เอฟเคเอ็ม

FKMเป็นกลุ่มวัสดุ ฟลูออโรอี ลาสโตเมอร์ที่ใช้ฟลูออโรคาร์บอน เป็นพื้นฐาน ซึ่งกำหนดโดยมาตรฐาน ASTM International D1418 ^{[ 1 ]}และมาตรฐาน ISO 1629 [ ^{2 ] โดย}ทั่วไปเรียกว่ายางฟลูออรีนหรือยางฟลูออโร FKM เป็นคำย่อของ Fluorkautschukmaterial (เช่น วัสดุยางฟลูออรีน) ^{[ 3 ]} FKM ทั้งหมดประกอบด้วยไวนิลิดีนฟลูออไรด์ เป็น โมโนเมอร์ทั่วไปซึ่งจะมีการเติมโมโนเมอร์อื่นๆ ที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้ประเภทและฟังก์ชันการทำงานที่เฉพาะเจาะจงให้เหมาะสมกับการใช้งานที่ต้องการ

FKM เดิมทีพัฒนาโดยDuPont (ภายใต้ชื่อแบรนด์ Viton ซึ่งปัจจุบันเป็นของChemours ) ปัจจุบัน FKM ยังผลิตโดยบริษัทอื่นๆ อีกมากมาย รวมถึงDaikin (Dai-El) ^{[ 4 ]} 3M (Dyneon) ^{[ 5 ]} Solvay SA (Tecnoflon) ^{[ 6 ]} HaloPolymer (Elaftor) ^{[ 7 ]} Gujarat Fluorochemicals (Fluonox) ^{[ 8 ]}และผู้ผลิตชาวจีนอีกหลายราย ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์มีราคาแพงกว่านีโอพรีนหรือยางไนไตรล์อีลาสโตเมอร์และเมื่อเปรียบเทียบกันแล้วจะให้ความต้านทานต่อความร้อนและสารเคมีเพิ่มเติม^{[ 3 ]}มีสามวิธีในการจำแนก FKM ออกเป็นประเภทต่างๆ ได้แก่ ตามองค์ประกอบทางเคมี ปริมาณ ฟลูออรีนหรือกลไก การเชื่อมโยงข้าม

โดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมีแล้ว FKM สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

• FKM ประเภทที่ 1 ประกอบด้วยไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (VDF) และเฮกซาฟลูออโรโพรพิลีน (HFP) โคพอลิเมอร์เป็น FKM ประเภทมาตรฐานที่มีประสิทธิภาพโดยรวมดี ปริมาณฟลูออรีนในโคพอลิเมอร์นี้ประมาณ 66 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก
• FKM ประเภทที่ 2 ประกอบด้วย VDF, HFP และเตตระฟลูออโรเอทิลีน (TFE) เทอร์โพลิเมอร์มีปริมาณฟลูออรีนสูงกว่าโคโพลิเมอร์ (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 68 ถึง 69 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก) ซึ่งส่งผลให้ทนต่อสารเคมีและความร้อนได้ดีกว่า อย่างไรก็ตาม การเสียรูปถาวรและความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำอาจได้รับผลกระทบในทางลบ
• FKM ประเภทที่ 3 ประกอบด้วย VDF, TFE และเพอร์ฟลูออโร(เมทิลไวนิลอีเทอร์) (PMVE) การเติม PMVE ช่วยให้มีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับโคพอลิเมอร์และเทอร์พอลิเมอร์โดยทั่วไป ปริมาณฟลูออรีนใน FKM ประเภทที่ 3 จะอยู่ระหว่าง 62 ถึง 68 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก
• FKM ประเภทที่ 4 ประกอบด้วยโพรพิลีน , TFE และ VDF แม้ว่าความต้านทานต่อด่างจะเพิ่มขึ้นใน FKM ประเภทที่ 4 แต่คุณสมบัติการบวมตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในไฮโดรคาร์บอนกลับแย่ลง โดยทั่วไปจะมีปริมาณฟลูออรีนประมาณ 67 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก
• FKM ประเภท 5 ประกอบด้วย VDF, HFP, TFE, PMVE และเอทิลีนเป็นที่รู้จักในด้าน ความต้านทาน ต่อเบส และความต้านทาน ต่อไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่อุณหภูมิสูง^{[ 9 ]}

