湖州氟橡胶包金属胶水厂家
未来技术发展趋势
智能化方向:温致变色填料(如碘化汞)可实现硫化程度可视化监测;自修复型胶水通过Diels-Alder可逆键实现微裂纹自愈合。绿色化趋势:超临界CO2发泡技术可降低胶层密度20%且无VOCs排放。高性能化:石墨烯增强胶水的导热系数突破2W/m·K,适用于5G基站散热密封。工艺革新:微波选择性硫化技术可将能耗降低40%,时间缩短60%。这些创新将使氟橡胶热硫化胶水在保持核心性能优势的同时,向更高效、更环保的方向演进。
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1 什么是全氟橡胶?
全氟橡胶(通常称为FFKM或PFE)是四氟 乙烯(TFE)和全氟乙烯醚(PFVE)的共聚物。由于全氟橡胶自身结构是化学惰性的,所以利用一些具有硫化交联点的单体(CSM)进行硫化。这些硫化点单体通常含有自由基活性溴和(或)碘原子,或含有全氟烷腈基(被导发生三聚反应,生成为全氟三嗪网络,见全氟橡胶交联剂部分)。
全氟橡胶在20世纪60年代晚期发展起来, 全氟橡胶含有大约72.5%氟原子(质量分数),且聚合物主链上没有大量的碳氢链段。
一般氟橡胶具有较低的氟含量,质量分数大约为65.9%~70.5%。引入大量偏氟乙烯单体使氟橡胶获得许多碳烃性能。在常用的氟橡胶中,烃引入了热力学薄弱点。氟碳键的离解能 (BDE)高于碳烃键大约25%~30%(取决于基准)。氟碳键的BDE是514kJ/mol,而碳烃键的BDE是338kJ/mol。
2现有PFE牌号
商品化全氟橡胶主要有两种。种是耐化学介质型,通过适宜的过氧化物和助交联剂交联。耐化学介质牌号主要用于要求耐化学介质和温度不是太高的场合。这些型号相对于其他胶料牌号较便宜,适用于各个行业化学品处置、清洗和化学腐蚀工艺等应用场合。
其他主要全氟橡胶牌号为耐高温型(HT),需要一些催化剂交联生成三嗪交联网络或使用二氨基双酚AF形成苯并噁唑交联点。工作温 度高于230℃时可采用这些材料。全氟三嗪网络交联结构能在315℃下长期使用,且具有很小的物性损失和良好的压缩永久变形性。苯并噁唑硫化橡胶的使用上限温度大约是275~280℃。耐高温型全氟橡用于航空航天、石油天然气和化学工业中,这些领域具有许多端热环境和强腐蚀性的化学介质,这种全氟橡胶在这些领域中使用良好。
也有一些特种全氟橡胶,主要应用在半导体领域,具有好的耐等离子体性、不同程度的表面透明和清洁度。为了实现这些材料的大应用优势,需要在清洁的环境中混炼和加工。
3全氟橡胶的硫化剂
目前,全氟橡胶有几种交联剂,其中一些比较常见的交联剂是自由基共硫化剂,催化引发的三嗪硫化剂形成苯并噁唑交联键。这些方法可以充分硫化各自的全氟橡胶,然而,它们具有各自的优点和不足。使用者要仔细选择合适的硫化剂,以满足的使用要求。一般为了大实现 每一种硫化体系的性能,都需要进行二次硫化。
过氧化物助交联剂大多用于耐化学品PEF 牌号。采用含溴或碘的硫化点单体(X-CSMA:X=Br或I)和适宜的助交联剂结合过氧化物产生的自由基,这种交联剂适合应用于使用温度上限在230℃和蒸气、酸和热水环境中。采用X-CSM和过氧化物硫化剂硫化的全氟橡胶的高温压缩永久变形不如三嗪硫化体系硫化的全氟橡胶。
交联耐化学介质型全氟橡胶时,三烯丙基异氰酸酯(TAIC)作为助交联剂在物理性能和耐热性方面表现出好的综合性能。TAIC可从混炼的聚合物中迁移出来,在交联反应中易发生共聚。因此,其影响聚合物的加工性能(例如,污染模具),所以有时采用三甲基异氰酸脲酯(TMAIC)替代TAIC。使用TMAIC或与TAIC并用可提高压缩永久变形性能,这种方法会轻微迟延硫化,在交联过程形成更为有序的交联结构。TAIC和TMAIC的化学结构如图1所示。
图1常用的全氟橡胶助交联剂
因为硫化反应是过氧化物引发的,所以这些材料变得易焦烧。全氟橡胶的混炼和加工过程中,良好的温度控制。一般用过氧化物,如2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化物己烷(DB-PH)来焦烧,其分子结构如图2所示。
在必要的情况下,可采用具有防焦性的过氧
