Характеристики фторкаучуков различных типов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Фторкаучук

Получение фторкаучуков.

Фторкаучуки - сополимеры ВФ/ГФП и терполимеры ВФ/ГФП/ТФЭ - впервые были синтезированы в 50-х годах XX века на фирме E.I. DuPont de Nemours and Co. и в НИИ синтетического каучуку в Ленинграде (НИИСК, СССР). Сополимеры ВФ-ТФХЭ впервые получены в компании M. W. Kelloq Co в США и в НИИ полимеризационных пластиков (теперь ОАО «Пластполимер») в Ленинграде в 50-х годах. Бромсодержащие ФК были выпущены компанией DuPont в середине 70-х годов, а фторкаучуки типа Афвас - в 70-х годах XX столетия Asahi Glass Co. (Япония).

В России каучуки типа 1 выпускает ООО «Завод полимеров» Кирово-Чепецкого химического комбината под общей маркой СКФ-26, Элафтор и СКФ-32,а морозостойкий каучук СКФ-260МПАН и перфторкаучук Неофтон типа 2 производит НИИСК.

ФК в промышленности получают свободнорадикальной полимеризацией мономеров в водной эмульсии с инициатором - персульфатом аммония (иногда - органическим пероксидом), эмульгатором - аммонийной солью перфторкарбоновой кислоты. Поскольку мономеры в основном находятся в газообразном состоянии, то их подачу в реактор и полимеризацию проводят под давлением. Регуляторами полимеризации являются спирты, например, изопропиловый, простые эфиры, перфторалкилбромиды, перфторалкилиодиды. Полученную водную эмульсию ФК коагулируют добавлением раствора сульфата магния или вымораживанием, каучук?промывают чистой водой и высушивают. В товарных каучуках могут содержаться до 0,2% олигомеров и остатки эмульгатора.

Химические свойства фторкаучуков.

Присутствие в макромолекулах фторкаучуков атомов фтора обусловливает их высокую теплостойкость и высокую, но специфическую химическую и физическую (т.е. растворение без разрушения или химического изменения макромолекулы) стойкость при контакте с углеводородами, кислотами, окислителями типа озона, пероксида водорода, азотной кислоты и др., основаниями. Особенность такого поведения обусловливается следующим:

- полностью фторированная макромолекула (политетрафторэтилен) противостоит воздействию химических соединений всех типов;

- при введении в макромолекулу боковых групп -ORF, (RF - перфторуглеродная группа, перфторкаучуки) каучуки теряют устойчивость к первичным и вторичным алифатическим аминам при высоких (выше 150--200°С) температурах;

- в присутствии в цепи группировок -CF2CH2CHR- (R - атом водорода или метильная?группа, сополимеры тетрафторэтилена и пропилена, сополимеры этилена и перфторметилвинилового эфира) каучуки теряют устойчивость к алифатическим аминам при комнатной температуре, к низшим кетонам и сложным эфирам, но сохраняют устойчивость к аминным и эфирным?присадкам в углеводородных маслах и топливах, при этом у сополимеров с пропиленом понижается стойкость в углеводородах благодаря наличию углеводородной пропиленовой группы;

- в присутствии в макромолекуле группировок типа -CF2-СН2- CF(RF) - (фторкаучуки - сополимеры винилиденфторида) каучуки теряют устойчивость ко всем основаниям и низшим эфирам.

В табл. 1 приведены основные характеристики фторкаучуков различных типов, а в?табл. 2 - их химическая стойкость.

Табл. 1 Характеристики фторкаучуков различных типов:

Табл. 2 Химическая стойкость фторкаучуков.

Условные обозначения: стойкость О - отличная, У - удовлетворительная, П - плохая.

Технологические свойства и особенности переработки фторкаучуков.

