Tính chất và Ứng dụng của FKM

Cao su flo hóa (FKM) được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên thành phần monome và hàm lượng flo. FKM-A (copolymer perfluoro-vinyl-hexafluoropropylene) có khả năng chống chịu hóa chất và nhiệt độ cao rất tốt (khoảng –20°C đến +200 °°C); FKM-B (chứa tetrafluoroethylene) thể hiện khả năng chống kiềm cải thiện; FKM-F (linh hoạt ở nhiệt độ thấp) nâng cao hiệu suất hoạt động ở nhiệt độ thấp. Dòng FKM-GLT, với hàm lượng flo cao hơn, cải thiện đáng kể độ đàn hồi trong khi vẫn duy trì khả năng chống chịu hóa chất.

Mức độ hiệu suất của FKM phụ thuộc vào thành phần monome của nó.

1. FKM-A (loại perfluoro-vinyl/hexafluoropropylene): Chứa khoảng 66% flo. Đây là loại linh hoạt nhất, mang lại sự cân bằng giữa khả năng chịu nhiệt, chịu dầu và chịu hóa chất.

2. FKM-B (loại perfluoro-vinyl/tetrafluoro-vinyl/hexafluoro-propylene): Chứa khoảng 68–69% flo. Loại này có khả năng chịu nhiệt và chịu hóa chất vượt trội hơn so với loại A (đặc biệt là khả năng chống axit và peroxide).

3. FKM-F (loại perfluoro-methyl-vinyl ether): Chứa khoảng 70% flo, cải thiện đáng kể hiệu suất ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ chuyển thủy tinh có thể giảm xuống mức thấp nhất là –25°°C), trong khi vẫn duy trì hiệu suất ở nhiệt độ cao.

4. FKM-GLT (loại lưu hóa bằng peroxide, có tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp): Sử dụng hệ thống lưu hóa bằng peroxide, vật liệu này không chỉ nâng cao hiệu suất về biến dạng nén vĩnh cửu ở nhiệt độ cao mà còn cải thiện khả năng chống axit, hơi nước và nhiệt độ thấp.

Độ biến dạng nén của FKM ở nhiệt độ cao là chỉ số quan trọng để đánh giá độ bền kín của vật liệu. Theo phương pháp thử ASTM D395 Phương pháp B, FKM chất lượng cao (ví dụ như Viton® ETP) có thể duy trì độ biến dạng nén dưới 20% sau 200 °C × 70 giờ lão hóa, trong khi FKM thông thường có thể cho độ biến dạng nén khoảng 40–50%. Về khả năng chống hóa chất, dữ liệu thử nghiệm cho thấy mức độ giãn nở thể tích của nó trong dầu ASTM #3 (150 °C × 70 h) thường <5%. Đối với ứng dụng với hỗn hợp methanol/xăng, cần sử dụng các công thức đặc biệt (ví dụ như FKM-GLT-S) để chống phồng rộp và giòn gãy.

FKM nổi tiếng nhờ khả năng chịu nhiệt và chịu hóa chất xuất sắc trong các vật liệu làm kín. Nhiệt độ hoạt động liên tục của nó có thể đạt tới 230 °C, và có thể chịu được các đỉnh nhiệt độ ngắn hạn trên 250 °C. Vật liệu này thể hiện khả năng chống chịu xuất sắc đối với hầu hết các loại dầu khoáng, chất bôi trơn tổng hợp (như este), nhiên liệu (bao gồm xăng có chứa ethanol), nhiều loại axit và hydrocarbon. Tuy nhiên, hiệu suất của nó có thể suy giảm khi tiếp xúc với nước nóng, hơi nước, bazơ mạnh (như amoniac) và một số dung môi phân cực.

Để đảm bảo độ tin cậy của gioăng FKM trong các ứng dụng quan trọng, chúng phải đáp ứng các tiêu chuẩn ngành cụ thể.

· Hàng không vũ trụ: Tiêu chuẩn AMS 7277 quy định nghiêm ngặt các yêu cầu về dung sai kích thước, tính chất vật lý và khả năng chống lại các loại chất lỏng của gioăng chữ O.

· Ô tô: Các tiêu chuẩn SAE J2236 và ISO 1629 quy định các yêu cầu về phân loại và ghi nhãn vật liệu.

· Tiếp xúc với thực phẩm và dược phẩm: Phải tuân thủ các quy định FDA 21 CFR 177.2600 và EU 10/2011, sử dụng các polymer và phụ gia đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn yêu cầu.

Trong kiểm soát chất lượng, ngoài các kiểm tra kích thước định kỳ, kỹ thuật Phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) được sử dụng để xác định nhiệt độ chuyển thủy tinh và mức độ kết tinh, trong khi Phân tích trọng lượng nhiệt (TGA) được áp dụng để đánh giá điểm bắt đầu phân hủy nhiệt. Những kỹ thuật tiên tiến này là yếu tố thiết yếu nhằm đảm bảo tính đồng nhất của các lô vật liệu.

FKM là vật liệu được ưu tiên lựa chọn cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao: gioăng động cơ ô tô và hệ thống nhiên liệu, đường ống nhiên liệu và thủy lực trong hàng không vũ trụ, phớt trục bơm xử lý hóa chất (dành cho môi chất ăn mòn), cũng như phớt hệ thống bôi trơn cho tua-bin trong lĩnh vực năng lượng. Khi lựa chọn FKM, điều cần thiết là trước tiên phải xác nhận cấp độ vật liệu theo tiêu chuẩn SAE J2236 hoặc AMS 7277, sau đó đối chiếu tỷ lệ giãn nở thể tích cụ thể của vật liệu (thường yêu cầu <10%) với biểu đồ tương thích môi chất. ’tỷ lệ giãn nở thể tích (thường yêu cầu phải <10%) bằng biểu đồ tương thích môi chất.