氟橡膠加工技術(shù)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
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氟橡膠加工技術(shù)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
陸剛
(廣東省江門(mén)化工材料公司, 江門(mén)529100)
摘要:介紹氟橡膠特性、加工技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)展。氟橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域已由航空、導(dǎo)彈、火箭、艦艇等特殊部門(mén)拓展到民用工業(yè)部門(mén), 有60%產(chǎn)量用于汽車(chē)部件。
關(guān)鍵詞:氟橡膠; 制備; 應(yīng)用; 性能
文章編號(hào):1673-9647 (2014) 1-0034-05 中圖分類(lèi)號(hào):TQ333。93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的一種合成高分子彈性體, 不僅具有較好的力學(xué)性能, 而且有很高的耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性, 所以應(yīng)用范圍廣泛, 大量用于特殊密封制品, 是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭, 宇宙航行等尖端科學(xué)技術(shù)及其他工業(yè)(如汽車(chē)) 不可缺少的材料。
1 ·結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域
從原子角度來(lái)講, 由于聚烯烴類(lèi)氟橡膠(26型氟橡膠, 23 型氟橡膠) 和亞硝基氟橡膠中, 主鏈上都沒(méi)有不飽和的C=C 鍵結(jié)構(gòu), 減少了由于氧化和熱解作用在主鏈上產(chǎn)生降解斷鏈的可能。偏氟乙烯中亞甲基基團(tuán)對(duì)聚合物鏈的柔軟性起著相當(dāng)重要的作用, 例如氟橡膠23-21 和氟橡膠23-11 是分別由偏氟乙烯和三氟氯乙烯按7∶3 和5∶5的比例組成, 顯然, 前者比后者柔軟。
無(wú)論是偏氟乙烯和三氟氯乙烯, 或者前者和六氟丙烯的共聚物以及它們和四氟乙烯的三聚物,都可以是以晶態(tài)為主或無(wú)定形態(tài)為主。這取決于當(dāng)一個(gè)單體為共聚物的主要鏈段時(shí), 另一個(gè)單體介入的含量。電子衍射研究指出, 在偏氟乙烯鏈段中六氟丙烯摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)7%, 或者在三氟氯乙烯的鏈段中偏氟乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)16%時(shí), 這兩種共聚物仍具有和其相當(dāng)?shù)木畚锏木w結(jié)構(gòu)。但是, 當(dāng)前者的六氟丙烯摩爾分?jǐn)?shù)增加到15%以上,或者后者的偏氟乙烯摩爾分?jǐn)?shù)增加到25%以上時(shí),晶格就被大幅度破壞, 導(dǎo)致它們具有橡膠性能為主的無(wú)定形結(jié)構(gòu)。這是由于第二單體引入量的增加, 破壞了其原有分子鏈的規(guī)整性。氟橡膠可以與丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等并用, 以降低成本, 改善物理機(jī)械性能和工藝性能。