Фторкаучуки типа 1 содержат слабые межмолекулярные связи F-Н типа водородных. Однако их большое число создает значительную суммарную энергию межмолекулярного взаимодействия, обусловливающую так называемую «холодную эластичность» каучука,?которая затрудняет приготовление резиновых смесей, особенно на вальцах. Преодолеть это явление можно путем нагревания смеси выше 80--100°С, когда межмолекулярные водородные связи в основном разрушаются, однако при этом?может возникнуть залипание смеси к поверхности валков, или путем добавления?наполнителей, технологических добавок?и некоторых вулканизующих агентов, которые также разрушают межмолекулярные водородные связи. Поэтому для разных каучуков и рецептур оптимальная?температура смешения находится в пределах 60-100°С. Тип вулканизации влияет на целый комплекс свойств получаемых резин (табл. 3).

Характеристики промышленных фторкаучуков

Приводимый в табл. ассортимент фторкаучуков практически всех фирм постоянно меняется в связи с разработкой новых марок.

Тип 1. Группы 1, 1В. Сополимеры ВФ/ГФП.

Каучуки этой группы и резины на их основе характеризуются высокой устойчивостью к углеводородам, кислотам и окислителям, но неустойчивы при действии оснований, особенно алифатических аминов, низших простых и сложных эфиров, кетонов и альдегидов, температурный интервал работоспособности резин из каучуков этой группы находится в пределах от-20 до 250°С.

Табл. 3 Влияние типа вулканизации на основные?свойства смесей и резин на основе фторкаучуков типа 1

Характеристика фторкаучуков Элафтор серии 2000 для бисфенольной?и аминной вулканизации производства завода полимеров Кирово-Чепецкого?химического комбината (ГОСТ 18376 с изм. 1, 2, СТП 044-363-95)

Примечание. СКФ - старое обозначение, Элафтор - новое.

Характеристика некоторых фторкаучуков марки Viton.

Характеристика некоторых фторкаучуков марки Tecnoflon® компании Solvay Solexis

Характеристика некоторых фторкаучуков марки Dyneon и стандартных резин на их основе

Области применения фторкаучуков серии FKM26?компании Chenguang Fluoro & Silicone Polymer, Ltd. (КНР).

Каучуки этой группы и резины на их основе неустойчивы при действии оснований, особенно алифатических аминов, низших простых и сложных эфиров, кетонов и альдегидов, но характеризуются более высокой, чем каучука группы 1 и 1В, устойчивостью к углеводородам,?кислотам и окислителям, температурный интервал работоспособности резин из каучуков этой?группы находится в пределах от-10 до 280°С.

Характеристика некоторых фторкаучуков марки Dyneon?и стандартных резин на их основе. фторкаучук вулканизация резина эластомер

Эти фторкаучуки производятся только в нашей стране и КНР. До середины 80-х годов XX в.?их выпускала и фирма ЗМ, прекратившая производство из-за отсутствия спроса.

Характеристика некоторых фторкаучуков марки СКФ-32 завода полимеров?Кирово-Чепецкого химического комбината (ГОСТ 18376 с изм. 1, 2, СТП 044-363-95)

Фторкаучуки этой группы имеют низкую температуру стеклования и используются для производства изделий, работающих в интервале температур от -50ч-30 до 250°С.

Характеристика фторкаучука Элафтор 8000 производства завода полимеров Кирово-Чепецкого химического комбината (по данным завода):

Характеристика фторкаучука марки СКФ-260МПАН* (ФГУП «НИИСК», Россия):

Внешний вид ………………………….Крошка от белого до серогоили бежевого цвета

Растворимость…………………………В гексафторбензоле, октафтортолуоле

Потеря массы, %, не более:

-при 120°С за 24 ч……………………..0,5

-при 3ОО°СзаЗч ……………………....2,0

Вязкость по Муни МБ 1+10 (100°С)…60-100

Температура стеклования, °С………-50

Вулканизующий агент -(5ис(3-Амино-4-гидроксифенил)-1,1,1,3,3,3-гексафторлропан (Б0АФ)

Свойства вулканизатов

Условная прочность при растяжении, МПа, не менее 6

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 150

Остаточная деформация после сжатия на 20% (24 ч, 250°С), %, не более 40?

