La guida definitiva al controllo qualità delle mescole di gomma fluorurata: problemi e soluzioni
Questo articolo fornisce un'introduzione relativamente dettagliata alla gomma fluorurata, trattandone applicazioni, proprietà, formulazioni, processi di lavorazione e problemi comuni relativi ai composti.
I. Introduzione di base alla gomma fluorurata
Il fluorogomma è un elastomero polimerico sintetico in cui gli atomi di fluoro sono legati agli atomi di carbonio della catena principale o delle catene laterali. Gli atomi di fluoro conferiscono alla gomma un'eccellente resistenza al calore, all'ossidazione, agli oli e alla corrosione, rendendola utilizzata principalmente nel settore dei prodotti di tenuta speciali.
Attualmente, le principali varietà comuni di gomma fluorurata sono le normali gomme fluorurate binarie Tipo F26 (copolimero di fluoruro di vinilidene ed esafluoropropilene) e la gomma fluorurata ternaria Tipo F246, corrispondenti al VITON A e B della DuPont. Il loro consumo rappresenta oltre il 90% del consumo mondiale totale di gomma fluorurata.
Altri tipi speciali di gomma fluorurata includono i seguenti:
Gomma tetrafluoroetilene-propilene (FEPM): Copolimero di tetrafluoroetilene e propilene. Presenta un'elevata resistenza alla corrosione da acidi inorganici (ad esempio, acido solforico (96%), variazione di volume (≤ 5%)), alcali, vari agenti sbiancanti, acqua e vapore surriscaldati, in particolare vapore miscelato con acidi/alcali, e oli idraulici a base di fosfati.
Gomma fluorurata polimerizzabile con perossido: Modificate mediante l'aggiunta di monomeri di vulcanizzazione a gomme fluorurate binarie o ternarie. Esempi comuni includono le gomme viniletere fluorurate, come il VITON GLT della DuPont.
Perfluoroelastomero (FFKM): Eccellenti proprietà a basse temperature, elevato contenuto di fluoro e superiore resistenza ai solventi.
Gomma fluorosiliconica: Eccellenti proprietà a basse temperature, media resistenza ai solventi.
II. Proprietà della gomma fluorurata
La gomma fluorurata di tipo F26 ordinaria ha tipicamente una resistenza alla trazione di (10\sim) 20 MPa, un allungamento a rottura di (150% \sim 600%), una resistenza allo strappo di (20\sim 40\mathrm{kN / m}), scarsa elasticità, buona resistenza all'usura e una densità di (1,8\sim 2,1\mathrm{g / cm}^3).
Il tipo F26 può funzionare a lungo termine a (200℃- 250℃) e a breve termine intorno a (280℃); il tipo F246 può funzionare a lungo termine a (250℃).
Straordinaria stabilità nei confronti di liquidi organici, oli combustibili e oli lubrificanti. Resistente alla maggior parte degli acidi inorganici e degli idrocarburi.
La gomma fluorurata ordinaria ha una resistenza media; per prestazioni migliori si consiglia la gomma FEPM.
La temperatura di fragilità si aggira intorno ai (-25^{\circ}C). Gradi speciali come il fluorosilicone offrono una migliore flessibilità alle basse temperature.
La gomma fluorurata ha un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici e all'ozono. Può essere conservata in modo naturale per oltre 10 anni e non presenta crepe dopo più di un mese in aria con 100 ppm di ozono.
L'elevato contenuto di alogeni (fluoro) gli conferisce un'eccellente resistenza alla fiamma; si autoestingue una volta allontanata la fiamma.
Eccellenti prestazioni di aspirazione con bassi tassi di diffusione dell'aria. Migliori della gomma cloroprene (CR) e della gomma naturale.
III. Miscelazione e lavorazione della gomma fluorurata
Selezionare la gomma grezza appropriata in base alle condizioni di utilizzo. F26/F246 per temperature elevate, FFKM per temperature estreme e FEPM per fluidi corrosivi o vapore.
La gomma fluorurata è un fluoropolimero altamente saturo. Non è possibile utilizzare la vulcanizzazione con zolfo. Oggi si utilizzano comunemente la vulcanizzazione con bisfenolo AF/BPP e con perossido.
Gli stabilizzanti neutralizzano l'HF rilasciato durante la vulcanizzazione. Comunemente si utilizzano ossidi metallici come (\mathrm{MgO}) e (\mathrm{Ca(OH)_2}).
I plastificanti sono usati raramente a causa della loro volatilità. Coadiuvanti come la cera di palma, il WS280 e il 935P vengono utilizzati per aumentare la fluidità e prevenire l'adesione.
A causa della scarsa conduttività termica e dell'elevata generazione di calore durante la miscelazione, è essenziale un raffreddamento potenziato per evitare bruciature.
Richiede una polimerizzazione primaria e una polimerizzazione secondaria ad alta temperatura in ambiente aperto (ad esempio, (230°C\times 16h)) per rimuovere le sostanze a basso peso molecolare.
IV. Applicazioni della gomma fluorurata
Ampiamente utilizzato in Automobilistico Elettronica Aviazione Costruzione navale E industria chimicaParticolarmente indicato per O-ring, guarnizioni e tenute nei sistemi di alimentazione e trasmissione.
V. Problemi comuni e soluzioni
1. Contaminazione da muffa
Soluzioni: aumentare il dosaggio dell'accettore di acido; aggiungere agenti distaccanti (cera di palma); trattare la superficie dello stampo con agenti distaccanti semipermanenti.
2. Stampaggio incompleto/Riempimento insufficiente
Soluzioni: utilizzare gomma a bassa viscosità Mooney; aumentare il tempo di pre-esposizione; abbassare la temperatura o aumentare la pressione; regolare il posizionamento della carica.
3. Indurimento irregolare o mancata
Nota: evitare materiali acidi; non utilizzare acido stearico; evitare nerofumo di grado HAF o silice precipitata; non incorporare zolfo.
4. Bordi bruciati e scottati
Soluzioni: Miscelare con gomma a bassa viscosità Mooney; ridurre il dosaggio di BPP o Ca(OH)₂ per rallentare la velocità di vulcanizzazione.
5. Strappo del prodotto
Cause: stampaggio troppo stretto; superficie della cavità ruvida; temperatura di polimerizzazione elevata che rende il composto fragile; bassa resistenza del composto.
6. Deformazione del prodotto
Soluzioni: Assicurare una polimerizzazione primaria sufficiente; utilizzare un aumento graduale della temperatura per la post-polimerizzazione; selezionare materiali con viscosità adeguata.
7. Scarsa dispersione
Soluzioni: utilizzare un basso fattore di riempimento nei miscelatori; mantenere bassa la velocità del rotore e la temperatura di scarico; garantire un raffreddamento e un tempo di riposo sufficienti.
8. Differenza di colore
Fattori: qualità della materia prima; invecchiamento degli standard di colore; contaminazione durante la miscelazione; fluttuazioni di temperatura durante la polimerizzazione.