我國(guó)從1958 年開(kāi)始開(kāi)發(fā)了多種氟橡膠, 主要為聚烯烴類(lèi)氟橡膠, 如23 型、26 型、246 型以及亞硝基類(lèi)氟橡膠; 隨后又發(fā)展了較新品種的四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠。這些氟橡膠品種都首先以航空、航天等國(guó)防軍工配套需要出發(fā), 逐步推廣應(yīng)用到民用工業(yè)部門(mén)。由于氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學(xué)藥品的特點(diǎn), 已應(yīng)用于現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等尖端技術(shù)及汽車(chē)、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀器、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。
隨著無(wú)鉛汽油和電噴裝置等在汽車(chē)上使用,燃油膠管的結(jié)構(gòu)和材料變化很大, 內(nèi)膠層已用氟橡膠來(lái)代替丁腈橡膠; 為了降低燃油滲透和進(jìn)一步改進(jìn)耐熱性, 內(nèi)膠層多采用復(fù)合結(jié)構(gòu), 即由氟橡膠和氯醇橡膠或丙烯酸酯橡膠組成; 由于氟橡膠價(jià)格比較昂貴, 因此氟橡膠層比較薄, 約為0。2~0。7 mm。這種結(jié)構(gòu)燃油膠管已成為國(guó)外的主流產(chǎn)品。伴隨著汽車(chē)工業(yè)對(duì)可靠性、安全性等要求的不斷提升, 氟橡膠在汽車(chē)行業(yè)中的需求量也呈現(xiàn)出迅速增長(zhǎng)趨勢(shì)。除在汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用以外,氟橡膠密封件被應(yīng)用在鉆井機(jī)械、煉油設(shè)備、天然氣以及電廠脫硫裝置上, 可以同時(shí)承受高溫、高壓、油類(lèi)和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等苛刻條件; 在化工生產(chǎn)中氟橡膠密封件被用在泵、設(shè)備容器之中, 用于密封無(wú)機(jī)酸、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)。
2 ·主要性能
(1) 耐腐蝕性: 氟橡膠具有卓越的耐腐蝕性能。一般說(shuō)來(lái)它對(duì)有機(jī)液體(燃料油、溶劑、液壓介質(zhì)等)、濃酸(硝酸、硫酸、鹽酸)、高濃度過(guò)氧化氫和其他強(qiáng)氧化劑作用的穩(wěn)定性方面, 均優(yōu)于其他各種橡膠。
(2) 化學(xué)穩(wěn)定性: 氟橡膠具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性, 是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能最好的一種。26 型氟橡膠耐石油基油類(lèi)、雙酯類(lèi)油、硅醚類(lèi)油、硅酸類(lèi)油, 耐無(wú)機(jī)酸, 耐多數(shù)的有機(jī)、無(wú)機(jī)溶劑、藥品等, 僅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、氫氟酸、氯磺酸、磷酸類(lèi)液壓油。
(3) 高低溫耐受性: 在耐老化方面氟橡膠可以和硅橡膠相媲美, 優(yōu)于其他橡膠。26 型氟橡膠可在250 ℃下長(zhǎng)期工作, 在300 ℃下短期工作,23 型氟橡膠經(jīng)200 ℃×1 000 h 老化后仍具有較高的強(qiáng)力, 也能承受250 ℃短期高溫的作用。四丙氟橡膠的熱分解溫度在400 ℃以上, 能在230 ℃下長(zhǎng)期工作。
氟橡膠的耐高溫性能和硅橡膠一樣, 可以說(shuō)是目前彈性體中最好的。26-41 氟膠在250 ℃下可長(zhǎng)期使用, 300 ℃下短期使用; 246 氟膠耐熱比26-41 還好。在300 ℃×100 h 空氣熱老化后的26-41 的物性與300 ℃×100 h 熱空氣老化后246型的性能相當(dāng), 其扯斷伸長(zhǎng)率可保持在100%左右, 硬度90~95。246 型在350 ℃熱空氣老化16 h之后保持良好彈性, 在400 ℃熱空氣老化110 min之后保持良好彈性, 在400 ℃熱空氣老化110 min之后, 含有噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長(zhǎng)率上升約1 / 2~1 / 3, 強(qiáng)度下降1 / 2 左右,仍保持良好的彈性。23-11 型氟膠可以在200 ℃下長(zhǎng)期使用, 250 ℃下短期使用。
