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氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种高分子弹性体。它具有较好的力学性能,耐高温、耐油及耐多种化学品侵蚀,综合性能,大量用于密封制品的生产,是现代航空、导弹、火箭,宇宙航行等尖端科学技术及其他工业(如汽车)方面不可缺少的材料。
一、优良的耐腐蚀性能。
氟橡胶具有的耐腐蚀性能。一般说来它对有机液体,如燃料油、溶剂、液压介质等;浓酸,如硝酸、硫酸、盐酸等;高浓度过氧化氢和其他强氧化剂作用的稳定性方面,均优于其他各种橡胶。
二、耐溶胀性能。
氟橡胶具有高度的化学稳定性。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油,耐无机酸,耐多数的有机、无机溶剂、品等,仅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似,且更有之处,它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好,在室温下98%的硝酸中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。
三、耐热和耐高温性能。
在耐老化方面氟橡胶可以和硅橡胶相媲美,优于其他橡胶。26型氟橡胶可在250℃下长期工作,在300℃下短期工作,23型氟橡胶经200℃×1000h老化后仍具有较高的,也能承受250℃短期高温的作用。四丙氟橡胶的热分解温度在400℃以上,能在230℃下长期工作。氟橡胶在不同温度下性能变化大于硅橡胶和通用的丁基橡胶,其拉伸强度和硬度均随温度的升高而明显下降,其中拉伸强度的变化特点是在150℃以下,随温度的升高而迅速降低;在150~260℃之间,则随温度的升高而下降较慢。
四、耐低温性能。
氟橡胶的低温性能不好,这是由于其本身的化学结构所致,如23-11型的Tg>0℃。实际使用的氟橡胶低温性能通常用脆性温度及压缩耐寒系数来表示。胶料的配方以及产品的形状(如厚度)对脆性温度影响都比较大,如配方中填料量增加则脆性温度敏感地变坏,制品的厚度增加,脆性混同度也敏感地变坏。
氟橡胶的耐低温性能一般它能保持弹性的限温度为-15~20℃。随着温度的降低,它的拉伸强度变大,在低温下显得强韧。当用作密封件时,往往会出现低温密封渗漏问题。其脆性温度随试样厚度而变化。例如26型氟橡胶在厚度为1.87mm时,其脆性温度是-45℃,厚度为0.63mm时是-53℃,厚度为0.25mm时是-69℃。它的标准试样26型氟橡胶的脆性温度是-25~-30℃,246型氟橡胶的脆性温度为-30~-40℃,23型氟橡胶的脆性温度为-45~-60℃。
五、耐过热水与蒸汽的性能。
氟橡胶对热水作用的稳定性不仅取决于本体材料,而且决定于胶料的配合。对氟橡胶来说,这种性能主要取决于它的硫化体系。过氧化物硫化体系比胺类、双酚AF类硫化体系为佳。26型氟橡胶采用胺类硫化体系的胶料性能较一般合成橡胶如乙丙橡胶、丁基橡胶还差。
六、压缩永久变形性能。
氟橡胶用于高温下的密封中压缩变形是它的关键性能,它是作为密封制品控制的一个重要性能。26型氟橡胶的压缩永久变形性能较其他氟橡胶都好,这是它之所以获得广泛应用的原因之一。在200~300℃的温度范围内其压缩永久变形显得很大。但在20世纪70年代美国DuPont公司对其进行了改进,发展了一种低压缩永久变形胶料(Viton E-60C),它是从生胶品种(VitonA改进为Viton E-60)和硫化体系选择上(从胺类硫化改进为双酚AF硫化)进行改进的,这就使氟橡胶在200℃高温下长期密封时的压缩永久变形性较好,氟橡胶在149℃长期存放的条件下,其密封保持率在各类橡胶中处于领先的。
七、耐气候老化和耐臭氧性能。
氟橡胶具有好的耐候老化性,耐臭氧性能。产品配方中往往可以添加紫外线吸收剂,则可进一步提升其户外耐紫外线老化性能。
八、机械性能。
氟橡胶一般具有较高的拉伸强度和硬度,但弹性较差。一般地,氟橡胶在高温下的压缩永久变形大,但是如果以相同条件比较,如从150℃下的同等时间的压缩永久变形来看,丁和氯丁橡胶均比26型氟胶要大,26型氟橡胶在200℃×24h下的压缩变形相当于丁橡胶在150℃×24h的压缩变形。
九、电性能。
氟橡胶的电缘性能不是太好,只适于低频低压下使用。温度对它的电性能影响很大,从24℃升到184℃时,其缘电阻下降35,000倍。26型氟橡胶的电缘性能不是太好,只适于低频,低电压场合应用。温度对其电性能影响很大,即随温度升高,缘电阻明显下降,因此,氟橡胶不能作为高温下使用的缘材。填料种类和用量对电性能影响较大,沉淀碳酸钙赋予硫化胶较高的电性能,其他填料则稍差,填料的用量增加,电性能则随之下降。