图2DBPH过氧化物的分子结构
化物,如LuperoxHP101XLP。然而在PFE中使
用这些材料,助交联剂在模压硫化过程中易迁移到全氟橡胶表面,造成模具污染。这些具有防焦性能的过氧化物可与其他过氧化物(如DBPH)并用来调节硫化速率。
为了在耐高温型全氟橡胶中形成三嗪交联网络,采用一种催化剂,在高温下与含有腈基的交联点(CN-CSM)反应生成三嗪环结构,如图3所示。
R+=全氟聚合物
图3三嗪环分子结构
这种芳香杂环结构具有好的热稳定性,在315℃下持续使用时性能良好。同时这种结构的全氟橡胶具的化学品抗耐性。不同浓度的CN-CSM可加成到全氟橡胶中,获得不同的交联密度。然而这种交联剂易于在水蒸气或热水中水解。暴露在这些介质中时,过氧化物中环结构通过芳基亲核取代反应迅速打开,同时橡胶模量迅速降低,将影响密封和物理机械性能。
这一缺点可通过使用双硫化体系(过氧化物-助交联剂和形成三嗪的催化剂共同组成的混合硫化剂或单用过氧化物助交联剂硫化含有CN-
CSM的全氟橡胶)得到部分改善。此外,两种硫化体系既有优势也存在不足之处。双硫化体系的优势是橡胶耐水解性大幅提高,并可保持好的压缩永久变形性。单用过氧化物/助交联剂硫化体系表现出的耐水蒸气和热水性,但压缩永久变形性相比双硫化体系略有降低。
值得注意的是对于过氧化物/助交联剂在两种硫化体系中需要使用纯的化学物质;这些材料的载体会吸水。两种硫化体系的缺点均是降低了高使用温度,从315℃降低到接近250℃~260℃。对用于CN-CSM型全氟橡胶的每一种硫化体体系,建议添加少量的吸酸剂。
含CN-CSM的全氟橡胶用苯并噁唑交联(如图4所示)后具有较好的热稳定性,大约为275℃~280℃。
图4苯并噁唑交联剂交联示意图
4全氟橡胶的基本分子结构
四氟乙烯和全氟乙基醚组成了全氟橡胶的基本结构,如图5所示。
这个结构本质上与过氧化硫化型和耐高温催化型全氟橡胶橡胶的结构一样。CSM可以是含碘或溴的单体(过氧化硫化),或是含有腈基的单体(催化硫化)。R;基团是碳氟烃短链段。
图5含CSM的常用全氟橡胶结构
5PFE的基本性能
几种全氟橡胶采用典型质量控制配方的常规性能如表1所示。这些配方中仅含炭黑(15份N330)、硫化剂和吸酸剂(仅用于过氧化物硫化体系)。耐高温催化剂硫化全氟橡胶含有不同浓度的CSM(耐高温全氟橡胶的数据是由苯并噁唑硫化胶料获得,不包含混合硫化剂和过氧化物硫化剂硫化胶料的数据)。值得注意的是,因为与氟橡胶或其他碳烃弹性体相比,全氟橡胶具有较高的热膨胀系数,所以在230℃以下,压缩永久变形压缩试样的压缩率采用25%;300℃时,压缩试样选用18%压缩率。
尽管过氧化物助交联型全氟橡胶的交联密度基本是相同的,但是在不同重均分子量的全氟橡.胶中表现出不同的拉伸强度和压缩永久变形性。
耐高温型全氟橡胶因CN-CSM含量不同表现出
不同的机械性能和压缩永久变形性。
6全氟橡胶的耐化学介质和耐热性
对于全氟橡胶和硫化类型,在各种浓度和条件下对各种化学介质表现出的抗耐性。化学品(如性溶剂)一般会损害其他氟橡胶,但对全氟橡胶的影响很小,甚至没有。不同氟弹性体的耐化学品性能示例如表2所示。
这些材料的耐热性好,甚至在腐蚀性化学介质中也是如此。对于过氧化物/助交联剂硫化的全氟橡胶,可在大约230℃下使用。因为三嗪交联结构具有好的热稳定性,所以耐高温型全氟橡胶的使用上限温度大幅改善,提高到315℃。使用上限温度通常采用热分析技术(例如热重分析仪)测定,计算在一定时间里(例如1000h)预期的性能和或质量损失。
7PFE 应用中需注意的问题
当考虑在某场合应用全氟橡胶时,有几个问题需要考虑,确保正确地选择全氟橡胶和配合剂。
问题包括(提供尽可能多的和细节):
1)在什么样的温度和环境下使用?
a.成品会接触何种化学介质?
b.将接触蒸气和热水吗?
2)物理性能是什么?
a.拉伸强度、拉断伸长率、定伸应力、硬度和撕裂强度;
b.压缩永久变形、耐热和耐介质、成品颜。
3)长期使用的上限温度是多少?
能否在更高温度下使用?温度是多少,能持续多久?
4)全氟橡胶需要粘在一种基体上吗?
5)成品将应用于静态还是动态场合?
6)成品将如何成型?
