Überblick:
FKM oder Fluorelastomere sind eine Klasse von Elastomeren, die gegen eine Vielzahl von Chemikalien beständig sind und eine sehr gute Hochtemperaturleistung aufweisen. Spezielle Typen mit unterschiedlichen Monomerzusammensetzungen und Fluorgehalten sind auf überlegene Flüssigkeitsbeständigkeit, Leistung bei niedrigen und hohen Temperaturen und Kombinationen davon zugeschnitten.
Merkmale:
▲ Hervorragende Temperaturbeständigkeit
▲ Gute Witterungs-, Alterungs- und Sauerstoffstabilität
▲ Hohe chemische Stabilität
▲ Hervorragende Beständigkeit in Mineralölen und -fetten
▲ Sehr gute Beständigkeit in unpolaren Medien
▲ Temperaturbereich von -55 Grad bis plus 250 Grad
▲ Geringe Gasdurchlässigkeit
FPM ist die internationale Abkürzung nach DIN/ISO und FKM ist die Abkürzung für die Fluorkautschuk-Kategorie nach der amerikanischen Norm ASTM. Viton® ist ein eingetragenes Warenzeichen von Chemours, Tecnoflon® ist ein eingetragenes Warenzeichen von Solvay Specialty Polymers, Dyneon™ ist ein eingetragenes Warenzeichen von 3M Dyneon und DAI-EL™ ist ein eingetragenes Warenzeichen von Polymeren, die von Daikin geliefert werden.
Chemische Beständigkeit und Stabilität:
Die chemische Beständigkeit und Hochtemperaturstabilität sind auf die sperrigen Fluoratome zurückzuführen, die das Polymerrückgrat und die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen vor Angriffen schützen, sowie auf die hohe Bindungsenergie der Kohlenstoff-Fluor-Bindungen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Abbildung 1. Bindungsenergie (kJ/mol)
Abbildung 2. Bindungsenergie (kJ/mol)
FKM kann typischerweise über längere Zeit bei Temperaturen bis zu 200 Grad eingesetzt werden. In Automobilspezifikationen wird üblicherweise eine Lebensdauer von mindestens 5000 Stunden definiert.
FKM-Monomer:
Um ein elastisches Verhalten zu zeigen, müssen Polymere flexibel sein und sich von einer signifikanten Verformung erholen können. Dies erfordert, dass das Polymer im Wesentlichen amorph ist. Häufig sind die Polymere vernetzt, um ein dreidimensionales Netzwerk zu bilden. Die treibende Kraft für die Verformungswiederherstellung ist die Tendenz von Kettensegmenten, in einen ungeordneten Zustand zurückzukehren. Im Allgemeinen sind Fluorkohlenstoffketten im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen relativ steif und zeigen daher eine ziemlich langsame Relaxation und Erholung von Belastung. Fluorelastomere bestehen aus zwei oder mehr unterschiedlichen Monomereinheiten. Ketten mit Monomeren wie VF2 (oder VDF), TFE und Ethylen neigen zur Kristallisation, wenn sie lang genug sind. Daher werden Monomere, die voluminöse Seitengruppen enthalten, wie HFP, PMVE und Propylen, eingebaut, um amorphe Polymere herzustellen. Abbildung 3 skizziert häufig verwendete Monomere.