Фторкаучуки

Уникальные характеристики и физические свойства фторкаучука, позволили полимеру широко распространиться в разных сферах жизнедеятельности человека. Синтетический фторсодержащий высокомолекулярный эластомер по эксплуатационным характеристикам значительно превосходит другие виды каучуков. Без конструкционных пластиков не обходится ни одна область индустрии. При изготовлении многих деталей фторкаучуки заменяют металл, древесину, стекло. Применение полимеров постепенно расширяется.  

Фторкаучук формула

Фторорганический каучук (ФК), фторэластомер – представитель большого семейства синтетических каучуков. Для производства фторорганического каучука ученые химики разработали формулу:

                                              -((-CH₂CF₂-)_x-(-CF₂CFR-)_y)_n

Атом хлора из трифторметильной группы обозначен «R». Химики называют фторкаучуком – каучук, где главаная цепь углеродная, а макромолекула содержит атомы фтора. Материал с мономером винилиденфторид по международному стандарту обозначается символами FPM.

Физико-химические свойства инновационного полимера производители периодически улучшают. Чтобы повысить морозостойкость, другие технологические свойства материала  в качестве составляющего элемента присоединяют мономер, комбинируют компоненты, соединяют фторкаучук с каучуком.

Получение фторкаучуков

Фторкаучук – продукт, полученный полимеризацией фторорганического соединения. В основном соединяют винилиденфторид и стрифторхлорэтилен. ФК бывает карбоцепным и гетероцепным. Для карбоцепных каучуков нашли большее применение. При производстве за основу берут винилиденфторид. Он представляет собой сополимер в результате сополимеризации с веществом:

• трифторхлорэтилен;
• гексафторпропилен;
• перфгорметилвиниловый эфир.

Выполняют изготовление и тройных сополимеров с:

• винилиденфторидом;
• гексафторпропиленом;
• тетрафторэтиленом.

Эмульсионную сополимеризацию фторолефина для получения фторкаучука выполняют с инициатором персульфатом аммония. Эмульгатором служит соль щелочного металла, перфгоркарбоновые и перфторалкилсульфатные кислоты. За регулятора идет спирт, углеводород. Когда производят резиновые смеси, где за основу идет фторкаучук, соединяют полимер с вулканизирующими агентами:

• дифенолами;
• диаминами;
• хелатами;
• пероксидами.

Добавляют акцептор галогенводорода с наполнителями:

• графитом;
• техническим углеродом;
• мелом;
• деоксидом кремния.

Применение фторкаучуков

В России используют технологию изготовления ФК со времен СССР, маркировка (СКФ-26; 32) тоже не изменилась. Российский фторэластомер имеет определенные характеристики, представляет собой сырье или основу для изготовления синтетической резины. ФК с молекулярным составом, обеспечивающим высокие эксплуатационные характеристики, широко используют в разных сферах промышленности:

• машиностроительной;
• нефтеперерабатывающей;
• транспортной, химической;
• пищевой.

Полимер используют для изготовления:

• прокладок;
• уплотнителей;
• сальников;
• соединительных элементов.

Изделия из ФК износостойкие, узлы с прокладками работают бесперебойно, механизмы с уплотнителями не выходят из строя в любых условиях. Материал не нужно дополнительно армировать, чтобы повысить эксплуатационные характеристики, они и так обладают всеми свойствами. Большое применение деталей из ФК с повышенной термостойкостью, достигли в виде неподвижных соединений агрегатов, производственной и транспортной техника.

Виды фторкаучуков

Мировая индустрия использует разную маркировку для каучуков:

• FPM – общее обозначение для ФК;
• Viton – резиновое сырье с основой ФК;
• FKM – обозначение на рынке США;
• СКФ – маркировка эластомеров на постсоветском пространстве.

Свойства фторкаучуков

Химическая стойкость и теплостойкость ФК, выше всех известных эластомеров. Ученые построили алифатическую углеродную цепь с атомом фтора вместо атома водорода, что способствовало высокой термической и химической стабильности полимера. Предназначение материала – работать длительное время в условиях высокой жесткости в агрессивной среде, натуральный и углеродный каучук не способен выдержать подобных факторов влияния. Для ФК характерны свойства:

• сопротивляемости к истиранию;
• газонепроницаемости;
• невоспламеняемости;
• умеренной радиационной стойкости;
• удовлетворительных диэлектрических параметров;
• не растворяться в спирте и не набухать во влажной среде.

Фторкаучук устойчив к веществам, таким как:

• минеральные кислоты;
• алифатические и ароматические углеводороды;
• бензин;
• масла;
• смазки.

Из тех фторкаучуков, которые из-за состава растворяются в сложном эфире и кетоне, производят герметики и клеи. В составе материала фтор обеспечивает устойчивость перед:

• экстремально низкими и высокими температурами;
• неорганическими кислотами;
• ультрафиолетовым излучением;
• воздействием озона;
• вакуумом.

Полимеры из особой группы эластомеров обладают уникальным физическим свойством: высокой эластичностью и механической прочностью. ФК увеличивают свой размер под нагрузками и возвращаются в первозданную форму, когда снимается напряжение. Материалы обладают низким физическим износом, даже если воздействуют абразивы.

Вулканизация фторкаучуков

Для вулканизации ФК применяют диамины, органические пероксиды, повергают излучению энергией. Технология содержит трудоемкий процесс, целью такой обработки служит придание ФК еще большей эластичности, прочности, твердости. Для производства резиновой смеси из фторкаучука используют обычное оборудование.

Двухчервячные экструдеры применяют, когда жесткие смеси из ФК подвергают экструзии. Изделия с основой фторкаучука приобретают лучшие эксплуатационные характеристики, повышается устойчивость перед нагрузками. Химики считают, что в ходе операции сшиваются каучуковые макромолекулы в сетку вулканизации, которую образуют поперечные химические взаимосвязи. Фторкаучук вулканизируется, когда нагревают смесь с вулканизирующими агентами. Радиационная вулканизация ФК по уровню зависит от количества в молекуле цепи –CH2–. С использованием полифункциональных аминов самый распространенный метод вулканизации.

В производстве распространено применение производных от таких агентов, которые выделяют амины при определенной температуре, самими аминами вызывается подвулканизация. Макромолекулы сшиваются после присоединения амина двойной связью, которая происходит как результат расщепления HF. От вулканизации сополимеров (винилиденфторид + трифторхлорэтилен с полифункциональным третичным амином) образуются бис-четвертичные аммониевые соли. Вулканизация фторкаучука происходит поэтапно:

• смесь формируют в прессе при 1500С;
• термостатируют при 2400С двое суток.

Температуру повышают постепенно. Подобная обработка нужна для улучшения механических свойств резины. За счет уменьшения остаточной деформации сжатия, удаляется влага и прочие продукты, способные разрушить вулканизационную сетку.