불소 고무(FKM)는 주쇄 또는 측쇄의 탄소 원자에 불소 원자를 포함하는 합성 고분자 엘라스토머를 말합니다. 우수한 내열성, 높은 화학적 안정성, 내후성, 내산화성, 내유성 및 매우 낮은 통기성을 가지고 있습니다. FKM은 군수산업 분야에서 항공우주, 항공 및 발사체, 위성, 전투기, 신형 탱크 등의 씰, 송유관, 전선 피복 등에 주로 사용됩니다. 첨단 국방산업에서 대체불가한 핵심 소재입니다. .
1957년 DuPont은 항공우주 산업의 밀봉 성능에 대한 높은 요구 사항을 충족하기 위해 최초의 FKM을 개발했습니다. 더 나은 열 안정성과 내용제성을 제공하기 위해 테트라플루오로에틸렌(TFE)을 포함하는 삼원공중합체 플루오로엘라스토머가 1959년에 개발되었습니다. 현재 세계에서 가장 일반적인 FKM 브랜드로는 Chemours의 Viton®, Solvay의 Tecnoflon®, 3M의 Dyneon™ 및 Daikin의 DAI가 있습니다. -EL™.
1. 불소고무 개발의 간략한 역사
폴리클로로트리플루오로에틸렌과 폴리테트라플루오로에틸렌이 발견된 이후 사람들은 불소중합체가 우수한 내열성과 화학적 불활성을 가지고 있다는 것을 깨달았으며, 폴리테트라플루오로에틸렌은 가장 큰 불소중합체 산업으로 발전했습니다. 그러나 플라스틱 자체의 성능 특성으로 인해 밀봉재로서 여전히 큰 결점을 갖고 있어 불소엘라스토머 밀봉재의 필요성이 시급하다.
최초의 불소고무는 폴리-2-플루오로-1,3-부타디엔과 스티렌, 프로필렌 등과의 공중합체로 1948년 미국 듀폰이 시험 생산했습니다. 성능은 클로로프렌 고무나 부타디엔 고무보다 나을 것이 없습니다. , 가격이 비싸고 실질적인 산업적 가치가 없습니다. 1950년대 후반 미국 회사인 Thiokol은 저온 성능이 우수하고 강산화제에 대한 저항성을 갖춘 이성분 아질산 불소고무를 개발했습니다. 그 이후로 불소고무는 실제 산업 분야에 응용되었습니다.
중국도 1958년부터 다양한 불소고무를 개발했는데, 주로 폴리올레핀 불소고무(23형, 26형, 246형), 니트로소 불소고무 등을 개발했다. 나중에 새로운 종류의 테트라프로필렌 불소고무가 개발되었습니다. , 퍼플루오로에테르 고무, 불화인 고무.
2. 불소고무의 구조와 특성
FKM의 분자 구조는 뛰어난 화학적 안정성과 고온 저항성을 결정합니다. 불소 원자는 탄소 사슬과 불소-탄소 결합을 둘러싸서 탄소 원자가 다른 화학 물질, 분자, 이온 또는 원자의 공격을 덜 받도록 만듭니다. 또한, 불소-탄소 결합의 결합 에너지가 매우 높기 때문에 쉽게 깨지지 않고 화학적 성질도 매우 안정적이다.
고무제품이 엘라스토머의 특성을 유지하기 위해서는 외부에 의해 압착되어 변형된 후에도 빠른 회복이 가능해야 합니다. 정상적인 상황에서 엘라스토머는 분자 사슬이 교차하여 형성된 3차원 네트워크 구조이며 변형 후 복원력은 분자 세그먼트가 무질서로 돌아가는 경향에서 비롯됩니다. 탄화불소 사슬은 탄화수소 사슬보다 점성이 높기 때문에 FKM은 종종 느린 이완을 나타냅니다.
FKM은 일반적으로 두 개 이상의 단량체로 구성됩니다. VF2(또는 VDF), TFE 및 에틸렌 단량체로부터 중합된 탄소 사슬은 길이가 충분히 길면 격자 모양을 이룰 수 있습니다. 따라서 비정질 고분자를 형성하기 위해 헥사플루오로프로필렌(HFP), 불소화 비닐 에테르(PMVE), 프로필렌 등과 같이 부피가 큰 측기를 가진 일부 단량체가 추가됩니다.
3. 불소고무의 종류
ASTM D1418-2022에 따르면 불소고무는 다음과 같은 5가지 유형으로 분류됩니다.
(1) 헥사플루오로프로필렌(HFP)과 비닐리덴 플루오라이드(VDF)의 이원 공중합체. 이원 공중 합체는 FKM의 표준 유형으로 모든 측면에서 우수한 성능을 발휘하며 만능 플레이어입니다. 중국에서는 통칭 2호 고무로 알려진 26형 불소고무가 바로 이 유형입니다. 현재 가장 일반적인 불소고무 품종으로 전체 불소고무의 80% 이상을 차지하고 있습니다.
(2) 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP) 및 비닐리덴 플루오라이드(VDF)의 삼원공중합체. 삼원공중합체는 이원 공중합체보다 불소 질량 분율이 더 높기 때문에(보통 68%~69%) 화학적 저항성, 특히 탄화수소 저항성이 더 좋습니다. 또한 내열성이 우수하여 250도 이상의 환경에서 장기간 사용할 수 있지만 그에 따라 저온 환경에서의 내압력과 탄성이 감소합니다. 중국에서 흔히 No.3 고무로 알려진 246형 불소고무가 이 범주에 속합니다.
(3) 테트라플루오로에틸렌(TFE), 플루오르화 비닐 에테르(PMVE) 및 비닐리덴 플루오라이드(VDF)의 삼원공중합체. PMVE를 첨가하면 처음 두 가지 유형의 제품보다 저온에서 제품의 탄력성이 향상됩니다. 이 FKM에서 불소 원소의 질량 분율은 62%에서 68% 사이입니다.
(4) 테트라플루오로에틸렌(TFE), 프로필렌 및 비닐리덴 플루오라이드(VDF) 삼원공중합체. 이러한 종류의 FKM은 알칼리 및 기타 극성 용액에 대한 내성이 증가했지만 팽윤 성능이 저하되었으며 불소 원소 질량 분율은 약 67%입니다.
(5) 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 에틸렌, 플루오르화 비닐 에테르(PMVE) 및 비닐리덴 플루오라이드(VDF)의 5원 공중합체. 이러한 유형의 FKM은 극성 용액 및 고온 황화수소에 대한 내성으로 알려져 있습니다.