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在汽车工业中的典型应用
汽车领域占氟橡胶热硫化胶水用量的60%以上,主要用于燃油系统密封件的修复与制造。燃油泵法兰密封圈的现场硫化修复可避免总成更换,节约成本70%以上;涡轮增压器进气管的氟橡胶-金属粘接需耐受150℃高温和振动负荷;变速箱油封的翻新采用专用胶水硫化后,使用寿命可达8万公里。电动汽车电池冷却系统的氟橡胶密封同样依赖此类胶水,要求同时满足绝缘性(耐压>5kV)和导热性(>1W/m·K)的特殊配方正在快速发展。
氟硅橡胶是在有机氟和有机硅两种材料基础上发展而来的新材料,其弥补了有机硅材料的耐油、耐化学腐蚀和耐端低温性能方面的不足,实现了有机硅材料和有机氟材料的优势互补。氟硅橡胶所用基础聚合物主要为聚三氟丙基甲基硅氧烷,其主链仍由硅氧键构成,但硅原子上的部分甲基被含氟有机基团(通常为三氟丙基)取代。
氟硅橡胶集合了高键能的硅氧键和对碳碳键具有屏蔽效应的碳氟键,表现出的耐高低温、耐环境老化、耐油和耐化学腐蚀等性能,一经研制成功便应用到航空领域。
一、氟硅橡胶的市场
目前,美国、德国、日本等国家的大型化工企业正积开展对氟硅橡胶的研究,氟硅橡胶年产量约为10kt。氟硅橡胶市场规模正以7.4%的复合年均增长率增长,预计到2026年,市场规模将增至3.28亿美元。
目前国内部分厂家已能工业化生产氟硅橡胶基础聚合物,但其RTV氟硅橡胶产品还在开发中。因氟硅橡胶单体及聚合物生产过程中的要求,以及原料价格、工艺难度等问题,氟硅橡胶基础聚合物成本偏高,具有价格优势的市场化产品尚未实现。
二、氟硅橡胶的介绍
氟硅橡胶的主链为—Si—O—键结构,侧链上引入性氟原子(如三氟丙基)后,形成—CH2CH2CF3结构,由于氟原子具有较大的吸电子效应,加上C—F键的键长较短,能对C-C键形成较好的屏蔽效应,大大提高了橡胶的耐油、耐溶剂性能,使其成为在-68℃~232℃温度下耐非性介质良好的弹性体。因此氟硅橡胶广泛应用于高端机车和军工航天的密封件领域。
三、氟硅橡胶的特性
FVMQ氟硅橡胶O型圈在维持有机硅材料的耐温性,抗寒性,耐高电压性,耐气侯脆化等出特性的基本上,因为含氟量酯基的导入,它又具备有机氟原材料出的耐氢类有机溶剂,耐酸碱,耐腐蚀性和更低的表面特性。
1、耐酸碱、耐水洗、耐化学品性
氟硅橡胶与羟基乙烯基硅橡胶对比,其耐酸碱、耐水洗、耐化学品性为;即便与氟胶对比,耐酸碱、耐水洗性也是优良的。在同样物质、溫度、時间下预浸后均显示信息出了的使用性能,可以说氟硅橡胶是唯一一种在-68℃~232℃下耐非性物质的聚氨酯弹性体。氟硅橡胶的耐含甲醇汽油性也比较好,即便在车用汽油/乙醇混和管理体系中,其硫化橡胶胶的强度、抗拉强度、容积转变都不大,经500h长期的预浸实验后,各类物理性能也基本上沒有转变。
2、耐温性
氟硅橡胶的高溫溶解与硅橡胶一样,即:主链空气氧化、主链断裂、主链分解反应和造成各种各样复合型反映。因为溶解物质也会造成主链断裂,因此耐温性一般比硅橡胶要差一些,在200℃的溫度下已刚开始空气氧化脆化。但根据加上铁、钛、希土类金属氧化物等小量的无卤阻燃剂便可使其得到明显的改进,即便在250℃高溫下也具备充足的耐温性。溫度对氟硅橡胶危害比硅橡胶大,但比氟胶小。海外还科学研究了氟硅橡胶在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h标准下的使用期,其結果是仅次羟基乙烯基硅橡胶。
3、抗寒性
氟硅橡胶与一般硅橡胶一样,温特性优良。因为氟硅橡胶是以绵软的Si-O主导链组成的线形聚合物,因此温特点好于以C-C主导链的氟胶。在其中,氟硅橡胶(LS-2370U)的温特点更强,延性温度低达-89℃,而一般的氟胶约为-30℃。
4、电气性能、耐辐射源特性
氟硅橡胶的电气性能与一般硅橡胶相仿,但宝贵之处是在高溫、温、湿冷、油、有机溶剂、化学品、活性氧等严苛标准下的转变不大。氟硅橡胶的耐辐射源特性并不突显,但耐辐射源脆化特性好于羟基乙烯基硅橡胶。