全氟橡胶在工程应用中重点考虑因素包括:1)长期使用的温度;
a.使用上限温度为230℃时,使用耐化学品全氟橡胶牌号;
b.温度高于230℃,采用耐高温型全氟橡胶。
2)对水蒸气和热水应用场合,单独使用过氧化物/助交联剂或采用催化剂硫化;
3)在等离子体环境中应用时,采用特种全氟橡胶;
4)使用中的全氟橡胶密封件压缩量(与高的热膨胀系数有关);
a.对于高于270℃的场合,建议使用<20%的压缩量;
b.对于其他温度范围内,采用<30%的压缩量,
8PFE的热膨胀系数
大部分全氟橡胶用于密封件,热膨胀系数是需考虑的重要因素:与其他橡胶(包括氟橡胶)相比,全氟橡胶具有较高的热膨胀系数。为了了解不同橡胶(包括氟橡胶和氢化丁腈橡胶)的热膨胀系数,将全氟橡胶与其他橡胶进行了对比。试样都采用过氧化物硫化(研究配方中填料用量和种类相同,如N990)。另外一组氢化丁腈橡胶试样(N990含量相当于其他胶料中的2.5倍)用来比较胶料的相对硬度。TMA数据如图6所示。
温度,℃
1—HNBR30份N990
2一POFKMN990
3一HNBR75份N990
4—POPFEN990
图6不同橡胶的热膨胀系数
实验仪器为TA仪器公司的Q400型热机械分析仪(TMA),温度范围为-50℃~225℃,升温 速率5℃/min,采用宏观膨胀探针测试。分析TMA数据得到的热膨胀系数如表3所示。
比较含有30份N990的氢化丁腈橡胶和氟橡胶,相对热膨胀系数基本相同,且曲线几乎重叠。随HNBR中N990炭黑增加,硬度达到与氟橡胶基本相同时,平均热膨胀系数减小了约26%。可以认为是,所添加的填料具有显著较低的CTE值(例如,炭黑的热膨胀系数为0.2μm/m℃);一种混炼胶的实际热膨胀系数依赖于所采用的配方。在相同的炭黑填充量下,与氟橡胶和氢化丁腈橡胶相比,全氟橡胶的热膨胀系数高30%。与相同硬度的HNBR胶料(75份N990)相比,全氟橡胶的热膨胀系数高86%(平均值)。
全氟橡胶一旦处于某一高温下,并保持一段时间后,会持续膨胀。在这个温度下全氟橡胶需30~45min达到充分膨胀平衡。
9PFE的配合与混炼
在设计全氟橡胶的配方时,根据所选生胶的牌号和(或)使用环境,选择适合的硫化剂(上面提到)。为了达到佳性能,尽可能使用纯净的硫化剂和添加剂。是在水蒸气和酸中使用的胶料。需牢记不含氟的添加剂有从全氟橡胶向外迁移的倾向,这是因为全氟橡胶自身的疏水与疏油性。这种迁移可能很快在混炼过程已经开始。涉及剪切的工艺过程会进一步导致相分离。
对于填料,可使用炭黑和矿物填料。常用炭黑种类为N990、N550和N330。用于氟橡胶的通用矿物填料也可以使用,如硫酸钡和Min-U-Sil(5μm)。通常用于氟橡胶的加工助剂可用于全氟橡胶,但仅在需要的时候使用。过氧化物硫化型全氟橡胶通过添加氧化锌可获得的性能,其中氧化锌主要作为吸酸剂改善胶料的压缩永久变形。然而,配合剂会影响对某些化学介质(如酸)的抗耐性,例如,如果采用氧化锌作为吸酸剂,成品的的耐酸性将变差。
全氟橡胶可采用标准橡胶混炼设备混炼。为了达到好的混炼效果,推荐使用开炼机混炼。与各种氟橡胶胶料一样,开炼和密炼设备要清洁,不含有污染物,是水分(耐高温型全氟橡胶对水敏感)。少量的标准氟橡胶(甚至低达500ppm)也会影响硫化速率。尽可能将配合剂预混,这有利于地加入和分散到聚合物中。对于过氧化物硫化的高填充胶料,要进行两段混炼。
在混炼初期,辊距应该宽于其他常用橡胶。全氟橡胶过辊一次或两次后,慢慢减小辊距,直到辊距与通用橡胶一样。混炼全氟橡胶的关键是保持混炼胶摸起来较热。分多次加入预混好的配合剂,加料过快将会导致混炼胶降温过快和胶料脱辊。如果发生脱辊,将胶料多次通过辊距,使胶料重新包辊。
过氧化物混炼时,混炼温度应保持或低于所推荐的温度。在全氟胶料混炼过程中,不可使用防粘剂。
10全氟胶料的加工与粘合
在加工全氟橡胶胶料时,推荐在使用前对胶料进行返炼和/或预热(温度60~70℃)。这样处理将有助于改善加工流动性,使添加剂(可能开始迁移出全氟橡胶胶料)重新混人,提高填料的分散。与混炼一样,在混炼初期采用较宽的辊距,随着胶料变热,逐渐减小辊距。全氟混炼胶温度低时,小辊距会损坏设备。
对于全氟橡胶制品,推荐采用模压成型。胶料也容易挤出成型。经过二段硫化后全氟橡胶的收缩率通常为3.5%~5.5%。收缩率在模具设计时需考虑,实际的收缩率与胶料配方有关。因此,半成品尺寸应该尽可能与产品尺寸接近,减少胶料在模具中的流动距离,限制可能出现的飞边(因胶料昂贵)。对于采用过氧化物硫化的胶料,推荐采用脱模剂(使用原因在交联剂部分提到)。StonerA373型氟橡胶脱模剂对于全氟橡胶的模压成型具有很好的效果。
