachas fluoradas de poliolefina, como tipo 23, 26, 246 e borracha fluorada nitroso. Mais tarde, uma nova variedade de borracha fluorada de tetrapropileno foi desenvolvida. , borracha perfluoroéter, borracha fluorofósfora.
2. Estrutura e características da borracha fluorada
A estrutura molecular do FKM determina sua excelente estabilidade química e resistência a altas temperaturas. Os átomos de flúor circundam a cadeia de carbono e as ligações flúor-carbono, tornando os átomos de carbono menos suscetíveis ao ataque de outros produtos químicos, moléculas, íons ou átomos. Além disso, a energia de ligação da ligação flúor-carbono é muito alta, o que também significa que não é fácil de quebrar e possui propriedades químicas muito estáveis.
Para manter as características dos elastômeros, os produtos de borracha devem ser capazes de se recuperar rapidamente após serem comprimidos pelo mundo exterior e deformados. Em circunstâncias normais, os elastômeros são estruturas de rede tridimensionais formadas pela ligação cruzada de cadeias moleculares, e a força restauradora após a deformação vem da tendência dos segmentos moleculares de retornarem à desordem. Como as cadeias de fluorocarbonetos são mais viscosas que as cadeias de hidrocarbonetos, o FKM frequentemente apresenta relaxamento lento.
O FKM geralmente consiste em dois ou mais monômeros. As cadeias de carbono polimerizadas a partir de VF2 (ou VDF), TFE e monômeros de etileno podem formar uma rede se forem longas o suficiente. Portanto, para formar um polímero amorfo, são adicionados alguns monômeros com grupos laterais volumosos, como hexafluoropropileno (HFP), éter vinílico fluorado (PMVE), propileno, etc.
3. Tipos de borracha fluorada
De acordo com ASTM D1418-2022, a borracha fluorada pode ser dividida nos cinco tipos a seguir:
(1) Copolímero binário de hexafluoropropileno (HFP) e fluoreto de vinilideno (VDF). O copolímero binário é um tipo padrão de FKM, com bom desempenho em todos os aspectos e é versátil. A borracha fluorada tipo 26, comumente conhecida como borracha nº 2 na China, é esse tipo. Atualmente é a variedade de borracha fluorada mais comum, representando mais de 80% de toda a borracha fluorada.
(2) Terpolímero de tetrafluoroetileno (TFE), hexafluoropropileno (HFP) e fluoreto de vinilideno (VDF). Os terpolímeros têm uma fração mássica de flúor mais alta do que os copolímeros binários (geralmente 68% a 69%), portanto têm melhor resistência química, especialmente resistência a hidrocarbonetos. Além disso, tem melhor resistência a altas temperaturas e pode ser usado por um longo tempo em ambientes acima de 250 graus, mas sua capacidade de suporte de pressão e elasticidade em ambientes de baixa temperatura serão reduzidas em conformidade. A borracha fluorada tipo 246, comumente conhecida como borracha nº 3 na China, pertence a esta categoria.
(3) Terpolímero de tetrafluoroetileno (TFE), éter vinílico fluorado (PMVE) e fluoreto de vinilideno (VDF). A adição de PMVE torna o produto mais elástico a baixas temperaturas do que os dois primeiros tipos de produtos. A fração de massa do elemento flúor neste FKM está entre 62% e 68%.
(4) Terpolímero de tetrafluoroetileno (TFE), propileno e fluoreto de vinilideno (VDF). Este tipo de FKM aumentou a resistência a soluções alcalinas e outras soluções polares, mas seu desempenho de inchamento deteriorou-se e sua fração de massa do elemento flúor é de cerca de 67%.
(5) Copolímero de cinco membros de tetrafluoroetileno (TFE), hexafluoropropileno (HFP), etileno, éter vinílico fluorado (PMVE) e fluoreto de vinilideno (VDF). Este tipo de FKM é conhecido por sua resistência a soluções polares e sulfeto de hidrogênio em altas temperaturas.