FKM

Material

FKM es una familia de materiales de fluoroelastómeros a base de fluorocarbono definidos por la norma ASTM International D1418, ^[1] y la norma ISO 1629 . ^[2] Comúnmente se le llama caucho fluorado o caucho fluorado . FKM es una abreviatura de Fluorine Kautschuk Material. ^[3] Todos los FKM contienen fluoruro de vinilideno como monómero común , al que se añaden otros monómeros diferentes para tipos y funcionalidades específicos, que se adaptan a la aplicación deseada.

Desarrollados originalmente por DuPont (bajo la marca Viton , ahora propiedad de Chemours ), los FKM también son producidos hoy por muchas otras empresas, entre ellas: Daikin (Dai-El), ^[4] 3M (Dyneon), ^[5] Solvay SA ( Tecnoflon), ^[6] HaloPolymer (Elaftor), ^[7] Gujarat Fluorochemicals (Fluonox), ^[8] y varios fabricantes chinos. Los fluoroelastómeros son más caros que los elastómeros de neopreno o caucho de nitrilo . Proporcionan resistencia adicional al calor y a los productos químicos. ^[9] Los FKM se pueden dividir en diferentes clases según su composición química, su contenido de flúor o su mecanismo de reticulación .

Tipos

Según su composición química, los FKM se pueden dividir en los siguientes tipos:

• Los FKM tipo 1 están compuestos de fluoruro de vinilideno (VDF) y hexafluoropropileno (HFP). Los copolímeros son el tipo estándar de FKM que muestra un buen rendimiento general. Su contenido en flúor es aproximadamente del 66 por ciento en peso.
• Los FKM tipo 2 están compuestos de VDF, HFP y tetrafluoroetileno (TFE). Los terpolímeros tienen un mayor contenido de flúor en comparación con los copolímeros (normalmente entre 68 y 69 por ciento en peso de flúor), lo que da como resultado una mejor resistencia química y al calor. La deformación por compresión y la flexibilidad a bajas temperaturas pueden verse afectadas negativamente.
• Los FKM tipo 3 están compuestos de VDF, TFE y perfluorometilviniléter (PMVE). La adición de PMVE proporciona una mejor flexibilidad a bajas temperaturas en comparación con los copolímeros y terpolímeros . Normalmente, el contenido de flúor de los FKM tipo 3 oscila entre el 62 y el 68 por ciento en peso.
• Los FKM tipo 4 están compuestos de propileno , TFE y VDF. Si bien la resistencia básica aumenta en los FKM tipo 4, sus propiedades de hinchamiento, especialmente en hidrocarburos , empeoran. Normalmente, tienen un contenido de flúor de aproximadamente el 67 por ciento en peso.
• Los FKM tipo 5 están compuestos de VDF, HFP, TFE, PMVE y etileno . Conocido por su resistencia básica y su resistencia a altas temperaturas al sulfuro de hidrógeno . ^[10]

Mecanismos de reticulación

Hay tres mecanismos de reticulación establecidos que se utilizan en el proceso de curado de FKM.

• Reticulación de diamina utilizando una diamina bloqueada. En presencia de medios básicos (alcalinos), el VDF es vulnerable a la deshidrofluoración , lo que permite la adición de la diamina a la cadena polimérica. Normalmente, se utiliza óxido de magnesio para neutralizar el ácido fluorhídrico resultante y reorganizarlo en fluoruro de magnesio y agua. Aunque rara vez se utiliza hoy en día, el curado con diamina proporciona propiedades de unión de caucho a metal superiores en comparación con otros mecanismos de reticulación. La capacidad de la diamina para hidratarse hace que la diamina se entrecruce vulnerablemente en medios acuosos.
• La reticulación iónica ( reticulación con dihidroxi ) fue el siguiente paso en el curado de los FKM. Esta es hoy la química de reticulación más común utilizada para los FKM. Proporciona una resistencia al calor superior, una estabilidad hidrolítica mejorada y una mejor deformación por compresión que el curado con diamina. A diferencia del curado con diamina, el mecanismo iónico no es un mecanismo de adición sino una sustitución nucleofílica aromática . Se utilizan compuestos dihidroxi- aromáticos como agente de reticulación y normalmente se utilizan sales de fosfonio cuaternario para acelerar el proceso de curado.
• La reticulación con peróxido se desarrolló originalmente para FKM tipo 3 que contienen PMVE, ya que los sistemas de reticulación con diamina y bisfenólicos pueden provocar la escisión en una cadena principal de polímero que contiene PMVE. Mientras que la reticulación de diamina y bisfenol son reacciones iónicas , la reticulación de peróxido es un mecanismo de radicales libres . Aunque los enlaces cruzados de peróxido no son tan térmicamente estables como los enlaces cruzados bisfenólicos, normalmente son el sistema de elección en medios acuosos y medios de electrolitos no acuosos .