氟橡膠的低溫性能不好, 這是由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)所致, 如23-11 型的Tg>0 ℃。氟橡膠的耐低溫性能一般, 它能保持彈性的極限溫度為-15~20 ℃。隨著溫度的降低, 它的拉伸強(qiáng)度變大, 在低溫下顯得強(qiáng)韌。當(dāng)用作密封件時(shí), 往往會(huì)出現(xiàn)低溫密封滲漏問(wèn)題。其脆性溫度隨試樣厚度而變化。它的標(biāo)準(zhǔn)試樣26 型氟橡膠的脆性溫度是-25~-30 ℃, 246 型氟橡膠的脆性溫度為-30~-40 ℃, 23 型氟橡膠的脆性溫度為-45~-60 ℃。氟橡膠對(duì)熱水作用的穩(wěn)定性不僅取決于本體材料,而且決定于膠料的配合。對(duì)氟橡膠來(lái)說(shuō), 這種性能主要取決于它的硫化體系。過(guò)氧化物硫化體系比胺類(lèi)、雙酚AF 類(lèi)硫化體系為佳。26 型氟橡膠采用胺類(lèi)硫化體系的膠料性能較一般合成橡膠如乙丙橡膠、丁基橡膠還差。氟橡膠用于高溫下的密封中壓縮變形是它的關(guān)鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應(yīng)用是與它的壓縮變形的改進(jìn)分不開(kāi)的。它是作為密封制品必須控制的一個(gè)重要性能。
(4) 氟橡膠具有極好的耐天候老化性, 耐臭氧性能。據(jù)報(bào)道, DuPont 開(kāi)發(fā)的VitonA 在自然存放10 年之后性能仍然令人滿(mǎn)意; 在臭氧體積分?jǐn)?shù)為0。01%的氣氛中經(jīng)45 天作用沒(méi)有明顯龜裂。23型氟橡膠的耐天候老化、耐臭氧性能也極好。
(5) 機(jī)械強(qiáng)度: 氟橡膠一般具有較高的拉伸強(qiáng)度和硬度, 但彈性較差。26 型氟橡膠一般配合的強(qiáng)力在10~20 MPa 之間, 扯斷伸長(zhǎng)率在150%~350%之間, 抗撕裂強(qiáng)度在3~4 kN /m 之間。23 型氟橡膠強(qiáng)力在15。0~25 MPa 之間, 伸長(zhǎng)率在200%~600%, 抗撕裂強(qiáng)度在2~7 MPa 之間。一般地, 氟橡膠在高溫下的壓縮永久變形大, 但是如果以相同條件比較, 如從150 ℃下的同等時(shí)間的壓縮永久變形來(lái)看, 丁和氯丁橡膠均比26 型氟膠要大,26 型氟橡膠在200 ℃×24 h 下的壓縮變形相當(dāng)于丁橡膠在150 ℃×24 h 的壓縮變形。
3· 加工技術(shù)
氟橡膠的配方一般是由生膠、吸酸劑、硫化劑、促進(jìn)劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、加工助劑等組成。國(guó)產(chǎn)氟橡膠和國(guó)外的氟橡膠的性能基本相同,只是加工性能有些差異。國(guó)產(chǎn)膠的加工性能較差,主要是門(mén)尼粘度較高, 影響膠料加工流動(dòng)性。國(guó)產(chǎn)氟橡膠26 相當(dāng)于美國(guó)杜邦公司的VitonA, 氟橡膠246 相當(dāng)于VitonB, 國(guó)外的氟橡膠生膠, 有不少已加好了硫化劑, 美國(guó)3M 公司和日本大金公司供應(yīng)的氟橡膠已經(jīng)加好了硫化劑。
(1) 硫化劑: 硫化是使氟橡膠產(chǎn)生一定程度的交聯(lián), 使其具有良好的使用性能。氟橡膠硫化可以采用親核試劑的離子加成機(jī)理進(jìn)行, 也可以以過(guò)氧化物或射線(xiàn)以自由基機(jī)理進(jìn)行。胺類(lèi)化合物(1 號(hào)、3 號(hào)硫化劑) 硫化氟橡膠, 可以解決一般產(chǎn)品的要求; 采用2 號(hào)硫化劑, 可以解決膠漿的加工。在密封制品中, 為使其有較小的壓縮變形值, 應(yīng)優(yōu)先選用酚類(lèi)化合物作為硫化劑。如苯二酚、雙酚A、雙酚AF 等, 并配用相應(yīng)的促進(jìn)劑, 以適合高層次的性能要求。在解決腐蝕介質(zhì)的抗耐性上, 建議采用過(guò)氧化物硫化氟橡膠。
