Le guide ultime du contrôle qualité des composés de caoutchouc fluoré : problèmes et solutions
Cet article propose une introduction relativement détaillée au caoutchouc fluoré, abordant ses applications, ses propriétés, ses formulations, son traitement et les problèmes courants liés à ses composés.
I. Introduction de base au fluoroélastomère
Le fluorocaoutchouc est un élastomère polymère synthétique dont les atomes de fluor sont fixés aux atomes de carbone de la chaîne principale ou des chaînes latérales. Le fluor confère au caoutchouc d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur, à l'oxydation, aux huiles et à la corrosion, ce qui explique son utilisation principalement dans le domaine des produits d'étanchéité spéciaux.
Actuellement, les principales variétés courantes de fluorocaoutchouc sont les fluorocaoutchoucs binaires ordinaires. Type F26 (copolymère de fluorure de vinylidène et d'hexafluoropropylène) et le fluorocaoutchouc ternaire Type F246, correspondant aux VITON A et B de DuPont. Leur consommation représente plus de (90%) de la consommation mondiale totale de fluorocaoutchouc.
Parmi les autres fluoroélastomères spéciaux, on peut citer les suivants :
Caoutchouc tétrafluoroéthylène-propylène (FEPM) : Un copolymère de tétrafluoroéthylène et de propylène. Il présente une haute résistance à la corrosion par les acides inorganiques (par exemple, l'acide sulfurique à 96 %, variation de volume ≤ 5 %), les alcalis, divers agents de blanchiment, l'eau surchauffée et la vapeur, en particulier la vapeur mélangée à des acides/alcalis, et les huiles hydrauliques à base de phosphate.
Caoutchouc fluoré durcissable au peroxyde : Modifiés par l'ajout de monomères de vulcanisation à des caoutchoucs fluorés binaires ou ternaires. Les caoutchoucs d'éther vinylique fluoré, tels que le VITON GLT de DuPont, en sont des exemples courants.
Perfluoroélastomère (FFKM) : Excellentes propriétés à basse température, teneur élevée en fluor et résistance supérieure aux solvants.
Caoutchouc fluorosilicone : Excellentes propriétés à basse température, résistance moyenne aux solvants.
II. Propriétés du fluorocaoutchouc
Le caoutchouc fluoré ordinaire de type F26 a généralement une résistance à la traction de (10\sim) 20MPa, un allongement à la rupture de (150% \sim 600%), une résistance à la déchirure de (20\sim 40\mathrm{kN / m}), une faible élasticité, une bonne résistance à l'usure et une densité de (1,8\sim 2,1\mathrm{g / cm}^3).
Le type F26 peut fonctionner à long terme à (200℃- 250℃) et à court terme autour de (280℃) ; le type F246 peut fonctionner à long terme à (250℃).
Excellente stabilité face aux liquides organiques, aux fiouls et aux huiles lubrifiantes. Résistant à la plupart des acides inorganiques et des hydrocarbures.
Le fluorocaoutchouc ordinaire présente une résistance moyenne ; le FEPM est recommandé pour de meilleures performances.
La température de fragilisation se situe aux alentours de -25 °C. Des qualités spécialisées comme le fluorosilicone offrent une meilleure flexibilité à basse température.
Le fluorocaoutchouc présente une excellente résistance aux intempéries et à l'ozone. Il peut être stocké naturellement pendant plus de 10 ans et ne se fissure pas après plus d'un mois d'exposition à l'air contenant 100 ppm d'ozone.
Sa forte teneur en halogènes (fluor) lui confère d'excellentes propriétés ignifuges ; il s'éteint de lui-même dès que la flamme est retirée.
Excellentes performances sous vide avec de faibles taux de diffusion d'air. Supérieur au caoutchouc chloroprène (CR) et au caoutchouc naturel.
III. Formulation et traitement du fluorocaoutchouc
Choisir le caoutchouc brut approprié en fonction des conditions d'utilisation : F26/F246 pour la chaleur, FFKM pour les températures extrêmes et FEPM pour les milieux corrosifs ou la vapeur.
Le fluorocaoutchouc est un fluoropolymère hautement saturé. La vulcanisation au soufre est impossible. La vulcanisation au bisphénol AF/BPP et au peroxyde est couramment utilisée aujourd'hui.
Les stabilisants neutralisent le HF libéré lors de la vulcanisation. Les oxydes métalliques couramment utilisés sont (\mathrm{MgO}) et (\mathrm{Ca(OH)_2}).
Les plastifiants sont rarement utilisés en raison de leur volatilisation. Des adjuvants comme la cire de palme, le WS280 et le 935P sont utilisés pour améliorer la fluidité et éviter l'adhérence.
Un refroidissement amélioré est essentiel en raison de la faible conductivité thermique et de la forte génération de chaleur lors du mélange afin d'éviter les brûlures.
Nécessite une polymérisation primaire et une polymérisation secondaire ouverte à haute température (par exemple, (230^{\circ}C\times 16h)) pour éliminer les substances de faible poids moléculaire.
IV. Applications du fluorocaoutchouc
Largement utilisé dans Automobile Électronique Aviation Construction navale et Industrie chimiqueParticulièrement utilisé pour les joints toriques, les joints d'étanchéité et les garnitures d'étanchéité des systèmes de carburant et de transmission.
V. Problèmes courants et solutions
1. Contamination par les moisissures
Solutions : augmenter la dose d’accepteur d’acide ; ajouter des agents de démoulage (cire de palme) ; traiter la surface du moule avec des agents de démoulage semi-permanents.
2. Moulage court/Remplissage incomplet
Solutions : utiliser un caoutchouc à faible viscosité Mooney ; augmenter le temps de préchauffage ; abaisser la température ou augmenter la pression ; ajuster le placement de la charge.
3. Durcissement irrégulier ou absent
Remarque : Évitez les matériaux acides ; n’utilisez pas d’acide stéarique ; évitez les noirs de carbone de qualité HAF ou la silice précipitée ; n’incorporez pas de soufre.
4. Brûlures et bords brûlés
Solutions : Mélanger avec du caoutchouc à faible viscosité Mooney ; réduire le dosage de BPP ou de Ca(OH)₂ pour ralentir la vitesse de durcissement.
5. Déchirure du produit
Causes : Ajustement serré du moule ; surface de la cavité rugueuse ; température de durcissement élevée rendant le composé cassant ; faible résistance du composé.
6. Déformation du produit
Solutions : Assurer une polymérisation primaire suffisante ; utiliser une augmentation progressive de la température pour la post-polymérisation ; sélectionner des matériaux ayant une viscosité appropriée.
7. Mauvaise dispersion
Solutions : Utiliser un faible facteur de remplissage dans les mélangeurs ; maintenir une vitesse de rotor et une température de refoulement basses ; assurer un refroidissement et un temps de repos suffisants.
8. Différence de couleur
Facteurs : Qualité des matières premières ; vieillissement des standards de couleur ; contamination lors du mélange ; fluctuations de température pendant le durcissement.