Fluorkumm (FKM) viitab sünteetilisele polümeeri elastomeerile, mis sisaldab fluori aatomeid peaahela või kõrvalahela süsinikuaatomitel. Sellel on suurepärane kõrge temperatuuritaluvus, kõrge keemiline stabiilsus, ilmastikukindlus, oksüdatsioonikindlus, õlikindlus ja väga madal hingavus. Sõjatööstuses kasutatakse FKM-i peamiselt tihendites, õlitorudes ja elektriliinide ümbristes lennunduses, lennunduses ja kanderakettides, satelliitides, hävituslennukites, uutes tankides jne. See on tipptasemel riigikaitsetööstuses asendamatu võtmematerjal. .
1957. aastal töötas DuPont välja esimese FKM-i, et täita õhusõidukitööstuse kõrgeid tihendusnõudeid. Parema termilise stabiilsuse ja lahustikindluse tagamiseks töötati 1959. aastal välja tetrafluoroetüleeni (TFE) sisaldav terpolümeer fluoroelastomeer. Praegu on maailmas levinumad FKM kaubamärgid: Chemours' Viton®, Solvay's Tecnoflon®, 3M's Dyneon™ ja Daikin's DAI. -EL™.
1. Lühike fluorokummi arengulugu
Alates polüklorotrifluoroetüleeni ja polütetrafluoroetüleeni avastamisest on inimesed mõistnud, et fluoropolümeeridel on suurepärane kõrge temperatuuritaluvus ja keemiline inertsus ning polütetrafluoroetüleen on arenenud suurimaks fluoropolümeeritööstuseks. Kuid plastiku enda tööomaduste tõttu on sellel tihendusmaterjalina endiselt suuri defekte ja hädasti on vaja fluoroelastomeerist tihendusmaterjali.
Varaseim fluorikumm oli polü-2-fluoro-1,3-butadieen ja selle kopolümeer stüreeni, propüleeniga jne, mille DuPont proovis 1948. aastal Ameerika Ühendriikides. jõudlus ei ole parem kui kloropreenkummi ja butadieenkummi oma. , ja see on kallis ning sellel puudub tegelik tööstuslik väärtus. 1950. aastate lõpus töötas Ameerika ettevõte Thiokol välja binaarse dilämmastikfluorokummi, millel on hea toimivus madalal temperatuuril ja vastupidavus tugevatele oksüdeerijatele. Sellest ajast alates on fluorokummi hakanud kasutama praktilisi tööstuslikke rakendusi.
Hiina on alates 1958. aastast välja töötanud ka mitmesuguseid fluorokummi, peamiselt polüolefiinfluorokummi, näiteks tüüp 23, 26, 246 ja nitrosofluorokummi. Hiljem töötati välja uuem tetrapropüleenfluorokummi sort. , perfluoroeeterkummi, fluorofosforkummi.
2. Fluorokummi struktuur ja omadused
FKM-i molekulaarstruktuur määrab selle suurepärase keemilise stabiilsuse ja vastupidavuse kõrgele temperatuurile. Fluori aatomid ümbritsevad süsinikuahelat ja fluor-süsinik sidemeid, muutes süsinikuaatomid vähem vastuvõtlikuks muude kemikaalide, molekulide, ioonide või aatomite rünnakutele. Lisaks on fluor-süsinik sideme sideme energia väga kõrge, mis tähendab ka seda, et seda ei ole lihtne puruneda ja sellel on väga stabiilsed keemilised omadused.
Elastomeeride omaduste säilitamiseks peavad kummitooted suutma kiiresti taastuda pärast välismaailma poolt pigistamist ja deformeerumist. Tavaolukorras on elastomeerid kolmemõõtmelised võrkstruktuurid, mis moodustuvad molekulaarsete ahelate ristsidumisel, ja deformatsioonijärgne taastav jõud tuleneb molekulaarsete segmentide kalduvusest naasta häiretesse. Kuna fluorosüsivesinike ahelad on viskoossemad kui süsivesinike ahelad, on FKM-il sageli aeglane lõõgastus.
FKM koosneb tavaliselt kahest või enamast monomeerist. VF2-st (või VDF-st), TFE-st ja etüleenmonomeeridest polümeriseerunud süsinikahelad võivad võre moodustada, kui need on piisavalt pikad. Seetõttu lisatakse amorfse polümeeri moodustamiseks mõningaid mahukate kõrvalrühmadega monomeere, nagu heksafluoropropüleen (HFP), fluoritud vinüüleeter (PMVE), propüleen jne.
3. Fluorokummi tüübid
Vastavalt ASTM D1418-2022-le võib fluorokummi jagada järgmisse viide tüüpi:
(1) Heksafluoropropüleeni (HFP) ja vinülideenfluoriidi (VDF) binaarne kopolümeer. Binaarne kopolümeer on standardtüüpi FKM, mis on kõigis aspektides hea jõudlusega ja on universaalne mängija. Seda tüüpi on 26. tüüpi fluorokummik, mida Hiinas üldiselt tuntakse kui nr 2 kummi. See on praegu kõige levinum fluorokummi sort, mis moodustab üle 80% kogu fluorokummist.
(2) Tetrafluoroetüleeni (TFE), heksafluoropropüleeni (HFP) ja vinülideenfluoriidi (VDF) terpolümeer. Terpolümeeridel on suurem fluori massifraktsioon kui binaarsetel kopolümeeridel (tavaliselt 68% kuni 69%), seega on neil parem keemiline vastupidavus, eriti süsivesinike vastupidavus. Lisaks on sellel parem vastupidavus kõrgele temperatuurile ja seda saab pikka aega kasutada keskkondades, mille temperatuur on üle 250 kraadi, kuid selle survetaluvus ja elastsus madala temperatuuriga keskkondades vähenevad vastavalt. Sellesse kategooriasse kuulub tüüp 246 fluorokummi, mida Hiinas üldiselt tuntakse kui nr 3 kummi.
(3) Tetrafluoroetüleeni (TFE), fluoritud vinüüleetri (PMVE) ja vinülideenfluoriidi (VDF) terpolümeer. PMVE lisamine muudab toote madalatel temperatuuridel elastsemaks kui kahte esimest tüüpi tooteid. Fluorielemendi massiosa selles FKM-is on vahemikus 62–68%.
(4) Tetrafluoroetüleeni (TFE), propüleeni ja vinülideenfluoriidi (VDF) terpolümeer. Seda tüüpi FKM-il on suurenenud vastupidavus leeliste ja muude polaarsete lahuste suhtes, kuid selle pundumine on halvenenud ja selle fluorielemendi massiosa on umbes 67%.
(5) Tetrafluoroetüleeni (TFE), heksafluoropropüleeni (HFP), etüleeni, fluoritud vinüüleetri (PMVE) ja vinülideenfluoriidi (VDF) viieliikmeline kopolümeer. Seda tüüpi FKM on tuntud oma vastupidavuse poolest polaarsetele lahustele ja kõrge temperatuuriga vesiniksulfiidile.