Elastomeri fluorurați
Fluorurați elastomeri (FKM sau FFKM) sunt adaptate tehno sintetice polimeri utilizați în aplicații de înaltă tehnologie, de exemplu în domeniul aerospațial, în aplicații militare, pentru fabricarea fibrelor optice polimerice sau sigilii și conducte pentru medii deosebit de agresive, cum ar fi atmosfere de oxigen , fluor , hidrogen , hidrogen sulfurat și halogenuri de hidrogen .
Comparativ cu cauciucurile obișnuite, acestea au o rezistență ridicată la atacul agenților chimici, a razelor ultraviolete și a oxidanților. În funcție de gradul de reticulare, acestea pot fi mai mult sau mai puțin rezistente la temperaturi ridicate.
Compoziţie
Primii elastomeri fluorurați care au fost dezvoltați au fost copolimeri între VDF și HFP .
- VDF scade temperatura de tranziție a sticlei, este relativ ieftin, dar este instabil față de substanțele chimice de bază (vezi PVDF ).
- HFP crește temperatura de tranziție a sticlei și conținutul de fluor al polimerului.
Pentru a crește rezistența la agenți chimici, s-a adăugat mai mult fluor prin introducerea monomerului TFE . Cu toate acestea, adăugarea de TFE crește procentul de cristalinitate. Odată ce pragul de 40% TFE este depășit, polimerul pierde caracteristicile elastomerice ale cauciucului și preia caracteristicile unui plastic semi-rigid.
Pentru a crește în continuare rezistența la agenți chimici este necesar să se mărească conținutul de fluor al polimerului, pentru care a fost necesar fie eliminarea VDF, creându-se astfel așa-numiții polimeri FEP (TFE + HFP), fie utilizarea unui alt comonomer decât VDF . Acești comonomeri sunt:
- PMVE . În combinație cu HFP și TFE formează polimeri numiți MFA
- PPVE . În combinație cu HFP și TFE formează polimeri numiți PFA
Vulcanizare
Se știe că polimerii fluorurați au proprietăți mecanice slabe datorită interacțiunilor van der Waals foarte slabe. Datorită acestui fapt, este necesar ca în polimerul fluorurat să existe un monomer de vulcanizare sau un loc în care este posibil să se introducă compuși care blochează alunecarea lanțurilor polimerice.
Vulcanizarea cauciucurilor parțial fluorurate poate avea loc prin adăugarea de diamine sau bisfenoli , care reacționează cu fluorul polimerului și provoacă reacția de reticulare.
- Bisfenol AF (para HO-C6H4-C (CF3) 2-C6H4-OH): reticulare anionică cu utilizarea oxidului de calciu
CF 2 -CH 2 -CF 2 -CF (CF 3 ) -CH 2 -CF 2 - --CaO -> CF 2 -CH 2 -CF = C (CF 3 ) -CH 2 -CF 2 -
CF 2 -CH 2 -CF = C (CF 2 ) -CH 2 -CF 2 - - bisfenol AF -> CF 2 -CH 2 -CF (O-bisfenol-altrachain) C (CF 3 ) = CH-CF 2 -
S-a adăugat un hidrogenat la polimer și s-a creat o legătură dublă pe lanț; acest tip de cauciuc nu este foarte rezistent la substanțe chimice.
Cea mai modernă metodă de vulcanizare a cauciucurilor fluorurate constă în introducerea, în etapa de polimerizare, a unei cantități mici de monomer susceptibil de atac radical. Când aceste situri sunt activate în prezența unui peroxid, are loc reacția de vulcanizare.
- Perfluoro-bromo-metilvinil eter introdus ca comonomer și TAIC ( tri-alil-izo-cianurat ) utilizat în faza de reticulare radicală. Acest sistem poate fi utilizat numai cu polimeri precum HFP-TFE-PMVE sau HFP-TFE-PPVE. În acest fel, se introduce un hidrogenat în lanț (TAIC) fără a introduce însă o legătură dublă. Prin urmare, polimerul rămâne atacabil chimic în zona reticulatorului, însă absența unei legături duble crește foarte mult rezistența chimică în comparație cu utilizarea Bisfenolului AF.
- Trimerizarea nitrililor. Urmele unui comonomer sunt adăugate la polimerul HFP-TFE-PMVE
CF 2 = CF-O-CF 2 -CF 2 -CN
Prin condensarea a trei grupări polimerice, se obține mai mult sau mai puțin o moleculă similară cu TAIC menționată mai sus, dar fără părți hidrogenate. Cu toate acestea, reacția este lentă și necesită un catalizator.
- Perfluor-Di-Iode-PTFE (I- (CF2) n -I) introdusă ca comonomer și TAIC adăugat în faza de reticulare.
Reacția este de tip radical, dar are loc numai pe grupele de capăt iodate ale lanțului polimeric HFP-TFE-PMVE sau HFP-TFE-PPVE. Operând cu acești reactivi, se obține un polimer cu rezistență chimică ridicată, dar cu rezistență mecanică slabă. Pentru a restabili rezistența mecanică, trebuie adăugat perfluoro-br-metilvinil eter în faza de polimerizare.
- CH2 = CH- (CF2) n - CH = CH2 introdusă ca comonomer în polimerizarea și perfluor-Di-Iode-PTFE (I- (CF2) n -I) introdus în faza de reticulare.
O pre-reticulare se efectuează în faza de polimerizare (numai cu polimeri HFP-TFE-PMVE HFP-TFE-PPVE).
Prin urmare, prepolimerul are formula:
I-Rf-CH 2 -CH (-Rf-I) - (CF 2 ) n-CH (-Rf-I) -CH 2 -Rf-I
Care trebuie vulcanizat cu ajutorul peroxizilor. În acest fel, se obține un polimer foarte reticulat, cu rezistență chimică și mecanică ridicată.
