Фторкаучук (FPM)

Фторкаучук (FPM) — это незаменимый уплотнительный материал, который широко применяется в энергетической сфере, в транспортных средствах, нефтяной, химической и аэрокосмической промышленности. Его широкое применение обусловлено превосходной термической стабильностью и стойкостью фторкаучука к агрессивным средам. В зависимости от сферы применения, при получении FРM, используются различные способы вулканизации и армирующие наполнители.

Самый первый фторкаучук — это поли-2-фтор-1,3-бутадиен. Его сополимер совместно со стиролом и пропиленом был опробован компанией DuPont. К сожалению, его эксплуатационные характеристики были не лучше, чем у неопрена и нитрильного каучука, а получение материала обходилось дорого, они практически не имели промышленной ценности. В 1955 году был разработан фторкаучук типа 23, который демонстрировал высокую температуру и устойчивость к органическим растворителям. Позже, на основе фторкаучука типа 23, компания DuPont успешно разработала фторкаучук типа 26 и 246. С тех пор фторкаучук начал выходить на стадию практического промышленного применения. В 1970 году компания DuPont улучшила характеристики фторкаучука, реализовав метод вулканизации с помощью перекиси на основе бисфенола. Это позволило успешно разработать такие фторкаучуки как карбоксинитрозофторкаучук, перфторированный эфирный каучук и фторированный фосфонитриловый каучук.

Классификация FPM

Фторкаучук можно разделить на две категории: фторкаучук общего назначения и специальный фторкаучук. Фторкаучук общего назначения, также известный как фторуглеродный каучук, относится к фторкаучуку, содержащему два элемента углерода и водорода, плюс олефиновые компоненты в основной цепи. Основные фторкаучуки, которые наиболее широко используются в производстве, это:

Фторкаучук типа 23 устойчив к неорганическим кислотам, маслам на основе нефтепродуктов, полиэфирам, эфирам силикона и маслам кремниевой кислоты, особенно к сильным окисляющим неорганическим кислотам, таким как азотная кислота и концентрированная серная кислота. Его физические и механические свойства, как правило, лучше, чем у FPM типа 26, а его прочность на растяжение при разрыве особенно высока.
Фторкаучук типа 26 аналогичен типу 23 с точки зрения стойкости к агрессивным средам и также инертен к большинству органических растворителей, неорганических растворителей и фармацевтических препаратов, но менее устойчив к сильным окисляющим неорганическим кислотам, как тип 23 FPM. Кроме того, он не устойчив к низкомолекулярным растворителям, таким как кетоны, эфиры и сложные эфиры, а также к аминам, аммиаку, плавиковой кислоте, хлорсульфоновой и фосфорной кислоте.
Фторкаучук типа 246 с более высоким содержанием фтора, что делает его очень устойчивым к нагреванию, сильным кислотам и окислителям. Данный тип особенно устойчив к полиэфирным маслам и различным химикатам. Тип 246 FPM также обладает хорошими физико-механическими свойствами, диэлектрическими свойствами, негорючестью, атмосферостойкостью, отличными вакуумными свойствами и радиационной стойкостью. Его можно использовать при температуре 275 °C на протяжении длительного времени, и при температуре выше 320 °C кратковременно. В частности, его маслостойкость и кислотостойкость лучше, чем у типа 23 FPM.

Химические свойства фторкаучука

Фторкаучук (FKM) — это синтетический полимерный эластомер, в котором атомы водорода во вторичной или основной цепи частично или полностью замещены атомами фтора. Поскольку электроотрицательность атомов фтора чрезвычайно сильна, а его атомный радиус составляет всего лишь половину атомного расстояния между связями углерод-углерод, атомы фтора могут быть расположены близко к атомам углерода, защищая связи углерод-углерод от эрозии посторонними веществами. А энергия связей углерод-фтор (485 кДж/моль) намного больше, чем у связей углерод-углерод (346 кДж/моль), что придает FРM отличную тепло-, масло- и химическую стойкость и выдающиеся механические свойства.

Вышеуказанные химические и физические свойства позволяют широко использовать FPM в области энергетики и машиностроения, добычи нефти и аэрокосмической промышленности:

в энергетической сфере и машиностроении РТИ из фторкаучука используются в качестве прокладок топливных элементов, масляных колпачков и клапанов;
изделия из FPM для нефтедобывающей промышленности используются для механических уплотнений, насосов, клапанов, различных деталей, используемых в качестве уплотнений поршней и штоков, уплотнений валов и прокладок;
FPM широко используется для изготовления уплотнений двигателей и масляных баков, уплотнений гидравлических систем и электронного оборудования.

Механические свойства фторкаучука

Механические свойства материала отражаются в следующих показателях: прочность при растяжении, удлинение при разрыве, модуль при удлиннении, твердость и другие. При тестировании образца на определение уровня напряжения образец достигает заданного удлинения в процессе растяжения. Максимальное растягивающее напряжение определяется путем растягивания образца до разрыва, такой показатель называется прочностью на растяжение, а удлинение в это время — удлинением при разрыве. Эти показатели в совокупности называются свойствами растяжения.

Применение фторкаучука

Высококачественный резиновый материал наделяет РТИ превосходной стойкостью к высоким температурам (+200℃), газонепроницаемостью, стойкостью к химической коррозии, к маслам, атмосферному старению, имеют высокое сопротивление истиранию и не растворяются в спиртах, углеводородах и воде.

В автомобильной промышленности фторкаучук в основном используется в среде с наличием высокой температуры и давления, таких как двигатель, трансмиссия, тормозная и топливная система, для обеспечения производительности и безопасности автомобилей.
В нефтехимической промышленности фторкаучук в используется в трубопроводах, клапанах, для изготовления уплотнений и резиновых прокладок, работающих в условиях высокой температуры и повышенном давлении, коррозии и окисления, что может обеспечить безопасность и стабильность производства и транспортировки.
В аэрокосмической отрасли фторкаучуки широко используются в ключевых деталях, таких как: двигатели, топливные системы, гидравлические и пневматические системы. Они могут выдерживать высокие температуры и давление, а также сильную окислительную среду, обеспечивая безопасность полетов.

Как вид резинового материала с уникальными свойствами, фторкаучук широко используется во многих областях. Его преимущества в виде высокой термостойкости, коррозионной стойкости и высокой химической стабильности делают фторкаучук широко применяемым в высокотехнологичных областях.