Fluorerte elastomerer

Fluorerte elastomerer (FKM eller FFKM) er skreddersydde syntetiske teknopolymerer som brukes i høyteknologiske applikasjoner, for eksempel i romfartsfeltet, i militære applikasjoner, for fremstilling av polymere optiske fibre , eller som tetninger og rør for spesielt aggressive miljøer, som f.eks. atmosfærer av oksygen , fluor , hydrogen , hydrogensulfid og hydrogenhalogenider .

Sammenlignet med vanlige gummier har de høy motstand mot angrep fra kjemiske midler, ultrafiolette stråler og oksidanter. Avhengig av graden av tverrbinding kan de være mer eller mindre motstandsdyktige mot høye temperaturer.

Komposisjon

De første fluorerte elastomerene som ble utviklet var kopolymerer mellom VDF og HFP .

• VDF senker glassovergangstemperaturen, er relativt billig, men er ustabil overfor grunnleggende kjemikalier (se PVDF ).
• HFP øker glassovergangstemperaturen og fluorinnholdet i polymeren.

For å øke motstanden mot kjemiske midler ble det tilsatt mer fluor ved å sette inn TFE -monomeren . Imidlertid øker tilsetningen av TFE prosentandelen av krystallinitet. Når terskelen på 40 % TFE er overskredet, mister polymeren de elastomere egenskapene til gummi og får egenskapene til en halvstiv plast.

For ytterligere å øke motstanden mot kjemiske midler er det nødvendig å øke fluorinnholdet i polymeren, for hvilket det var nødvendig å enten eliminere VDF, og dermed skape de såkalte FEP-polymerene (TFE + HFP), eller å bruke en komonomer annet enn VDF . Disse komonomerene er:

• PMVE . I kombinasjon med HFP og TFE danner det polymerer kalt MFA
• PPVE . I kombinasjon med HFP og TFE danner det polymerer kalt PFA

Vulkanisering

Fluorerte polymerer er kjent for å ha dårlige mekaniske egenskaper på grunn av svært svake van der Waals-interaksjoner . På grunn av dette er det nødvendig at det i den fluorerte polymeren er en vulkaniserende monomer eller et sted hvor det er mulig å innføre forbindelser som blokkerer glidningen av polymerkjedene.

Vulkaniseringen av delvis fluorerte gummier kan skje ved tilsetning av diaminer eller bisfenoler , som reagerer med polymerens fluor og forårsaker tverrbindingsreaksjonen.

• Bisfenol AF (para HO-C6H4-C (CF3) 2-C6H4-OH): anionisk tverrbinding med bruk av kalsiumoksid

CF2-CH2-CF2-CF(CF3)-CH2-CF2- --CaO--> CF2-CH2-CF=C(CF3)-CH2-CF2-
CF2-CH2-CF=C(CF2)-CH2-CF2- --bisfenoloAF--> CF2-CH2-CF(O-bisfenolo-altracatena)C(CF3)=CH-CF2-

Et hydrogenat ble tilsatt til polymeren og en dobbeltbinding ble opprettet på kjeden; denne typen gummi er ikke særlig motstandsdyktig mot kjemikalier.

Den mest moderne metoden for vulkanisering av fluorerte gummier består i å introdusere, i polymerisasjonstrinnet, en liten mengde av en monomer som er utsatt for radikalt angrep. Når disse stedene aktiveres i nærvær av et peroksid, finner vulkaniseringsreaksjonen sted.

• Perfluor-brom-metylvinyleter introdusert som en komonomer og TAIC ( tri-allyl-iso-cyanurat ) brukt i radikal-tverrbindingstrinnet. Dette systemet kan kun brukes med polymerer som HFP-TFE-PMVE eller HFP-TFE-PPVE. På denne måten innføres et hydrogenat i kjeden (TAIC) uten imidlertid å innføre en dobbeltbinding. Polymeren forblir derfor kjemisk angripbar i tverrbinderområdet, men fraværet av en dobbeltbinding øker den kjemiske motstanden i stor grad sammenlignet med bruken av Bisfenol AF.

• Trimerisering av nitriler. Spor av en komonomer tilsettes til HFP-TFE-PMVE-polymeren
  CF2=CF-O-CF2-CF2-CN

Ved å kondensere tre polymergrupper får vi mer eller mindre et molekyl som ligner på TAIC nevnt ovenfor, men uten hydrogenerte deler. Imidlertid er reaksjonen langsom og krever en katalysator.

• Perfluor-di-jod-PTFE introdusert som en komonomer og TAIC tilsatt i tverrbindingsfasen.(I-(CF2)n-I)

Reaksjonen er av radikaltypen, men skjer bare på de joderte endegruppene av HFP-TFE-PMVE- eller HFP-TFE-PPVE-polymerkjeden. Ved å operere med disse reagensene oppnås en polymer med høy kjemisk motstand, men med dårlig mekanisk motstand. For å gjenopprette den mekaniske styrken må Perfluoro-Br-MethylVinyl Ether tilsettes i polymerisasjonsfasen.

• CH2=CH-(CF2)n-CH=CH2introdusert som en komonomer i polymerisasjonen og perfluor-di-jod-PTFE introdusert i tverrbindingsfasen.(I-(CF2)n-I)

En pre-tverrbinding utføres i polymerisasjonsfasen (kun med HFP-TFE-PMVE HFP-TFE-PPVE-polymerer).

Derfor har prepolymeren formelen:

I-Rf-CH2-CH(-Rf-I)-(CF2)n-CH(-Rf-I)-CH2-Rf-I

Som må vulkaniseres ved hjelp av peroksider. På denne måten oppnås en sterkt tverrbundet polymer med høy kjemisk og mekanisk motstand.