Os engenheiros geralmente consideram o fluorosilicone quando silicone padrão Não tolera combustível ou óleo. A dificuldade reside em separar a ampla reputação do polímero do comportamento de um composto específico.
As propriedades do fluorosilicone combinam a flexibilidade em baixas temperaturas, semelhante à do silicone, com maior resistência a combustíveis, óleos e muitos solventes apolares. Suas principais limitações são a abrasão, o atrito, a resistência ao rasgo, a vedação dinâmica e a compatibilidade química fora do ambiente de hidrocarbonetos.
O que é borracha de fluorosilicone?
A borracha de fluorosilicone é um elastômero de silicone modificado com grupos laterais fluorados, geralmente grupos trifluoropropil. Essa modificação reduz a interação com fluidos de hidrocarbonetos, mantendo grande parte da flexibilidade térmica e da resistência às intempéries da borracha de silicone.
A designação comum é FVMQ, abreviação de borracha de silicone fluorovinilmetil. ASTM D1418 Identifica o polímero como FVMQ. De acordo com as normas ASTM D2000 e SAE J200, os compostos de fluorosilicone são geralmente classificados como Tipo FK.
FVMQ não deve ser confundido com FKM. Ambos são elastômeros fluorados, mas suas estruturas poliméricas, comportamento em baixas temperaturas, processamento e limites de selagem são diferentes.
Quais propriedades do fluorosilicone são mais importantes?
O principal valor do FVMQ não reside em uma propriedade isolada. É a combinação da elasticidade em baixas temperaturas com a resistência a fluidos de hidrocarbonetos.
| Propriedade | Comportamento típico | Implicações de design |
|---|---|---|
| Temperatura de serviço | A faixa de temperatura de operação recomendada para compostos é de aproximadamente -60°C a 200°C. | Ampla faixa de valores, mas a exposição ao fluido e o movimento da vedação podem reduzir o limite de utilização. |
| Resistência a combustível e óleo | Melhor que o silicone VMQ padrão. | Adequado para diversos combustíveis derivados de petróleo, querosene de aviação, óleos de motor e lubrificantes, após testes de compatibilidade. |
| Flexibilidade em baixas temperaturas | Forte em comparação com muitos elastômeros resistentes a hidrocarbonetos. | Útil para vedações aeroespaciais e externas expostas a partidas a frio. |
| Conjunto de compressão | Geralmente são bons em compostos de vedação estática. | Deve ser verificado na temperatura real, compressão e tempo de exposição. |
| Resistência às intempéries, ao ozono e aos raios UV | Geralmente forte | Adequado para juntas expostas e vedações de conectores. |
| Resistência à abrasão | Pobre | Evite o contato deslizante, a menos que os testes comprovem a eficácia do projeto. |
| Atrito | Relativamente alto | Aumenta o risco em vedações rotativas ou alternativas. |
| resistência ao rasgo | Dependente do composto; geralmente inferior a elastômeros de vedação dinâmica mais resistentes. | Bordas finas, cantos afiados e superfícies de instalação ásperas exigem cautela. |
| Custo | Mais alta que o silicone padrão. | Use-o onde a resistência a fluidos for necessária, não como uma atualização padrão. |
Essas são tendências de seleção, não especificações de compra. O sistema de enchimento, o teor de flúor, o sistema de cura, a pós-cura, a dureza e o método de teste podem influenciar o resultado significativamente.
Qual a faixa de temperatura que o fluorosilicone suporta?
Uma faixa inicial prática para muitos compostos FVMQ é aproximadamente -60°C a 200°C. Compostos especiais para anéis de vedação podem permanecer funcionais próximos a -73 °C em serviço estático. Os limites de calor seco publicados também podem atingir cerca de 200 °C, mas o mesmo valor não deve ser aplicado automaticamente a uma vedação imersa em combustível ou óleo.
A fronteira muda com:
- Exposição contínua versus exposição intermitente;
- ar seco versus imersão em combustível, lubrificante ou solvente;
- Compressão estática versus movimento repetido;
- seção transversal e compressão da vedação;
- Formulação composta e pós-cura;
- a condição do fluido após o envelhecimento térmico.