硫化条件随着所采用的硫化体系而改变。对于过氧化物硫化体系,一段硫化推荐177℃下硫化10~15min;催化剂引发的三嗪硫化体系需要略微高的硫化温度。为了获得的脱模力,典型硫化条件为10~15min(188℃)。采用典型模压成型过程,排气3到4次,排出可能卷入的气体。对于厚制品,可适当降低硫化温度和延长硫化时间。
和前面讨论的模压硫化一样,二段硫化条件也是依赖于硫化体系。对于过氧化物硫化体系推荐初期设置条件为232℃下硫化4~16h。实际时间根据产品使用需求确定;耐高温型全氟橡胶,典型的二次硫化条件为在热空气中250℃下24h。为了获得产品耐高温压缩变形性,有 时二次硫化在氮气中进行。
在粘合全氟橡胶时,仅采用未硫化的胶料,因对于全氟硫化胶的粘合是及其困难的。当粘合全氟橡胶时,胶料尽可能减少或不采用加工助剂。虽然目前没有的粘合剂用于全氟橡胶,但是根据经验选用粘合剂可获得很好的粘合力,如洛德公司开姆洛克5150,或陶氏化学公司的罗门哈斯3290-1和Thixon300/301粘合剂。
和一种粘合剂使用过程一样,严格按照使用说明对表面进行处理,施用粘合剂。有时,在模压硫化前,刷了粘合剂的粘合层在低温(150~160℃)下处理大约5min有利于促进与金属表面的粘合。粘合制品模压后,大多数情况下需要进行二次硫化处理。因为粘合剂不能承受长时间的端高温,所以在处理粘合的全氟橡胶制品时,一般推荐在二次硫化温度232℃下进行较短时间或在较低温度200℃下进行较长的时间。
11PFE的市场和应用
在以往应用中,全氟橡胶主要应用于高技术应用场合,如半导体工业。近以来,因为使用环境越来越苛刻,所以全氟橡胶在运输领域(不仅仅是航空航天领域)、化工行业(CPI)、石油与天然气领域得到广泛应用。昂贵的价格限制了全氟橡胶应用。目前,全氟橡胶应用于35年来使用FKM的应用领域。因为与其他材料相比全氟橡胶价格高昂,所以一般在其他材料无法满足使用要求的情况下选用全氟橡胶。
因为使用环境中存在强腐蚀润滑油和燃油添加剂,而且许多密封件和橡胶件暴露在高温中使用,所以全氟橡胶初大部分应用于航空航天领域。半导体领域需要抗耐等离子体和耐热的橡胶,所以全氟橡胶成为半导体加工和电子设备中的材料。
汽车和重型设备发动机常使用强腐蚀性油类,工作温度也不断提高,所以预计全氟橡胶的用量会增大。
由于预计油价会提高,石油和天然气工业在更加恶劣的环境下开采,获得经济产出的费用也越高。行业整体而言,以前通过简单钻井从地下获取石油,这种时代已经过去。开采更深,而且在更恶劣的化学腐蚀环境中温度越来越高。水平钻井需要的工程技术从地下开采“黑黄金”。一些事件,如墨西哥湾Macondo泄油事件,使一些重要工程部件的性成为重中之重。对在端环境下不会破坏的材料的需求比以往更紧迫,全氟橡胶在许多应用中填补了空白。
全氟橡胶在化工行业也有许多应用。从采油以及将原油炼制成其他化学品,到流体的输送和机械或物流设备,全氟橡胶应用于许多需要较好耐化学品性能的新领域。全氟橡胶应用领域包括定子或输送化学品的螺杆抽油泵、化工厂高温和化学腐蚀性连续工艺维护时使用的堵头,阀和泵(与强腐蚀性材料接触)的密封件和膜片,可提高使用寿命,增加性和性。
12总结
在许多工业领域,全氟橡胶可用于端化学介质和高温环境中。在其他材料不耐使用的地方,全氟橡胶能够成功应用。加工全氟橡胶不需要设备,只需要一些简单培训和技术知识。实际性能受到许多因素影响,包括配方、交联剂、密度、分子量、加工条件和应用条件。在选用全氟橡胶牌号前需要对的影响因素进行权衡,
参考文献:
1EdCole,RubberWorld,Vol.249,No.3(2013),32~37
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1 氟橡胶的主要性能
①物理性能: 氟橡胶具有较好的力学性能, 有较好的拉伸强度和硬度, 但常态下的弹性较差。
②耐热性: 氟橡胶有很好的耐热性, 26型氟橡胶可在250℃下长期工作, 在300 ℃可短期工作。
氟橡胶性能随温度的变化大于硅橡胶, 其拉伸强度和硬度均随温度升高而明显下降, 至250~ 260℃时,下降趋势减缓。
