Getah fluorin (FKM) merujuk kepada elastomer polimer sintetik yang mengandungi atom fluorin pada atom karbon rantai utama atau rantai sampingan. Ia mempunyai rintangan suhu tinggi yang sangat baik, kestabilan kimia yang tinggi, rintangan cuaca, rintangan pengoksidaan, rintangan minyak dan kebolehnafasan yang sangat rendah. Dalam industri ketenteraan, FKM digunakan terutamanya dalam pengedap, paip minyak dan sarung talian elektrik untuk aeroangkasa, penerbangan dan kenderaan pelancar, satelit, jet pejuang, kereta kebal baharu, dsb. Ia merupakan bahan utama yang tidak boleh ditukar ganti dalam industri pertahanan negara yang canggih. .
Pada tahun 1957, DuPont membangunkan FKM pertama untuk memenuhi keperluan tinggi untuk prestasi pengedap dalam industri aeroangkasa. Untuk memberikan kestabilan haba dan rintangan pelarut yang lebih baik, terpolimer fluoroelastomer yang mengandungi tetrafluoroethylene (TFE) telah dibangunkan pada tahun 1959. Pada masa ini, jenama FKM yang lebih biasa di dunia termasuk: Chemours' Viton®, Solvay's Tecnoflon®, 3M's Dyneon™ dan Daikin's DAI -EL™.
1. Sejarah ringkas perkembangan fluororubber
Sejak penemuan polychlorotrifluoroethylene dan polytetrafluoroethylene, orang ramai telah menyedari bahawa fluoropolymer mempunyai rintangan suhu tinggi yang sangat baik dan lengai kimia, dan polytetrafluoroethylene telah berkembang menjadi industri fluoropolymer terbesar. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh ciri-ciri prestasi plastik itu sendiri, ia masih mempunyai kecacatan utama sebagai bahan pengedap, dan terdapat keperluan mendesak untuk bahan pengedap fluoroelastomer.
Getah fluorin yang terawal ialah poli-2-fluoro-1,3-butadiena dan kopolimernya dengan stirena, propilena, dsb., yang telah dihasilkan percubaan oleh DuPont di Amerika Syarikat pada tahun 1948. prestasi tidak lebih baik daripada getah kloroprena dan getah butadiena. , dan ia mahal dan tidak mempunyai nilai industri sebenar. Pada akhir 1950-an, syarikat Amerika Thiokol membangunkan fluororubber nitrus binari dengan prestasi suhu rendah yang baik dan ketahanan terhadap oksidan yang kuat. Sejak itu, fluororubber telah memasuki aplikasi industri praktikal.
China juga telah membangunkan pelbagai jenis fluororubber sejak 1958, terutamanya poliolefin fluororubber, seperti jenis 23, 26, 246 dan nitroso fluororubber. Kemudian, pelbagai jenis tetrapropilena fluororubber yang lebih baru telah dibangunkan. , getah perfluoroether, getah fluorophosphorus.
2. Struktur dan ciri-ciri fluororubber
Struktur molekul FKM menentukan kestabilan kimia yang sangat baik dan rintangan suhu tinggi. Atom fluorin mengelilingi rantai karbon dan ikatan fluorin-karbon, menjadikan atom karbon kurang terdedah kepada serangan oleh bahan kimia, molekul, ion atau atom lain. Di samping itu, tenaga ikatan ikatan fluorin-karbon adalah sangat tinggi, yang juga bermakna ia tidak mudah pecah dan mempunyai sifat kimia yang sangat stabil.
Untuk mengekalkan ciri-ciri elastomer, produk getah mesti dapat pulih dengan cepat selepas dihimpit oleh dunia luar dan cacat. Di bawah keadaan biasa, elastomer ialah struktur rangkaian tiga dimensi yang dibentuk oleh pautan silang rantai molekul, dan daya pemulihan selepas ubah bentuk datang daripada kecenderungan segmen molekul untuk kembali kepada gangguan. Oleh kerana rantai fluorokarbon lebih likat daripada rantai hidrokarbon, FKM sering mempamerkan kelonggaran yang perlahan.
FKM biasanya terdiri daripada dua atau lebih monomer. Rantai karbon yang dipolimerkan daripada VF2 (atau VDF), TFE, dan monomer etilena mungkin berkisi jika ia cukup panjang. Oleh itu, untuk membentuk polimer amorfus, beberapa monomer dengan kumpulan sampingan yang besar ditambah, seperti heksafluoropropilena (HFP), eter vinil berfluorinasi (PMVE), propilena, dsb.
3. Jenis fluororubber
Menurut ASTM D1418-2022, fluororubber boleh dibahagikan kepada lima jenis berikut:
(1) Kopolimer binari hexafluoropropylene (HFP) dan vinylidene fluoride (VDF). Kopolimer binari ialah jenis standard FKM, dengan prestasi yang baik dalam semua aspek dan merupakan pemain serba boleh. Jenis 26 fluororubber, biasanya dikenali sebagai getah No. 2 di China, adalah jenis ini. Ia kini merupakan varieti fluororubber yang paling biasa, menyumbang lebih daripada 80% daripada keseluruhan fluororubber.
(2) Terpolimer tetrafluoroetilena (TFE), heksafluoropropilena (HFP) dan vinylidene fluorida (VDF). Terpolimer mempunyai pecahan jisim fluorin yang lebih tinggi daripada kopolimer binari (biasanya 68% hingga 69%), jadi mereka mempunyai rintangan kimia yang lebih baik, terutamanya rintangan hidrokarbon. Selain itu, ia mempunyai rintangan suhu tinggi yang lebih baik dan boleh digunakan untuk masa yang lama dalam persekitaran melebihi 250 darjah, tetapi kapasiti galas tekanan dan keanjalannya dalam persekitaran suhu rendah akan dikurangkan dengan sewajarnya. Jenis 246 fluororubber, biasanya dikenali sebagai getah No. 3 di China, tergolong dalam kategori ini.
(3) Terpolimer tetrafluoroetilena (TFE), eter vinil berfluorinasi (PMVE) dan vinilida fluorida (VDF). Penambahan PMVE menjadikan produk lebih elastik pada suhu rendah daripada dua jenis produk pertama. Pecahan jisim unsur fluorin dalam FKM ini adalah antara 62% dan 68%.
(4) Terpolimer Tetrafluoroethylene (TFE), propylene dan vinylidene fluoride (VDF). FKM jenis ini telah meningkatkan rintangan kepada alkali dan larutan kutub lain, tetapi prestasi bengkaknya telah merosot, dan pecahan jisim unsur fluorinnya adalah kira-kira 67%.
(5) Kopolimer lima anggota tetrafluoroetilena (TFE), heksafluoropropilena (HFP), etilena, eter vinil terfluorinasi (PMVE) dan vinilida fluorida (VDF). FKM jenis ini terkenal dengan ketahanannya terhadap larutan kutub dan hidrogen sulfida suhu tinggi.