Em altas temperaturas, o próprio fluido pode oxidar ou formar subprodutos ácidos. Um composto que passa pelo envelhecimento em calor seco ainda pode perder desempenho de vedação em um lubrificante envelhecido. Por esse motivo, a resistência à temperatura e a resistência química devem ser testadas em conjunto, em vez de aprovadas em duas colunas separadas da ficha técnica.
Qual a resistência do fluorosilicone a combustíveis e óleos?
O fluorosilicone é escolhido principalmente por sua resistência à gasolina, querosene de aviação, óleos derivados de petróleo, óleos de motor, fluidos de transmissão e muitos solventes apolares. Geralmente, ele incha menos do que o silicone padrão nesses fluidos.
A palavra "resistente" ainda precisa de um número. O aumento de volume, a alteração de dureza, a retenção da resistência à tração, a retenção do alongamento e a alteração de massa devem ser medidos após um período de imersão definido.
Dados publicados de Guia de seleção de produtos de fluorosilicone da Dow Mostrar como a formulação altera o resultado. As bases sólidas selecionadas de FVMQ registraram aproximadamente Inchaço de volume 15–23% em combustíveis de referência ASTM sob as condições listadas. Certos compostos apresentaram cerca de 3,5–4% incha em óleo IRM 903 a 150 °C. Esses valores pertencem aos materiais e condições de teste especificados; não são limites FVMQ universais.
Fluidos que ainda exigem cautela
O FVMQ não é quimicamente universal. Guias de seleção publicados geralmente alertam contra fluidos de freio, cetonas, hidrazina, aldeídos e aminas. Fluidos mistos são mais complexos, pois um pequeno pacote de aditivos pode controlar o inchaço ou a extração, mesmo quando o fluido base parece compatível.
Antes de especificar o FVMQ, identifique:
- a especificação exata do fluido comercial ou do combustível;
- temperaturas de operação e limpeza;
- tempo de exposição contínuo;
- ciclos de pressão e descompressão;
- variação de volume e dureza admissíveis;
- se a peça entra em contato com fluido novo ou com fluido termicamente envelhecido.
Quais são as propriedades mecânicas típicas do FVMQ?
As propriedades mecânicas variam muito, de modo que uma única ficha técnica "típica" não consegue representar o polímero. Uma ilustração útil vem do portfólio de FVMQ sólido da Dow, após as condições de cura por prensagem e pós-cura especificadas.
| Propriedade | Intervalo de dados publicado em bases selecionadas do Dow FVMQ | Método de teste |
|---|---|---|
| Dureza | 25–81 Costa A | ASTM D2240 |
| Resistência à tracção | 7,5–12,1 MPa | ASTM D412, Matriz C |
| Alongamento na ruptura | 159–676% | ASTM D412, Matriz C |
| resistência ao rasgo | 12–46,4 kN/m | ASTM D624, Matriz B |
| Gravidade específica | 1,40–1,55 | ASTM D792 |
| Conjunto de compressão | 7–20% após 22 h a 177 °C | ASTM D395, Método B |
Esta tabela mostra a gama de compostos, não uma especificação garantida. Um composto macio de grau 25 Shore A e um de grau 80 Shore A não devem compartilhar o mesmo projeto de prensa-cabo, tolerância de rasgo ou método de montagem.
As equipes costumam se concentrar na resistência à tração por ser fácil de comparar. Para uma junta estática, a deformação permanente por compressão, o relaxamento de tensão, a expansão do fluido e a força de vedação geralmente são mais relevantes. A resistência à tração torna-se crítica durante a desmoldagem, a montagem, o estiramento sobre componentes ou a extrusão sob pressão — não necessariamente durante a vedação estática constante.
O fluorosilicone é adequado para vedações dinâmicas?
O fluorosilicone geralmente é mais adequado para Vedações estáticas, juntas, diafragmas, vedações de conectores e peças de amortecimento. do que com vedações deslizantes contínuas.