⑧耐腐蚀性能: 氟橡胶有很高的化学稳定性, 是弹性体中耐介质的一种;它对有机液体各种烃类有良好的抗耐性, 仅仅不耐低分子的酯、醚、酮及部分胺类化合物。
④耐过热水、蒸汽的性能: 过氧化物硫化的氟胶优于胺类、酚类化合物硫化的氟橡胶。
⑤抗压缩变形性能: 据统计, 50%以上的氟橡胶用于密封制品,压缩变形是一个主要性能。美国杜邦公司一直致力于改进压缩变形性能, 其产品204℃ ×70h压缩变形在1964年时大于80% , 至1973年已有大幅度的降低达13%。
⑥耐寒性能: 26型氟橡胶的耐寒性能较差,其保持弹性的限温度为- 15~ -20℃。美国杜邦公司开发的VitonGLT, 其低温性能得到很好的改进, 可适用于- 54℃下的密封,是阿拉斯加油田用的低温密封材料。特定的温下的密封, 有时也用氟橡胶。
⑦气透性与真空性能: 氟橡胶有很低的透气性, 在高温、高真空条件下,具有小的气 体挥发量( 失重) , 因此, 它的耐高真空性能好。
⑧耐侯、耐臭氧性能: 氟橡胶对日光、臭氧和天候老化十分稳定。硫化胶经过10 年的自然老化, 还保持很好的性能。
⑨耐燃性能: 氟橡胶与火接触能燃烧, 但离开火后即熄灭, 它属于自熄橡胶。氟橡胶的氧指数为61~ 64。
2 氟橡胶的配合和加工要点
氟橡胶的加工配方比较简单, 主要由生胶、吸酸剂、硫化剂、补强剂组成。
2.1生胶
国外生胶品种多,门尼粘度适中, 供选择的余地大。国内在这方面的差距较大。
2.2 吸酸剂( 稳定剂)
一般多用氧化物、氢氧化物, 其用量在5-10 份。加入品种根据胶料性能要求而定。加入氧化镁可得到耐热性好的胶料;加入氧化铅可得到耐水和耐酸性好的胶料;加入氧化锌和二盐基亚磷酸铅, 可得到流动性好的胶料, 其耐水性能好;加入氧化钙, 可得到低压缩变形的胶料;在酚类硫化体系中, 加入氢氧化钙和活性氧化镁, 可得到低压缩变形的胶料。
2.3 硫化剂
①胺类硫化剂: 国内多用3# 硫化剂,它易分散, 工艺性能较好,耐热性尚可,压缩变形较大, 胶料贮存期较短。国外已不采用此系统。
②酚类硫化剂: 胶料稳定性好, 工艺性能特好,硫化胶不抽边, 而且压缩变形很小, 是氟橡胶理想的硫化剂。
⑧过氧化物硫化剂: 采用DCP+ TAIC硫化, 具有较好的工艺性能, 可得到高强度的胶料。其耐腐蚀性好, 但压缩变形大。
2.4 补强填充体系
氟橡胶属于自补强橡胶, 补强填充剂主要是用于改进工艺性能、降低成本和提高硬度、耐热性和压缩变形性能等。下面列举一些补强填充剂的性能。
①N990炭黑和喷雾炭黑
N990 炭黑是氟橡胶理想的补强填充剂,它具有较大的填充量。一般可加入25~30 份,情况可加入60 份。可得到较好的综合性能, 压缩变形小, 而且可降低成本。喷雾炭黑是国内惯用的补强填充剂。加入量一般不高于20 份, 它的硫化胶的硬度偏高,而且压缩变形大, 工艺性能差。
②其他填料
白炭黑: 氟橡胶加入白炭黑, 工艺性能差, 硫化胶的耐热和压缩变形性能差。
无机填料: 氧化钙可加入20~35份,其耐热性能好于炭黑和其他填料,碳酸钙可获得好的缘性,硫酸钡可获得低的压缩变形, 用量为20~40份。
碳纤维和硅酸镁纤维( 针状滑石粉) 均能提高氟橡胶的强度和耐热性能。碳纤维可提高硫化胶的导热性。
2.5加工助剂
氟蜡、低分子聚乙烯、SL- 1加工助剂可保持稳定的脱模效果。美国耀星公司的WS280 是氟橡胶加工助剂。它在高温时的挥发性低, 可提供良好的脱辊性, 胶料流动性好, 而且减少模具污染。经我们试用,效果很好。
2.6金属粘合剂
试验表明, 白的氟胶料比黑胶易与金属粘合;酚类硫化的氟胶比胺类硫化胶易与金属粘合。
过去惯用开姆洛克的CH- 607 作为粘合剂,近两年来, 我们采用CH- 5150,使用效果很好, 比CH- 607 稳定、。
3#硫化剂的氟胶料, 我们用过上海华明橡塑制品厂配制的粘合剂, 其粘合强度都大于5MPa。
2.7胶浆的配制
氟橡胶胶料可溶解于乙酸乙酯和丙酮等溶剂。一般氟胶胶浆的配制如下: 混炼胶:溶剂=1:4。
2.8关于混炼工艺
氟橡胶的导热性差, 混炼生热大, 容易导致粘辊或焦烧。为此, 要强化冷却,并适当减少混炼装胶容量( 减少30%左右)如14 英寸炼胶机的容量为5~ 8kg。
加料顺序: 生胶上辊→加工助剂→吸酸剂→补强填充剂→硫化剂。
要注意的是硫黄不能混入氟胶胶料,即使是0.2 感量也会对胶料硫化产生严重的影响。