Propiedades

Los fluoroelastómeros proporcionan una excelente resistencia a altas temperaturas (hasta 500 °F o 260 °C ^[11] ) y a fluidos agresivos en comparación con otros elastómeros , al tiempo que combinan la estabilidad más efectiva para muchos tipos de productos químicos y fluidos como aceite, diésel y mezclas de etanol . o fluido corporal. ^[4]

El rendimiento de los fluoroelastómeros en productos químicos agresivos depende de la naturaleza del polímero base y de los ingredientes utilizados para moldear los productos finales (por ejemplo, juntas tóricas ). Algunas formulaciones son generalmente compatibles con hidrocarburos , pero incompatibles con cetonas como acetona y metiletilcetona , disolventes éster como acetato de etilo , aminas y ácidos orgánicos como el ácido acético .

Se pueden distinguir fácilmente de muchos otros elastómeros debido a su alta densidad de más de 1800 kg/m ³ , significativamente mayor que la mayoría de los tipos de caucho. ^{[12] [13]}

Aplicaciones

Debido a su excelente rendimiento, encuentran uso en varios sectores, incluidos los siguientes:

• Proceso químico y refinación de petróleo , donde se utilizan para sellos, bombas, empaquetaduras, etc., por su resistencia a los químicos;
• Instrumentos de análisis y proceso: separadores, diafragmas, racores cilíndricos, aros, juntas, etc.
• Fabricación de semiconductores ;
• Alimentos y productos farmacéuticos, por su baja degradación, también en contacto con fluidos;
• Aviación y aeroespacial : las altas temperaturas de funcionamiento y las grandes altitudes requieren una resistencia superior al calor y a las bajas temperaturas. ^[4]

Son adecuados para la producción de wearables, debido a su bajo desgaste y decoloración incluso durante vidas prolongadas en contacto con aceites para la piel y exposición frecuente a la luz, al tiempo que garantizan un alto confort y resistencia a las manchas; ^[14]

La industria automotriz representa su principal sector de aplicaciones, donde la búsqueda constante de mayores eficiencias empuja a los fabricantes hacia materiales de alto rendimiento. ^[15] Un ejemplo son las juntas tóricas de FKM utilizadas como actualización de los sellos de neopreno originales en los tubos de las varillas de empuje de Corvair que se deterioraron debido al alto calor producido por el motor, lo que permitió fugas de aceite. Los tubos de FKM o las mangueras revestidas se recomiendan comúnmente en aplicaciones de combustible para automóviles y otras aplicaciones de transporte cuando se requieren altas concentraciones de biodiesel. Los estudios indican que los tipos B y F (FKM-GBL-S y FKM-GF-S) son más resistentes al biodiesel ácido. (Esto se debe a que el combustible biodiesel es inestable y oxidante). ^{[ cita necesaria ]}

Las juntas tóricas de FKM se han utilizado de forma segura durante algún tiempo en el buceo por buceadores que utilizan mezclas de gases denominadas nitrox . Los FKM se utilizan porque tienen una menor probabilidad de incendiarse, incluso con los mayores porcentajes de oxígeno que se encuentran en el nitrox. También son menos susceptibles a la descomposición en condiciones de mayor oxígeno.

Si bien estos materiales tienen una amplia gama de aplicaciones, su coste es prohibitivo en comparación con otros tipos de elastómeros, por lo que su adopción debe estar justificada por la necesidad de un rendimiento sobresaliente (como en el sector aeroespacial) y no es aconsejable para productos de bajo costo. .