(2) 吸酸劑: 也稱(chēng)為穩(wěn)定劑, 它是為了解決氟橡膠加工過(guò)程產(chǎn)生氟化氫對(duì)金屬的腐蝕和污染,使硫化反應(yīng)順利進(jìn)行。Ca (OH)2等。一般采用MgO、CaO、ZnO、PbO、二鹽基亞磷酸鉛, 其用量一般在5~10 份。它們的加入各有特點(diǎn): MgO耐熱性好; PbO 耐酸性好; CaO 壓縮變形; 對(duì)消除氣泡有利; ZnO 和二鹽基亞磷酸鉛, 膠料流動(dòng)性得到改善, 耐水性好; Ca (OH)2壓縮變形小, 加入Ca (OH)2和活性MgO, 在酚類(lèi)硫化體系中, 可得到低壓縮變形的膠料。總之, 要選擇合適的吸酸劑, 以滿(mǎn)足實(shí)際性能的要求。
(3) 補(bǔ)強(qiáng)填充劑: 氟橡膠是一種自補(bǔ)強(qiáng)性能的橡膠。由于性能要求和用途的不同, 需要通過(guò)補(bǔ)強(qiáng)、填充體系進(jìn)行調(diào)節(jié), 使其功能和成本適應(yīng)用戶(hù)的需要, 一般用量在10~30 份之間。目前常用的補(bǔ)強(qiáng)填充劑大致上有熱裂法炭黑、噴霧碳黑、白炭黑、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鈣、炭纖維等。用加拿大進(jìn)口的N-990 炭黑或噴霧碳黑, 在黑色制品中均取得較好的加工工藝和相應(yīng)的物理性能。加入20 份炭纖維的氟橡膠, 膠料流動(dòng)性好, 加工硫化復(fù)雜形狀產(chǎn)品之后, 其外觀好于N-990 和噴霧碳黑, 表面光滑。由于炭纖維的膠料導(dǎo)熱系數(shù)大, 適合高速運(yùn)動(dòng)橡膠件的使用。應(yīng)該指明的是加入炭纖維的成本高, 其伸長(zhǎng)率低。彩色氟橡膠制品可以使用白炭黑、鈦白、氟化鈣、碳酸鈣等,并配用相應(yīng)的顏料即可得到相應(yīng)的膠料。但在加工壓縮型密封制品時(shí), 在選用彩色原料時(shí), 要注意顏料與高溫的合理匹配, 還要控制膠料的壓縮變形值, 以使產(chǎn)品適應(yīng)壓縮下的工作需要。
(4) 加工助劑: 氟橡膠的加工助劑很多, 加入量及其作用也因?yàn)榱蚧w系、氟橡膠類(lèi)型不同而有所不同, 目前國(guó)內(nèi)外主要采用多元醇硫化體系。增塑劑, 國(guó)內(nèi)通常使用硬脂酸鹽或低分子量氟橡膠; 防焦劑, 當(dāng)膠料用量大, 自動(dòng)化程度高的擠出或注塑模壓過(guò)程中容易發(fā)生焦燒, 同時(shí)需添加一定量的防焦劑。通常選用對(duì)硝基苯酚, 對(duì)硝基苯甲酸、鄰羥基苯甲酸和防焦劑NA; 促進(jìn)劑, 使用多元醇硫化體系要求促進(jìn)劑既要在混煉和加工階段有較好的焦燒性能, 又要具有較快的硫化速率。
盡管氟橡膠具有許多的優(yōu)異性能, 但也存在模壓流動(dòng)性差、易壓縮變形、生膠加工工藝性能和硫化膠的物理性能不好等不足。為了解決氟橡膠的流動(dòng)性, 可以采用高相對(duì)分子質(zhì)量和低相對(duì)分子質(zhì)量氟橡膠合用, 也可通過(guò)工藝調(diào)整生產(chǎn)出寬相對(duì)分子質(zhì)量分布的氟橡膠。為解決氟橡膠的壓縮永久變形性能, 可通過(guò)添加硫化的交聯(lián)劑、促進(jìn)劑和耐熱助劑的方法使氟橡膠獲得低的壓縮永久變形性, 從而解決并提高氟橡膠的物理機(jī)械性能。另外, 還有采取添加無(wú)機(jī)填料的方式來(lái)對(duì)氟橡膠進(jìn)行改性。
4· 典型應(yīng)用實(shí)例
氟橡膠材料密封件特別適用于要求高熱溫和高化學(xué)穩(wěn)定性的環(huán)境。針對(duì)高添加劑潤(rùn)滑劑等特殊環(huán)境, MOK 研制出了專(zhuān)用的FKM 混合物。在選擇密封件適用材料時(shí), 除考慮密封件所處溫度范圍外, 還需考慮與之接觸的液體或氣體性質(zhì)。彈性體的膨脹或收縮以及化學(xué)穩(wěn)定性都是影響密封件穩(wěn)定性的重要因素。