5、物理性能
氟硅橡胶与一般硅橡胶一样,硫化橡胶胶的冲击韧性(是撕破抗压强度)较为低。因而,改进和提升氟硅橡胶的抗压强度也是一个关键的课题研究。
6、其他特点
氟硅橡胶的耐天候脆化性十分,即便曝露五年后,仍维持有优良的特性。活性氧是聚氨酯弹性体脆化时转化成数多的汽体之一,但氟硅橡胶根据动态性或静态数据实验后都未发觉有开裂或裂痕的状况。除此之外,氟硅橡胶的除霉性、生理学可塑性、抗凝血性也是十分优良的。
氟硅橡胶生产工艺注意点
由于氟硅橡胶价格昂贵,胶料容易污染,从而影响性能,所以对氟硅橡胶的生产操作工艺为严格。
1、保持生产环境、设备的清洁
在氟硅橡胶的保存和运输过程中,灰尘杂质与橡胶接触。
由于氟硅橡胶有静电吸灰的特点,所以生产环境需要净化无尘车间,生产工具为设备。工人进出操作需穿戴干净衣帽。
清洁好切割刀具、称量托盘和开炼机滚筒。 炼胶过程手套对胶料的污染。
2、混炼与硫化
开炼机辊筒温度为18℃~28℃时炼胶工艺性能较好。 对于长期停放的胶料的使用需要进行返炼,物料混合均匀。硫化模具采用表面镀铬处理。 氟硅橡胶要二段硫化,在电热鼓风箱中进行,一般为:200℃×4~6小时。
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九、硅橡胶:简称Q或MVQ
用途:主要用于军事与航空航天工业的密封减震、电缘材料和涂料,以及医疗卫生制品。
优点:柔顺性较好,耐高温耐严寒(-100至300℃),耐臭氧老化、耐热氧老化、耐光老化、耐天候老化的性能,电缘的性能良好。
缺点:常温下硫化胶的抗张强度、撕裂强度和耐磨耗性能低,成本高一些。
十、氟橡胶:简称FPM
用途:用于尖端技术与工业部门的耐高温、耐油、耐腐蚀、耐高真空、耐辐射的密封与防护的制品。
优点:耐热性、耐臭氧、耐化学腐蚀、耐油性良好,气密性好。
缺点:耐寒性差。
十一、聚氨酯橡胶:简称PU
用途:用于高强度、高耐磨、耐油的制品,比如轮胎、胶辊、胶带、缓冲减震制品、耐辐射制品。
优点:机械强度高,弹性高、硬度高,耐寒性、耐油性、耐氧化、耐臭氧的性能好。
缺点:耐热性差,耐水性差,不耐酸碱腐蚀,动态生热量大。
十二、聚硫橡胶:简称T
用途:用于各种耐油制品和密封材料。液态聚硫橡胶可用于固体燃料推进剂的粘合剂。
优点:耐油性能好。
缺点:耐热性很差,价格较贵。
十三、丙烯酸酯橡胶:简称ACM
用途:用于耐油、耐热的橡胶零部件,比如汽车油封以及与油接触的电缘部件。
优点:耐氧化、耐臭氧、耐油性、耐热性良好。
缺点:耐寒性、耐水性的性能差。
十四、氯醚橡胶:也称为氯醇橡胶。比如,均聚物氯醚橡胶(简称CHR或CO)、共聚物氯醚橡胶(简称CHC或ECO),就是常见的氯醚橡胶。
用途:用于汽车、飞机、仪器仪表的配件。
优点:耐油性、耐寒性、耐热性、耐臭氧性良好,气密性良好,粘着力佳。
缺点:耐磨性较差。
十五、丁吡橡胶:简称PBR
用途:用于高级耐油橡胶制品。其胶乳常用于帘布增粘性浸渍液。
优点:耐油性、耐寒性、耐酯类溶剂的性能,粘着性能良好。
缺点:在空气中耐高温性能差;与其他橡胶并用。
十六、氯磺化聚乙烯橡胶:简称CSR或CSPE
用途:用于耐热、耐油、耐化学腐蚀的工业密封垫圈、衬里、涂层和胶管,电线、电缆的外包皮,以及耐燃、耐天候制品。
优点:耐臭氧、耐天候、耐热等老化性能良好;物理机械性能良好,耐磨性能好;耐化学腐蚀、耐热性、耐油性良好;工艺加工性能好。
缺点:低温弹性差,压缩永久变形较大,自粘和互粘性差。
上述各种橡胶的优缺点是相对的,可以通过添加各种配合剂,或改性等办法,来减少甚至避免某些缺点,提高橡胶制品的性能。
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现有定型氟橡胶胶料7271,多年来一直用于压制带金属骨架(20~#钢)的封严皮碗,使用607型处理剂做金属表面处理剂,其粘着力不太稳定。因此我们重新配制了表面处理剂XSJ—1。根据产品的硫化条件,我们倾向于用硅烷类胶粘剂,因为它能耐250℃的高温二...