Влияние различных систем вулканизации на свойства уплотнительных колец из ФКМ

ФКМ в основном делится на два сорта: бинарный VDF-HFP и терполимер VDF-HFP-TFE. Оба сорта могут отверждаться с помощью бисфенольных или пероксидных систем отверждения. Различные комбинации сортов полимеров и систем отверждения приводят к существенно разной устойчивости к пару, слабым кислотам и высоким температурам, что напрямую определяет область их промышленного применения.

I. Различия в молекулярной структуре и внутренних свойствах.

Бинарная FKM содержит только мономеры VDF и HFP. Она может быть сшита бисфенолом; после галогенной модификации она также подходит для отверждения пероксидом. Терполимерная FKM включает дополнительные мономеры TFE с более высоким содержанием фтора. Ее рабочая температура при длительной эксплуатации на 20–30 °C выше, чем у бинарной FKM, и она демонстрирует гораздо меньшее набухание при воздействии топлива, ароматических углеводородов и органических кислот. Недостатки: При использовании одной и той же системы отверждения терполимерная FKM имеет более высокую молекулярную жесткость, что приводит к, как правило, большей остаточной деформации при сжатии и худшей гибкости при низких температурах. Бинарная FKM имеет гибкие молекулярные цепи с превосходной упругостью при комнатной и умеренной температурах при более низкой стоимости. Оба полимера следуют одному и тому же механизму сшивания и различаются только базовой химической стойкостью.

Ⅱ . Система отверждения бисфенол-AF

Как для бинарных, так и для терполимерных FKM, отверждение бисфенолом обеспечивает плавную обработку и низкую склонность к пригоранию, предлагая наилучшую остаточную деформацию при комнатной температуре. Тем не менее, эфирные связи, образующиеся в процессе сшивания, подвержены гидролизу под воздействием высокотемпературного пара и длительного погружения в слабые кислоты, что приводит к набуханию, затвердению и постепенной потере эластичности. Терполимерный FKM превосходит бинарный FKM по топливной стойкости и термостойкости, но имеет худшую остаточную деформацию. Ни один из этих марок не рекомендуется для паропроводов или травильного оборудования.

Промышленные применения

Вспомогательные уплотнения для внешних контуров охлаждения полупроводникового оборудования, пневматических и гидравлических клапанов общего назначения, а также несмачиваемые прокладки шкафов. Подходят для работы в условиях умеренной температуры в масляной среде без постоянного воздействия пара или слабых кислот. Бинарная FKM предпочтительна благодаря своей экономичности и большей износостойкости.

III . Система отверждения перекисью водорода.

Углерод-углеродные сшивки не подвержены гидролизу. Бинарные и терполимерные FKM, отверждаемые пероксидом, выдерживают воздействие высокотемпературного пара, разбавленных слабых кислот и спиртосодержащих топлив с минимальным выщелачиванием ионов металлов. Терполимерный FKM обеспечивает превосходную термостойкость и устойчивость к растворителям для работы в условиях сильной коррозии, в то время как бинарный FKM представляет собой экономичное решение для работы в условиях слабых кислот и щелочей. Ограничения: отверждение пероксидом требует вакуумного компрессионного формования с точным контролем температуры и имеет узкий диапазон температуры воспламенения; его устойчивость к высокотемпературному сжатию уступает системе на основе бисфенола.

IV . Промышленные применения

• Полупроводниковая и пищевая промышленность: высокочистые уплотнительные компоненты с низким уровнем экстракции.
• Новая энергетическая отрасль: прокладки для трубопроводов, подверженных воздействию высоких температур и влаги. Терполимер FKM, отверждаемый перекисью, является предпочтительным выбором для работы в сильно коррозионных средах.

Для обоих марок каучука обязательна дополнительная постобработка для продления срока службы. Каучук FKM, отвержденный бисфенолом, удаляет остаточный фторид водорода, что повышает упругость при сжатии. Каучук FKM, отвержденный пероксидом, устраняет остаточные пероксиды, предотвращая прогрессирующее термическое старение при длительной эксплуатации при высоких температурах.

V. Сводка по выбору материалов

• Масляные контуры, работающие при комнатной температуре, низкая остаточная деформация сжатия и контроль затрат: бинарный FKM, отвержденный бисфенолом .
• Высокотемпературные маслопроводы, устойчивость к топливу, отсутствие пара или слабых кислот: терполимер FKM, отвержденный бисфенолом .
• Непрерывное воздействие пара, работа в слабокислой среде и низкие требования к выщелачиванию: умеренная коррозия → бинарный FKM с перекисным отверждением; высокая температура и сильная коррозия → терполимерный FKM с перекисным отверждением.

Фундаментальное различие в свойствах между бинарными и терполимерными ФКМ определяется содержанием фтора, в то время как устойчивость к воде и кислотам, а также эластичность зависят от химических связей, образующихся в процессе сшивания.