氟橡膠用于保護(hù)密封件不受高侵蝕性環(huán)境影響, 氟橡膠非常適用于對(duì)高熱溫和化學(xué)穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求的工礦應(yīng)用。氟橡膠之所以能耐受的高溫如全天運(yùn)行時(shí), 這些材料可以耐受高達(dá)200 ℃的溫度, 取決于聚合物結(jié)構(gòu)和交聯(lián)作用系統(tǒng)。二胺、雙酚或過(guò)氧化物會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)作用。氟含量決定化學(xué)穩(wěn)定性, 氟含量越高, FKM 材料就越能夠耐受高度侵蝕性的環(huán)境。
對(duì)于公共車(chē)輛和移動(dòng)式機(jī)械, 密封材料需要滿(mǎn)足對(duì)溫度和周?chē)橘|(zhì)極為苛刻的應(yīng)用條件。由于高機(jī)油添加劑含量以及工作溫度的日益升高, 溫度和化學(xué)穩(wěn)定性的要求越來(lái)越嚴(yán)格。MOK 為動(dòng)態(tài)應(yīng)用研制的低溫混合劑70FKM8086 和70FKM2010122具有良好的膨脹特性、抗磨蝕度和緩沖性能。材料70FKM2010122 特別適用于生物柴油或低粘度潤(rùn)滑劑。發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的新一代長(zhǎng)壽油可將使用壽命延長(zhǎng)≥1 000 h。這類(lèi)油液主要是礦物油,胺添加劑含量高。
耐堿型FKM 材料用于軸和驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)FKM材料采用雙酚交聯(lián)共聚物或三聚物, 會(huì)受到這些高添加劑油的化學(xué)損傷腐蝕。正是基于這一原因, 耐堿型(BRE) FKM 材料面世了。這種材料在高添加劑油中具有高度穩(wěn)定性。將材料75FKM2010128在150 ℃高溫下與侵蝕性Castrol SAF XO 機(jī)油接觸168 h 后, 其機(jī)械特性只發(fā)生了輕微變化, 而標(biāo)準(zhǔn)FKM 材料在同一條件下斷裂點(diǎn)延長(zhǎng)率降低50%以上, 大大影響了密封件的功能性。新型高性能材料75FKM2010128 在侵蝕性長(zhǎng)壽機(jī)油中試運(yùn)行即使超過(guò)1 000 h, 仍能保持良好的密封性。因此, 新型BRE-FKM 材料在侵蝕性潤(rùn)滑劑中具有最好的耐久性以及更長(zhǎng)的使用壽命。MOK 生產(chǎn)多個(gè)FKM 材料系列, 從標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)到具有最高耐化學(xué)性的專(zhuān)用改性混合材料, 一直到適用于動(dòng)態(tài)應(yīng)用的低溫彈性材料, 以及優(yōu)化后具有長(zhǎng)壽耐磨特性的75FKM2010129 材料。
由于氟橡膠優(yōu)異的技術(shù)性能, 因而其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展, 制品類(lèi)型越來(lái)越多, 主要制品有膠布、膠帶、膠管、薄膜和浸漬制品用氟橡膠制造各種膠管及復(fù)合膠管, 用于輸油管、耐高溫和高壓的液壓膠管、空氣導(dǎo)管和熱液體導(dǎo)管以及各種密封材料。用氟橡膠制造膠膜作耐腐蝕介質(zhì)的泵、閥中的隔膜, 廣泛用于特殊的領(lǐng)域。用氟橡膠的漿料涂于玻璃纖維布、聚酯纖維布和其他紡織品上, 可制成耐燃容器、耐高溫墊片、不燃性膠布、防護(hù)衣及防護(hù)手套等。絕緣材料主要用作耐高溫、耐油和耐壓的電纜和電線(xiàn)護(hù)套。制造石棉紙的泊板氟橡膠可取代其他橡膠制造石棉紙泊板, 具有耐高溫和耐高壓性能, 還可用作物料管的法蘭墊片, 廣泛應(yīng)用于化工、輕工和機(jī)器制造等領(lǐng)域。