Коэффициент морозостойкости по эластическому восстановлению?после сжатия при -40°С, не менее 0,3

*Данные предоставлены В.А.Губановым, ФГУП «НИИСК».

Характеристика некоторых морозостойких фторкаучуков Viton?компании DuPont Performance Elastomers

Характеристика морозостойких фторкаучуков Tecnoflon® компании Solvay Solexis.

* Низкий режим - режим с пониженной температурой и продолжительностью.

Типовые рецептуры резиновых смесей?на основе фторкаучуков

Фторкаучуки групп 1 и 2 вулканизуют с использованием аминного или диольного вулканизующего агента (в качестве диолов используют почти исключительно бисфенолы, поэтому такой тип вулканизации называют также бисфенольным), а групп 1В и 2В -- пероксидными вулканизующими системами. Вулканизацию осуществляют в две стадии: в прессе при 150--200°С в?течение от 30 до 2 мин, и в воздушном термостате при 200--250°С в течение 6-24 ч. На второй?стадии вулканизации удаляются летучие вещества, разрушаются слабые связи и полностью?расходуется вулканизующий агент, вследствие чего термостатированные резины имеют меньшее накопление ОДС при высоких температурах. Некоторые фирмы сообщают о резиновых?смесях, не требующих термостатирования.

Характеристика перфторкаучука Неофтон и резины на его основе*:

Каучук

Содержание фтора, % масс ………………………………….70-73

Потеря массы при 120°С за 24 ч, %, не более………………0,5

Вязкость по Муни МБ 1+10 (100°С)………………………...60-70

Резина

Условное напряжение при 100%-ном удлинении, МПа ….5-10

Условная прочность при растяжении, МПа………………..13-19

Относительное удлинение при разрыве, % ………………..120-180

Накопление ОДС после 20% сжатия, %:

-24 ч, 300°С…………………………………………35-45

-24 ч, 250°С…………………………………………20-35

Твердость по Шору А ……………………………………..73-80

Характеристика резины на основе перфторкаучука СКФ-260 МПАН*:

Условная прочность при растяжении, МПа, не менее…6

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее …50

Накопление ОДС после 20% сжатия (24 ч, 250°С), % не более 40

*Данные предоставлены В.А.Губановым, ФГУП «НИИСК».

Типовые рецептуры резиновых?смесей на основе сополимеров?ВФ/ГФП/ТФЭ

Может использоваться вулкафтор Ф;

Может использоваться бифургин, который, однако,?не рекомендуется из-за токсичности выделяющихся в?воздух при вулканизации фурфурола и гексаметилендиамина, а также нестабильности самого бифургина и?смеси;

Может использоваться хлорид бензилтриэтил-?аммония (ТЭБАХ).

Применение фторкаучуков

Области применения фторкаучуков весьма разнообразны. Наибольшая доля в общей массе?потребляемых изделий приходится на автомобильную промышленность (более 50%), далее?следуют химическая (в том числе и нефтеперерабатывающая) промышленность, авиация, реактивная техника. Резины на основе фторкаучуков используются для изготовления электроизоляции, различных уплотнений и мембран, для покрытий валиков копировальных аппаратов,?принтеров, защитных покрытий на тканях, изделий для медицинских и других целей. Однако?фторкаучуки существенно дороже каучуков общего назначения, поэтому фторкаучуки используются в тех случаях, когда резины из других каучуков вообще неприменимы, либо ресурс их?работы значительно меньше необходимого.

Транспортирование фторкаучуков

Фторкаучуки не взрывоопасны, не горючи и не поддерживают горения. При работе следует?избегать их попадания в открытое пламя, так как при температуре выше 450°С они разлагаются?с выделением токсичных продуктов.

Размещено на Allbest.ru