Los guantes de FKM/butilo son altamente impermeables a muchos disolventes orgánicos fuertes que destruirían o permearían los guantes de uso común (como los fabricados con nitrilos ).

Precauciones

A altas temperaturas o en caso de incendio, los fluoroelastómeros se descomponen y pueden liberar fluoruro de hidrógeno . Cualquier residuo debe manipularse utilizando equipos de protección.

Ver también

• Magnesio/Teflón/Vitón
• FFKM , perfluoroelastómeros
• FEPM, elastómeros de tetrafluoroetileno/propileno
• PVDF , fluoruro de polivinilideno

Referencias

1. "ASTM D1418 - 21 Práctica estándar para caucho y látex de caucho: nomenclatura". www.astm.org . Consultado el 20 de junio de 2021 .
2. "ISO 1629:2013". YO ASI . Consultado el 20 de junio de 2021 .
3. Schuster, Jens; Lutz, Johannes; Shaik, Yousuf Pasha; Yadavalli, Venkat Reddy (1 de octubre de 2022). "Reciclaje de elastómeros de fluorocarbono: una revisión". Investigación avanzada de polímeros industriales y de ingeniería . Reciclaje de Cauchos. 5 (4): 248–254. doi : 10.1016/j.aiepr.2022.08.002 . ISSN  2542-5048. S2CID  251658624.
4. "Fluoroelastómeros". DaikinChemicals.com . Osaka: Daikin Global . 2021 . Consultado el 5 de marzo de 2021 .
5. "Fluoropolímeros 3M" . Consultado el 20 de junio de 2021 .
6. "Tecnoflón FKM y PFR FFKM". Solvay.com . Bruselas: Solvay SA 2021 . Consultado el 5 de marzo de 2021 .
7. "Fluoroelastómeros (FKM y FFKM)". HaloPolymer.com . Moscú: HaloPolymer. 2021 . Consultado el 5 de marzo de 2021 .
8. "Fluonox FKM" . Fluonox.co.in . Panchmahal, India: Gujarat Fluorochemicals Ltd. (GFL). 2021 . Consultado el 5 de marzo de 2021 .
9. Schuster, Jens; Lutz, Johannes; Shaik, Yousuf Pasha; Yadavalli, Venkat Reddy (1 de octubre de 2022). "Reciclaje de elastómeros de fluorocarbono: una revisión". Investigación avanzada de polímeros industriales y de ingeniería . Reciclaje de Cauchos. 5 (4): 248–254. doi : 10.1016/j.aiepr.2022.08.002 . ISSN  2542-5048. S2CID  251658624.
10. "Tecnología FKM resistente a bases en Oilfield_Seals" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 16 de julio de 2011 . Consultado el 16 de julio de 2009 .
11. "Polímeros de fluoroelastómero de Precision Associates". Asociados de precisión, Inc. Consultado el 20 de junio de 2021 .
12. "Propiedades y características - Uretanos / Cauchos | MISUMI USA: Suministro de componentes industriales configurables". es.misumi-ec.com . Consultado el 20 de junio de 2021 .
13. "Densidad de materiales sólidos" . Consultado el 20 de junio de 2021 .
14. "Satisfacer las demandas de los consumidores de dispositivos portátiles con fluoroelastómeros". www.viton.com . Consultado el 20 de junio de 2021 .
15. Hertz, Dan hijo. "Desarrollo de fluoroelastómeros" (PDF) . SELLOS DEL ESTE . Consultado el 20 de junio de 2021 .

• Hertz, Daniel L. Jr. (2001). "Elastómeros que contienen flúor" (PDF) . Desarrollo de fluoroelastómeros . Red Bank, Nueva Jersey: Seals Eastern.
• "Compuestos de caucho FKM: ventajas de FKM". PolyComp.nl . Vorden, Países Bajos: Polycomp BV 2021 . Consultado el 5 de marzo de 2021 .Descripción general de los diferentes tipos y sus aplicaciones.

enlaces externos

• Propiedades de los elastómeros - Resistencia química (PDF; 0,6 MB)
• Diseño con fluoroelastómeros (PDF; 0,8 MB)