密封材料用氟橡膠可以制成多種用途的墊圈、閥門(mén)密封墊圈、○型密封圈、V 型密封圈、皮碗、油封和波紋連接管等。這些制品能耐200 ℃以上的溫度, 在各類(lèi)油介質(zhì)的環(huán)境下不變形。氟橡膠密封材料在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于汽車(chē)和航空航天領(lǐng)域,目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)零部件用氟橡膠材料的主要制品有發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸前油封、曲軸后油封、氣門(mén)缸油封、發(fā)動(dòng)機(jī)膜片、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套阻水圈、加油軟管、燃油軟管、機(jī)油濾清器單向閥、加油口蓋○型環(huán)、變速箱及減速器的油封等等。氟橡膠、硅橡膠和丙烯酸酯橡膠及耐熱彈性體成為未來(lái)汽車(chē)用橡膠材料的發(fā)展趨勢(shì)和主流。許多汽車(chē)零部件采用性能更為優(yōu)異的氟橡膠來(lái)替代傳統(tǒng)的材料。
用氟橡膠制造的膠管適用于耐高溫、耐油及耐特種介質(zhì)場(chǎng)合。用氟橡膠制成的電線(xiàn)電纜屈撓性好, 且有良好的絕緣性。氟橡膠制作的玻璃纖維膠布, 能耐300 ℃的高溫和耐化學(xué)腐蝕。芳綸布涂氟膠后, 可以制作石油化工廠耐高溫、耐酸堿類(lèi)儲(chǔ)罐間的連接伸縮管, 可承受高壓力、高溫度和介質(zhì)腐蝕, 并對(duì)兩罐的變形伸縮起緩沖減震連接作用。尼龍布涂氟膠后制成的膠布密封袋,作為煉油廠的內(nèi)浮頂貯罐用軟密封件, 起到密封、減少油液面的揮發(fā)損失等作用。
5· 氟橡膠技術(shù)開(kāi)發(fā)進(jìn)程
目前, 新開(kāi)發(fā)的氟橡膠品種很多, 主要有聚烯烴類(lèi)氟橡膠、亞硝基類(lèi)氟橡膠、全氟醚橡膠和氟化磷腈橡膠等, 并向高含氟、耐低溫和耐堿方向發(fā)展。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的性能優(yōu)異的品種主要有以下幾種。
(1) 全氟醚橡膠: 由全氟甲基乙烯基醚、四氟乙烯與全氟烯丙基醚三元共聚得到的一類(lèi)彈性體。全氟醚橡膠在300 ℃的高溫下也能保持橡膠的彈性特征; 在耐化學(xué)性方面, 一般氟化橡膠無(wú)法適用的醚類(lèi)、胺基化合物、酮類(lèi)、氧化劑、有機(jī)溶劑、燃料、酸、堿等環(huán)境中, 全氟醚橡膠都能顯示出其卓越的穩(wěn)定性, 幾乎對(duì)所有化學(xué)品都具有優(yōu)異的耐受性。能耐除氟溶劑外的一切溶劑,接觸過(guò)熱蒸氣的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)1 年, 在堿液中能使用3 000 h, 能在260~290 ℃的溫度下連續(xù)工作很長(zhǎng)時(shí)間, 是目前耐熱性能最好的橡膠。除了優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐熱性, 產(chǎn)品具有均質(zhì)性, 表面沒(méi)有滲透、開(kāi)裂和針孔等困擾。全氟醚橡膠密封零部件的長(zhǎng)期功效, 可以提高生產(chǎn)效益和減少維修費(fèi)用, 這些特征可以提高密封性能, 延長(zhǎng)運(yùn)行周期, 有效降低維護(hù)成本。
(2) 偏氟乙烯系橡膠: 偏氟乙烯在大于它的臨界溫度和臨界壓力時(shí)能發(fā)生高放熱的聚合反應(yīng)。偏氟乙烯樹(shù)脂主要作為加工性能好的耐蝕材料,用于對(duì)防蝕有特殊要求的裝置、機(jī)器的防腐, 有效地利用其物理和化學(xué)特性, 作為裝置零部件甚至整個(gè)工廠的工業(yè)材料, 所做出的成績(jī), 遍及各個(gè)行業(yè)。因?yàn)槠浼庸ば阅軜O佳, 以容易成型、熔接涂裝、襯里獲得好評(píng)。偏氟乙烯系橡膠耐熱性能優(yōu)異, 耐候性、耐臭氧性、耐油性和耐化學(xué)性能均很好, 主要用于苛刻條件下的○型密封圈、密封材料和墊片等工業(yè)用零件。