A limitação decorre da combinação de resistência à abrasão relativamente baixa, alto atrito e resistência ao rasgo dependente do composto. Uma vedação pode passar em um teste inicial de vazamento e, em seguida, apresentar desgaste na superfície de contato após repetidos ciclos. Essa alteração tardia é o motivo pelo qual uma aprovação de material estático não deve ser reutilizada para uma aplicação de movimento alternativo ou rotativo.
O uso dinâmico é possível com um composto projetado especificamente para essa finalidade, acabamento superficial controlado, lubrificação adequada e testes de validação. Deve ser tratado como uma exceção projetada, e não como a regra geral.
Como o fluorosilicone se compara ao silicone e ao FKM?
| Fator de seleção | Silicone VMQ | FVMQ fluorosilicone | fluoroelastômero FKM |
|---|---|---|---|
| Flexibilidade em baixas temperaturas | Excelente | Excelente a muito bom | Geralmente mais limitado; dependente da série |
| Resistência a combustíveis e hidrocarbonetos | Limitado | Bom para muitos combustíveis e óleos. | Geralmente é resistente, mas a compatibilidade exata do fluido varia. |
| Resistência ao calor seco | Forte | Forte, frequentemente abaixo dos limites comparáveis do VMQ. | Forte; dependente da nota |
| Abrasão e vedação dinâmica | Limitado | Limitado | Frequentemente mais adequado, dependendo da composição e do design. |
| Resistência às intempéries e ao ozono | Excelente | Excelente | Excelente |
| Custo relativo do material | Mais baixo | Alto | Alto |
| Uso comum | Vedantes gerais, isolamento, peças para contato com alimentos e peças de consumo. | Vedações para combustível em baixas temperaturas, juntas aeroespaciais, vedações para conectores. | Vedações para combustível, óleo e produtos químicos, onde a flexibilidade em baixas temperaturas é menos exigente. |
Escolher VMQ Quando for necessária flexibilidade extrema em relação à temperatura, mas a exposição a hidrocarbonetos não for severa. Escolha FVMQ Quando a peça precisa permanecer flexível em condições de frio enquanto em contato com combustível ou óleo. Avalie. FKM Quando uma maior resistência química, desempenho em relação à abrasão ou capacidade de vedação dinâmica são mais importantes do que a flexibilidade em temperaturas muito baixas.
Essa comparação é uma ferramenta de triagem. A seleção final requer dados de testes em nível de composto, pois classificações especializadas podem inverter a classificação geral.
Quais testes devem ser incluídos em uma especificação FVMQ?
Uma especificação de fluorosilicone utilizável relaciona cada propriedade a um método de teste e a uma condição de envelhecimento.
| Exigência | Método de teste | O que gravar |
|---|---|---|
| Dureza | ASTM D2240 | Valor e tempo de medição da costa A |
| Resistência à tração e alongamento | ASTM D412 | Valores originais e antigos |
| resistência ao rasgo | ASTM D624 | Tipo de matriz e espessura da amostra |
| Conjunto de compressão | ASTM D395 | Método, compressão, tempo e temperatura |
| Resistência a fluidos | ASTM D471 | Informações exatas sobre o fluido, temperatura, duração, expansão de volume e alteração de propriedades. |
| Gravidade específica | ASTM D792 | Consistência do composto e referência de inspeção de recebimento |
| Vedação a baixas temperaturas | Método aeroespacial específico da aplicação ou necessário | Vazamento ou recuperação na temperatura mínima real |
| Dimensões da peça acabada | Plano de desenho e inspeção | Tolerância após a pós-cura e o condicionamento |
Não aceite uma exigência como “fluorosilicone resistente a combustível, 60 Shore A” como uma especificação completa do material. Isso deixa indefinidos o fluido, a temperatura, o tempo de envelhecimento, o limite de expansão, a condição de cura e a aceitação da peça acabada.
Como as condições de processamento alteram as propriedades do fluorosilicone?