มี กลไก การเชื่อมโยงข้าม ที่ได้รับการยอมรับสามแบบ ที่ใช้ในกระบวนการบ่มของ FKMs

• การเชื่อมโยงแบบ ไดอะมีนโดยใช้ไดอะมีนที่ถูกปิดกั้น ในสภาวะที่เป็นด่าง (อัลคาไลน์) VDF จะไวต่อปฏิกิริยาดี ไฮโดรฟลูออริ เนชัน ซึ่งทำให้สามารถเติมไดอะมีนเข้าไปในสายโซ่พอลิเมอร์ได้ โดยทั่วไปจะใช้แมกนีเซียมออกไซด์ เพื่อทำให้ กรดไฮโดรฟลูออริก ที่เกิดขึ้นเป็นกลาง และจัดเรียงตัวใหม่เป็นแมกนีเซียมฟลูออไรด์ และน้ำ แม้ว่าจะไม่ค่อยได้ใช้ในปัจจุบัน แต่การบ่มด้วยไดอะมีนให้คุณสมบัติ การยึดติดระหว่างยางกับโลหะที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับกลไกการเชื่อมโยงแบบอื่น ความสามารถของไดอะมีนในการดูดซับน้ำทำให้การเชื่อมโยงแบบไดอะมีนมีความเปราะบางในตัวกลางที่เป็นน้ำ
• การเชื่อมโยงไอออนิก ( การเชื่อมโยง ไดไฮดรอกซี) เป็นขั้นตอนต่อไปในการบ่ม FKMs ปัจจุบันเป็นเคมีเชื่อมโยงที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับ FKMs ให้คุณสมบัติทนความร้อนได้ดีกว่า มีเสถียรภาพต่อการไฮโดรไลซิสที่ดีกว่า และมีการคงรูปที่ดีกว่าการบ่มด้วยไดอะมีน แตกต่างจากการบ่มด้วยไดอะมีน กลไกไอออนิกไม่ใช่กลไกการเติม แต่เป็นการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก แบบอะโรมาติก สารประกอบอะโรมาติกไดไฮดรอกซีถูกใช้เป็นสารเชื่อมโยง และ โดยทั่วไปจะใช้ เกลือควอเทอร์นารี ฟอสโฟเนียม เพื่อเร่งกระบวนการบ่ม
• การเชื่อมโยงด้วยเปอร์ออกไซด์ ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกสำหรับ FKM ประเภท 3 ที่มี PMVE เนื่องจาก ระบบการเชื่อมโยง ด้วยไดอะมีนและ บิสฟีนอล อาจทำให้เกิด การแตกตัวในสายโซ่หลัก ของพอลิเมอร์ ที่มี PMVE อยู่ ในขณะที่การเชื่อมโยงด้วยไดอะมีนและบิสฟีนอลเป็นปฏิกิริยาไอออนิกการเชื่อมโยงด้วยเปอร์ออกไซด์เป็น กลไก แบบอนุมูลอิสระแม้ว่าการเชื่อมโยงด้วยเปอร์ออกไซด์จะไม่เสถียรต่อความร้อนเท่ากับการเชื่อมโยงด้วยบิสฟีนอล แต่โดยปกติแล้วจะเป็นระบบที่นิยมใช้ในสื่อน้ำและสื่ออิเล็กโทรไลต์ ที่ไม่ใช่น้ำ

ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ให้ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง (สูงถึง 500 °F หรือ 260 °C ^{[ 10 ]} ) และของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้ดีเยี่ยมเมื่อเทียบกับอีลาสโตเมอร์ ชนิดอื่น ในขณะเดียวกันก็ผสมผสานความเสถียรที่มีประสิทธิภาพสูงสุดกับสารเคมีและของเหลวหลายชนิด เช่น น้ำมันดีเซลเอทานอลผสม หรือของเหลวในร่างกาย^{[ 4 ​​]}

ประสิทธิภาพของฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ในสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนขึ้นอยู่กับลักษณะของพอลิเมอร์พื้นฐานและส่วนผสมที่ใช้ในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (เช่นโอริง ) สูตรบางอย่างโดยทั่วไปเข้ากันได้กับไฮโดรคาร์บอนแต่ไม่เข้ากันกับคีโตนเช่นอะซิโตนและเมทิลเอทิลคีโตน ตัวทำละลาย เอสเทอร์เช่นเอทิลอะซิเตตเอมีนและกรดอินทรีย์เช่นกรดอะซิติก

สามารถแยกแยะได้ง่ายจากอีลาสโตเมอร์อื่นๆ หลายชนิดเนื่องจากมีความหนาแน่น สูง กว่า 1800 กก./ลบ.ม. ^ซึ่งสูงกว่ายางประเภทอื่นๆ มาก^{[ 11 ] [ 12 ]}

เนื่องจากประสิทธิภาพที่โดดเด่น จึงมีการใช้งานในหลายภาคส่วน รวมถึงภาคส่วนต่อไปนี้:

• กระบวนการทางเคมีและการกลั่นปิโตรเลียมซึ่งใช้ในการผลิตซีล ปั๊ม ปะเก็น และอื่นๆ เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมี
• อุปกรณ์วิเคราะห์และควบคุมกระบวนการ: ตัวแยก, ไดอะแฟรม, ข้อต่อทรงกระบอก, ห่วง, ปะเก็น ฯลฯ
• การผลิต เซมิคอนดักเตอร์ ;
• อาหารและยา เนื่องจากมีอัตราการเสื่อมสภาพต่ำ จึงสามารถสัมผัสกับของเหลวได้ดี
• การบินและอวกาศ : อุณหภูมิการทำงานสูงและระดับความสูงสูงต้องการความทนทานต่อความร้อนและอุณหภูมิต่ำที่เหนือกว่า^{[ 4 ]}

เหมาะสำหรับการผลิตเครื่องสวมใส่ เนื่องจากมีการสึกหรอและการเปลี่ยนสีต่ำแม้ในช่วงอายุการใช้งานที่ยาวนานเมื่อสัมผัสกับน้ำมันจากผิวหนังและการสัมผัสกับแสงบ่อยครั้ง พร้อมทั้งรับประกันความสบายและความทนทานต่อคราบสกปรกสูง^{[ 13 ]}

อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นภาคส่วนการใช้งานหลัก ซึ่งการแสวงหาประสิทธิภาพที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องผลักดันให้ผู้ผลิตหันมาใช้วัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง^{[ 14 ]}ตัวอย่างเช่น โอริง FKM ที่ใช้เป็นวัสดุอัพเกรดแทนซีลนีโอพรีนเดิมในท่อก้านดันของ Corvair ซึ่งเสื่อมสภาพภายใต้ความร้อนสูงที่เกิดจากเครื่องยนต์ ทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมัน ท่อ FKM หรือท่อบุภายในมักได้รับการแนะนำในการใช้งานเชื้อเพลิงยานยนต์และการขนส่งอื่นๆ เมื่อต้องการไบโอดีเซลที่มีความเข้มข้นสูง การศึกษาชี้ให้เห็นว่าชนิด B และ F (FKM-GBL-S และ FKM-GF-S) มีความทนทานต่อไบโอดีเซลที่เป็นกรดมากกว่า (เนื่องจากเชื้อเพลิงไบโอดีเซลไม่เสถียรและเกิดการออกซิเดชัน)

โอริง FKM ถูกนำมาใช้ในการดำน้ำลึก อย่างปลอดภัยมาเป็นเวลานานแล้ว โดยนักดำน้ำที่ใช้ก๊าซผสมที่เรียกว่าไนตร็อกซ์ โอริง FKM ถูกนำมาใช้เพราะมีโอกาสติดไฟน้อยกว่า แม้จะมีปริมาณออกซิเจนเพิ่มขึ้นในไนตร็อกซ์ก็ตาม นอกจากนี้ยังไม่ค่อยเสื่อมสภาพภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนสูงขึ้นด้วย

แม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะมีประโยชน์ใช้สอยหลากหลาย แต่ราคาสูงมากเมื่อเทียบกับอีลาสโตเมอร์ประเภทอื่น ๆ ซึ่งหมายความว่าการนำมาใช้จะต้องมีความจำเป็นเพื่อประสิทธิภาพที่โดดเด่น (เช่นในภาคการบินและอวกาศ) และไม่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์ราคาประหยัด

ยาง FKM ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสายนาฬิกา เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมี อุณหภูมิสูง และการสึกหรอได้ดีเยี่ยม มักพบได้ในสายนาฬิกาคุณภาพสูงที่จำหน่ายในตลาดอะไหล่ ให้ความทนทานและสวมใส่สบาย^{[ 15 ]}

ถุงมือ FKM/บิวทิล มีความทนทานต่อตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีฤทธิ์รุนแรงหลายชนิด ซึ่งตัวทำละลายเหล่านี้จะทำลายหรือซึมผ่านถุงมือที่ใช้กันทั่วไป (เช่น ถุงมือที่ทำจากไนไตรล์ ) ได้ดีมาก

ที่อุณหภูมิสูงหรือในกรณีเกิดเพลิงไหม้ ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์จะสลายตัวและอาจปล่อยก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์ออกมา ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันในการจัดการกับสารตกค้างใดๆ

• แมกนีเซียม/เทฟลอน/ไวตัน
• FFKM , เพอร์ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์
• FEPMคือ อีลาสโตเมอร์เตตระฟลูออโรเอทิลีน/โพรพิลีน
• PVDF , โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์

• คุณสมบัติของอีลาสโตเมอร์ - รายการความต้านทานต่อสารเคมี (PDF; 0.6 MB)
• การออกแบบโดยใช้ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ (PDF; 0.8 MB)