(3) 聚氟代烷氧基磷腈彈性體(簡(jiǎn)稱(chēng)磷腈氟橡膠) 含氟量低(30%~40%), 對(duì)許多化學(xué)介質(zhì)有足夠的耐受能力, 可以在170 ℃溫度下長(zhǎng)期工作,并具有良好的物理機(jī)械性能和寬廣的使用溫度范圍, 優(yōu)異的耐低溫性能, 最低溫度可達(dá)-230 ℃,性能類(lèi)似于硅橡膠和其他氟橡膠, 但能彌補(bǔ)硅橡膠機(jī)械強(qiáng)度低和氟橡膠耐低溫性能差的特點(diǎn), 其拉伸強(qiáng)度為7~14 MPa, 較耐磨, 是一種新型具有極好低溫?fù)闲缘哪腿軇┚酆衔铩?/div>
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(4) 四丙氟橡膠: 是由四氟乙烯與丙烯共聚得到的彈性體。具有優(yōu)異的耐高溫(200 ℃以上)和耐油性能。四丙氟橡膠是四氟乙烯與丙烯通過(guò)乳液聚合生成的共聚物。四丙氟橡膠可在200 ℃下連續(xù)使用, 最高使用溫度可達(dá)230 ℃。四丙氟橡膠在200 ℃下連續(xù)使用壽命可達(dá)2 年。它具有耐高溫和耐腐蝕性能, 使用壽命較長(zhǎng), 主要用于制造各種密封制品, 如軸封、密封圈、○型密封圈, 隔膜和防腐蝕襯里。
(5) 不需硫化的氟化橡膠: 具有氟橡膠的彈性和氟樹(shù)脂優(yōu)良的耐介質(zhì)性能, 在加熱的情況下,與塑料加工工藝相同, 可進(jìn)行熔融、擠出、注射及模壓加工, 加工十分方便。高含氟橡膠適用于鋼鐵加工業(yè)用的耐溶劑洗滌輥、化工的撓性管接頭、熱交換器的密封材料、○型密封圈和燃料電池密封件等。G-555 適用于汽車(chē)燃料管、排氣管,也可擠出成膠繩、膠條或膠片硫化后再進(jìn)行裁斷、粘接成大型○形密封圈及襯墊。
(6) 高純氟橡膠: 污染小, 主要用于液晶半導(dǎo)體制造。普通級(jí)產(chǎn)品耐磨性能優(yōu)異, 特殊低磨擦產(chǎn)品具有較好的耐磨擦性能, 具有優(yōu)異的純度和耐等離子性能。液體氟彈性體由日本的信越公司開(kāi)發(fā), 品牌主要有兩類(lèi), 可在150%下加工, 具有優(yōu)良的耐油、耐溶劑和耐低溫性能(在-40 ℃下仍有彈性)。
6· 結(jié)束語(yǔ)
氟橡膠技術(shù)開(kāi)發(fā)趨勢(shì)是最大限度提高單體純度, 是提高聚合物性能的重要手段。通過(guò)采用新工藝技術(shù), 偏氟乙烯、全氟丙烯和四氟乙烯單體純度得到極大提高。為改善氟橡膠的耐低溫性、耐介質(zhì)以及加工性能, 采用含全氟烷基烯醚、硅氧烷、亞硝基、含溴氟醚等改性基團(tuán)的單體, 開(kāi)發(fā)出多種新型聚合單體, 從而制得多種高性能特種氟橡膠產(chǎn)品。
氟橡膠具有許多卓越的性能, 但加工性能比普通橡膠差, 加工粘度高, 混煉和成型困難。其加工和使用性能受諸多因素影響, 如: 含氟單體的種類(lèi)、純度, 聚合工藝配方, 生產(chǎn)批量的大小、批量之間性能差異, 生產(chǎn)工藝控制精度等。與普通橡膠相比, 氟橡膠對(duì)硫化條件的要求較高, 一般需要進(jìn)行兩段硫化, 硫化溫度高, 時(shí)間長(zhǎng), 操作繁瑣。此外, 氟橡膠的耐低溫性能較差, 膠料的配方以及產(chǎn)品的形狀(如厚度) 對(duì)低溫脆性溫度影響都比較大, 在一定程度上影響了氟橡膠的應(yīng)用。近些年氟橡膠技術(shù)得到了進(jìn)一步的改進(jìn),通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)聚合物的改性、配方的優(yōu)化和加工及硫化技術(shù)的改進(jìn), 使氟橡膠的加工性能得到了顯著改善。同時(shí)全氟甲基乙烯基醚的應(yīng)用提供了低溫密封性且不失耐高溫和耐流體的特性, 為開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足客戶(hù)需求的新產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
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