O FVMQ está disponível como borracha de alta consistência para moldagem por compressão, A borracha de silicone fluoro-líquida também está disponível para moldagem por injeção automatizada de líquidos, incluindo moldagem por transferência, moldagem por injeção, extrusão e calandragem.
Cura e condições pós-cura afetam a deformação permanente por compressão, o teor de voláteis, as dimensões e as propriedades mecânicas finais. Nos dados de borracha sólida publicados pela Dow, muitas propriedades foram medidas após um Cura por prensagem de 10 minutos a 171°C, seguida de 4 horas a 200°C.. Essas condições descrevem as amostras testadas; elas não devem ser copiadas para uma especificação de produção sem antes revisar a espessura da peça, a química de cura, a carga do forno e a tolerância dimensional.
Os compostos de fluorosilicone também podem sofrer contração de forma diferente da borracha nitrílica ou do silicone padrão. A reutilização de um molde existente pode causar desvios dimensionais, mesmo quando a geometria nominal da peça permanece inalterada. Portanto, a tolerância de ferramental deve ser baseada no composto selecionado e em dados de teste.
Onde o fluorosilicone é comumente usado?
O FVMQ é mais útil quando se exige simultaneamente ampla faixa de temperatura e resistência a hidrocarbonetos.
As peças típicas incluem:
- sistema de combustível aeroespacial Anéis de vedação de silicone e juntas;
- Vedações para conectores de linhas de combustível automotivas;
- diafragmas e membranas expostos a óleo ou combustível;
- Inserções de conectores elétricos e vedações ambientais;
- Revestimentos de mangueiras de turbocompressor;
- Elementos de vedação para petróleo, gás e indústria petroquímica;
- juntas industriais para baixas temperaturas;
- Juntas de vedação EMI de fluorosilicone condutivas para invólucros expostos a combustível.
O material é menos convincente para vedações dinâmicas sujeitas a alto desgaste, solventes polares agressivos sem dados de compatibilidade ou projetos em que o silicone padrão já atende aos requisitos de fluido.
Perguntas frequentes sobre as propriedades do fluorosilício
Fluorosilicone é o mesmo que FKM?
Não. O FVMQ é um elastômero de silicone fluorado. O FKM é um fluoroelastômero com estrutura de carbono. O FVMQ geralmente oferece melhor flexibilidade em baixas temperaturas, enquanto o FKM costuma ser escolhido por seu desempenho superior em selagem química ou dinâmica.
O fluorosilicone é resistente a combustíveis?
Sim, muitos compostos FVMQ resistem à gasolina, ao combustível de aviação e aos óleos derivados de petróleo melhor do que o silicone padrão. A aprovação ainda requer ASTM D471 ou testes de imersão específicos para cada aplicação no fluido exato.
Qual é a faixa de dureza normal do fluorosilicone?
Os graus comerciais geralmente variam entre 40 e 80. Costa A, embora formulações especializadas possam atingir valores abaixo dessa faixa. A dureza por si só não prevê a deformação permanente por compressão, a resistência ao rasgo ou o inchamento por combustível.
O fluorosilicone pode ser usado a 200°C?
Alguns compostos podem operar perto de 200 °C em calor seco. O uso contínuo em combustível ou óleo quente pode exigir um limite inferior, pois o fluido e o elastômero envelhecem juntos.
O Limite de Seleção
O fluorosilicone se justifica quando são necessárias tanto vedação em baixas temperaturas quanto resistência a hidrocarbonetos. Se apenas uma dessas condições for atendida, VMQ, FKM, NBR ou outro elastômero podem satisfazer os requisitos a um custo menor ou com melhor comportamento ao desgaste.
A decisão final sobre o material requer informações precisas sobre o fluido, as temperaturas contínuas e de pico, o movimento da vedação, a pressão, a dureza alvo, o limite de deformação permanente por compressão, a vida útil esperada e as normas exigidas, tais como: MIL-DTL-25988 ou uma especificação AMS aplicável. Sem esses dados, “FVMQ” é apenas uma família de polímeros — não uma especificação de peça acabada.