另外, 混炼胶不能接触水,少量的水能使氟胶胶料产生焦烧, 这是应该严格控制的。
下表是氟橡胶配方举例。分别列出国产氟胶、日本大金公司和美国3M公司氟胶的配方组成。
3结论
氟橡胶经40多年的开发应用,已经成为重要的耐热、耐介质弹性材料。26型氟橡胶制的0形图在200 ℃可连续工作10000小时以上, 在230℃下可工作3000小时, 在260℃下可工作1000小时。它是一种耐高温、长寿命的橡胶产品, 已在各领域广泛应用, 得到各方面的。
目前, 我国氟橡胶无论在产量和质量上,和国外尚有较大差距。例如, 上海3F公司的26B氟橡胶在100℃,ML1+5门尼粘度为100-140, 而日本大金公司G751氟胶在100℃,ML1+5门尼粘度为52, 其加工性能和弹性都较好。从物理性能看, 大金公司产品的力学性能和老化性能均优于我国3F公司。但3F公司的氟橡胶采用酚类硫化体系和N990炭黑之后, 性能也保持在较高的水平上, 同时国产氟橡胶一直以它的价格优势吸引着国内外的广大用户。
氟胶是什么?
氟胶是含有氟原子的合成橡胶,具有的耐热性、耐氧化性、耐油性和耐品性,它主要用于航空、化工、石油、汽车等工业部门,作为密封材料、耐介质材料以及缘材料。分子结构中含有氟原子的合成橡胶。
通常以共聚物中含氟单元的氟原子数目来表示 ,如氟橡胶23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡胶耐高温、耐油、耐化学腐蚀。
氟橡胶23,国内俗称1号胶,为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。
氟橡胶26,国内俗称2号胶,杜邦牌号VITON A,为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物,综合性能优于1号胶。
氟橡胶246,国内俗称3号胶,杜邦牌号VITON B,为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物,氟含量高于26胶,耐溶剂性能好。
氟橡胶TP,国内俗称四丙胶,旭硝子牌号AFLAS,为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物,耐水蒸汽和耐碱性能。
偏氟醚橡胶,杜邦牌号VITON GLT,为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物,低温性能。
全氟醚橡胶,杜邦牌号KALREZ,低温性能,氟含量高,耐溶剂性能。
氟硅橡胶,低温性能,具有一定耐溶剂性能氟橡胶品种:
主要氟胶品种有:氟胶圆条,氟胶圆管,氟胶方条,氟胶异型条,氟胶板等。
氟橡胶特性:
氟胶呈白或琥珀半透明片状弹性体,、、不燃(自熄),具有优良的耐热、耐油、耐化学品性能,良好的物理机械性能和耐侯性,可熔于低分子酮类和脂类。
1.耐压:≥6.0KV
2.工作温度:-60+350oC
3.比重:2.0
4.硬度:70±5
5.抗张强度:≥6.5
6.具有优良的耐油、耐溶剂、耐臭氧、耐腐蚀性能。
氟橡胶优点:
1.的耐高温性能:使用温度范围从-60~+250.的耐油性能: 对高温燃料油、含硫润滑油、液压油、双酯油类、硅酸酯等各种油类的耐受性能均优于其它橡胶。
3.优良的耐强腐蚀介质和强氧化剂的性能;对发烟硝酸、浓硫酸、盐酸、过氧化氢、浓碱等强腐蚀介质作用的稳定性均优于其它橡胶。
4.良好的机械性能、电缘性能和抗辐性能。
5.良好的耐高真空性能。
氟橡胶适用范围:
1.氟橡胶在受潮遇水或温度升高时,变化较小,即使短路燃烧生成的二氧化硅仍为缘体,这就电气设备继续工作,所以适宜制作电线、电缆、引接线。
2.氟胶管可用于各种强酸碱、蒸汽、热空气、热油等流体输送及密封,也可用于家电、灯饰、医疗器械。
3.氟胶管的工作压力( 0.5-3.0 MPa ) 可加接头和不锈钢网套保护层。
4.氟胶条也用于工作环境苛刻的电线外套。
5.氟橡胶具有突出的耐高温耐腐蚀性能,有橡胶的美誉,可加工成胶管、胶布、薄膜、垫片、(骨架)油封、“O”型圈、“V”型圈等,广泛应用于航空、汽车、石油、化工、电讯、仪表等领域。
英国西邦45热硫化单涂粘合剂金属非金属天然胶氢化丁晴三元乙丙
Cilbond® 24符合原材料资料系统(IMDS)要求,不含铅,性溶剂。是一种高性能的胶粘剂,用于各种橡胶与金属、塑料及其他硬质基材之间的热硫化粘接。.
概 述
CILBOND®24C是一种高性能的单涂型胶粘剂,用于各种橡胶与金属及其他硬质基材之间的热硫化粘接。还可用于已硫化的橡胶的粘接;以及橡胶与纤维线绳,织物如纤维素,聚酰胺,聚酯及玻璃之间的粘接。
CILBOND®24C具有以下特性:
1.高性能胶粘剂,广泛粘接以下橡胶:
天然橡胶(NR)、氯醇橡胶(ECO)、丁苯橡胶(SBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯丁橡胶(CR)
丙烯酸酯橡胶(ACM)、顺丁橡胶(BR)、羧基化丁腈橡胶(XNBR)、异戊橡胶(IR)等。
2.技术特性
的耐预固化性能,可在160oC烘烤30分钟,不影响粘接性能。
几乎无模具污染. 注射工艺时,温度甚至可以超过200oC.
的耐热性能 – 粘接件可耐受200oC
的耐低温性能 – 可耐受 -50oC
耐盐雾试验,无负重时,可耐受超过1000小时;负重时,可耐受超过400小时,无腐蚀现象。
的动态及静态耐疲劳性能。
的耐化学性能: 溶剂汽油,无铅汽油,煤油,燃油,矿物油及合成油。高温下的酯化涡轮油,高温下的乙二醇及丙二醇, 酸碱, 热水包括沸水。
金属表面处理
对于单涂胶粘剂,金属的表面处理尤其重要,避免各种污染物残留,这些污染物会对粘接造成大影响,导致脱胶。喷砂是常用的表面处理方法,选用200-400微米粒径的石英砂或氧化铝。铁质类的金属,喷砂至灰白可获得理想效果, 然后进行溶剂脱脂处理。其他表面处理方法还有磷化及铬化处理,酸碱处理,以及化学试剂处理。化学处理很重要的是在溶液中的停留时间,溶液浓度,温度控制。以及清洗液要及时更换避免清洗不。
硫化方式
CILBOND®24C可适用于各种模压硫化方式,包括模压,转移,注射,挤出等硫化方式。硫化温度范围:120oC -230oC。正确使用CILBOND®24C可大降低产品报废率。并具有的耐预固化性能:160oC时,10分钟,不影响性能,甚至可至160oC,30分钟。干膜在转移模或注射工艺时,不会被冲刷脱落,也不会造成模具污染。
耐环境性能
CILBOND®24C中聚合物体系的化学结构使其拥有的耐高温及耐化学品的性能。应用在汽车零部件上,单涂CILBOND®24C把天然橡胶与碳钢粘接在一起,在负荷2kg/25mm情况下,放在沸水中100小时,粘接脱胶出现,甚至优于对手的双涂体系;在盐雾试验中,控制干膜厚度为20微米或以上时,无负荷时,可超过1000小时,负荷情况下,可至400小时,腐蚀发生,同等条件下,优于对手的单涂及双涂体系。
CILBOND®24C具有的耐乙二醇和丙二醇性能:160oC下,粘接件可耐受1000小时,甚至更长时间,而不会出现粘接破坏的现象。单涂使用CILBOND®24C效果佳,使用面涂,反而会降低其耐受性能。
CILBOND®24C具有的耐受合成酯化涡轮油性能:粘接件在130oC下,可达到1000小时,不会出现脱胶。
CILBOND®24C的耐高温性能:可耐受200oC,而不会变脆或与金属脱胶。适用于Vamac® 胶料,其工作温度可达到200oC.
CILBOND®24C能解决疑难的粘接问题
由于CILBOND®24的高性能,可解决以下粘接问题:
对于不锈钢及镀镍材料的优良粘接性能
注:在未经喷砂处理的,光滑的不锈钢表面,涂胶后,需在25oC下干燥2小时,或者于85-95oC下,强制干燥2-5分钟。
对于镀黄锌铬的金属件,CILBOND®24C显示的粘接性能。
CILBOND®24C用于后硫化的粘接件,暴露在盐水环境中,表现出良好的耐受性能。
用CILBOND®24C粘接氯醇橡胶或杜邦的丙烯酸酯橡胶,具有的耐热性能。
CILBOND®24C在液压支座产品中,表现出的耐乙二醇性能。
在后硫化粘接时,CILBOND®24C能粘接前述的各种橡胶包括氢化丁腈橡胶,甚至氟橡胶。但对不同橡胶及其配方,进行粘接试验。
典型物理性能
外观: 黑
粘度 (Brookfield LV 3,26oC): 10,000 cps
固含量(重量): 25%
比重: 0.97
闪点 (Abel Pensky): -3oC
闪点 (Seta Flash): -5oC
建议干膜厚度: 不小于12.5 微米
粘接温度范围: 120-230oC
保质期: 12 月(生产日期起)
破坏实验时间: 硫化后24小时,或好3至7天后再测试
包装规格
CILBOND®24C有三种包装:10升、25升和200升
应用范围:
汽车减震橡胶,铁路机车减震,橡胶减震器,橡胶履带,胶辊,桥梁支座(承),橡胶护弦,疏浚管道,止水带,实心胎,阀门,防腐衬里等制品及NR,CSM,ACM,CR,SBR,BR,ECO.EVA等橡胶的单涂粘合剂。
英国西邦Cilbond橡胶热硫化胶粘剂/瑞典LUBKO氟素半永久脱模剂
一 什么是氟硅胶
氟硅胶是一种集硅橡胶、氟橡胶优点的新型弹性体。以二甲基聚硅氧烷为代表的硅橡胶具有的高-低温性能、电性能和弹性性能,但这种橡胶的耐饱和蒸汽性、耐油性和耐溶剂性较差,使得它的应用受到了很大的限制:而在硅橡胶的碳链上引入含氟基团(如三氟丙基)形成氟硅橡胶后,由于氟原子具有大的吸电子效应,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、耐溶剂性能因此氟硅橡胶在保持了硅橡胶的耐热性、耐寒性、压缩复原性、回弹性、电气特性、脱模性等一系列优良性能的同时,兼具有氟橡胶的耐油、耐溶剂性,堪称有机硅弹性体中的“油斗士”。
以下为氟硅胶的结构简式:
二 氟硅胶的的性能特点
1、耐油、耐溶剂、耐化学品性
氟硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶相比,其耐油、耐溶剂、耐化学品性其优良;即使与氟橡胶相比,耐油、耐溶剂性也是良好的。在相同介质、温度、时间下浸渍后均显示出了优良的耐久性,可以说氟硅橡胶是唯一一种在-68℃~232℃下耐非性介质的弹性体。
氟硅橡胶的耐含甲醇汽油性也比较好,即使在汽油/甲醇(85vol% / 15vol%)混合体系中,其硫化胶的硬度、拉伸强度、体积变化都很小,经500h长时间的浸渍试验后,各项物性也几乎没有变化。
2、耐热性
氟硅橡胶的高温分解与硅橡胶一样,即:侧链氧化、主链断裂、侧链热分解和引起各种复合反应。由于分解产物也会引起主链断裂,所以耐热性通常比硅橡胶要差一些,在200℃的温度下已开始氧化老化。但通过添加铁、钛、稀土类氧化物等少量的热稳定剂便可使其获得显著的改善,即使在250℃高温下也具有的耐热性。
温度对氟硅橡胶影响比硅橡胶大,但比氟橡胶小。国外还研究了氟硅橡胶在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h条件下的使用寿命,其结果是仅次于甲基乙烯基硅橡胶。
3、耐寒性
氟硅橡胶与普通硅橡胶一样,低温性能良好。由于氟硅橡胶是以柔软的Si-O为主链构成的线型高聚物,所以低温特性优于以C-C为主链的氟橡胶。其中,氟硅胶的低温特性,脆性温度低达-89℃,而一般的氟橡胶约为-30℃。
4、电性能、耐辐射性能
氟硅橡胶的电性能与普通硅橡胶相近,但可贵之处是在高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学品、臭氧等苛刻条件下的变化很小。
氟硅橡胶的耐辐射性能并不突出,但耐辐射老化性能优于甲基乙烯基硅橡胶。
5、物理机械性能
氟硅橡胶与普通硅橡胶一样,硫化胶的机械强度(是撕裂强度)比较低。因此,改善和提高氟硅橡胶的强度也是一个重要的研究课题。
6、其他特性
氟硅橡胶的耐天候老化性优良,即使暴露5年后,仍保持有良好的性能。臭氧是弹性体老化时生成多的气体之一,但氟硅橡胶通过动态或静态试验后都未发现有龟裂或裂纹的现象。
三 氟硅橡胶的主要用途:
氟硅橡胶一般用于制备各类机车、航空航天器和石油化工上耐燃油和耐溶剂的密封件、密封环、油封、膜片、导管、阀门衬、胶管、整体油箱密封、O形圈和垫片,并用于电力、电子工业的连接部件和电缆、输送带、织物等的表面涂覆,是国防工业、航空航天领域重要的一种橡胶材料。
四 氟硅胶的加工生产注意事项以及建议
由于氟硅橡胶价格昂贵,另一方面由于氟硅橡胶吸电子效应等特点,对周围粉尘有很强吸附作用,从而影响性能,所以对氟硅橡胶的生产操作工艺为严格。以下部分生产过程控制做简要分享。
1、氟硅橡胶的运输和保存:在氟硅橡胶的保存和运输过程中,采用隔离纸和塑料袋将氟硅橡胶包好,以灰尘和杂质与橡胶接触而吸附。
2、氟硅橡胶的裁切:在取材,裁切,氟硅橡胶的过程中,首先要对采用的工具剪刀或者油灰刀进行清洗,采用酒精擦洗刀具表面,待其干净后方可裁切氟硅橡胶,在裁切过程中尽量避免手,皮肤与橡胶的接触,但不能带手套,以免手套纤维或者皮肤油脂对氟硅橡胶的污染。
3、混炼与硫化:混炼前,用酒精擦洗开炼机辊筒和挡板,确保没有杂质沾染。混炼时应注意控制辊筒温度,当辊筒温度为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。
4、氟硅胶生产环境:由于氟硅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。
五 安徽善信氟硅胶牌号推荐
FS2200U系列,低压变
FS8200U系列,适合挤出产品