十、耐高真空性能。
氟橡胶具有佳的耐真空性能,这是由于氟橡胶在高温、高真空条件下具有较小的放气率和小的气体挥发量。26型、246型氟橡胶能够应用于133×l0-9~133×10-10 Pa的超高真空场合,是宇宙飞行器中的重要橡胶材料。氟橡胶的气透性是橡胶中较低的,与丁基橡胶、丁腈橡胶相近。填料的加入能使硫化胶的气透性变小,其中硫酸钡的效果较中粒子热裂法炭黑(MT)显著。氟橡胶的气透性随温度升高而增大,气体在氟橡胶中的溶解度较大,但扩散速度则很小,这有利于在真空条件下应用。氟橡胶对气体的溶解度比较大,但扩散速度却比较小,所以总体表现出来的透气性也小。据报道,26型氟橡胶在30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和丁基橡胶、丁橡胶相当,比氯丁胶、天然橡胶要好。在氟橡胶中,填料的加入,充填了橡胶内部的空隙,从而使硫化胶的气透性变小,这对于真空密封是很有利的。
十一、耐燃性能。
橡胶的耐燃性取决于分子结构中卤素的含量。卤素含量愈多,耐燃性愈好。氟橡胶与火焰接触能够燃烧,但离开火焰后就自动熄灭,所以氟橡胶属于自熄型橡胶。
十二、耐辐射性能。
氟橡胶是属于耐中等剂量辐射的材料。高能射线的辐射作用能引起氟橡胶产生裂解和结构化。氟橡胶的耐辐射性能是弹性体中比较差的一种,26型橡胶辐射作用后表现为交联效应,23型氟橡胶则表现为裂解效应。246型氟橡胶在空气中常温辐射在5×107 仑的剂量下性能剧烈变化,在1×107仑条件下硬度增加1~3,强度下降20%以下,伸长率下降30%~50%。所以,一般认为246型氟橡胶可以耐1×107仑,限为5×107仑。
热硫化工艺参数对粘接性能的影响
氟橡胶热硫化胶水的最终性能高度依赖工艺控制。典型硫化温度范围为160-180℃,压力需保持在0.5-2MPa之间,时间根据制品厚度通常为10-30分钟。温度过低会导致交联密度不足,过高则可能引起胶水分解;压力不足易产生气泡,过高则可能造成胶层过薄。预热处理(80-100℃预热5分钟)能显著改善胶水流动性和浸润性。特殊配方胶水可采用分段硫化工艺,如先低温定型后高温强化,这对复杂几何形状零件的粘接尤为重要。
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。
氟橡胶被称为“橡胶王”,是一种含氟高分子弹性体,具有的耐介质功能、耐高温功能、耐酸碱功能和耐高真空功能,但耐低温功能较差,使用受到限制。
若将氟橡胶与氟硅橡胶并用,制备氟橡胶/氟硅橡胶并用胶,功能会发生什么影响呢?
氟硅橡胶是一种侧链含有氟原子的硅橡胶,其主链为硅氧键,分子链柔顺性好,耐低温功能。氟硅橡胶中含有一定量不饱和键,能够选用过氧化物硫化系统进行硫化。
氟橡胶的硫化温度和硫化时刻与氟硅橡胶大致相同,两者能够完成共硫化,因此这两种橡胶并用在理论上具有可行性。
中国器工业集团第五三研究所选取如下材料,进行了试验
氟橡胶,商标PL958
氟硅橡胶,商标AFS-R-1003
硅橡胶,商标110-2
物理功能比照
不同并用比氟橡胶/氟硅橡胶并用胶的物理功能如表2所示
从表2能够看出,当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2时,并用胶的物理功能较好,这是由于该并用比下,氟橡胶与氟硅橡胶构成相互涣散较好的结构,而氟硅橡胶的份额相对增大或减小均会使两相相容性变差。
耐介质功能和脆性温度
体积(质量)变化率是试样在介质中处理前后体积(质量)的变化率,其值越小,试样的耐介质功能越好,反之越差。不同并用比氟橡胶/氟硅橡胶并用胶的耐介质功能和脆性温度如表3所示。
从表3能够看出:跟着氟硅橡胶用量增大,并用胶的耐介质功能略有下降,耐低温功能显着提高;普通氟橡胶的脆性温度仅为-20 ℃左右,当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为5/5和8/2时,并用胶的脆性温度别离可达
-52和-45 ℃,耐低温功能大幅提高;氟硅橡胶提高并用胶耐低温功能的同时并未使其耐介质功能大幅下降,即便氟橡胶/氟硅橡胶并用比为5/5,并用胶仍具有的耐介质功能。
选取氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2和5/5的并用胶进行断面微观形状剖析
当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2时,并用胶构成了均匀的相态结构,未呈现显着分层,阐明两种胶完成了共硫化,宏观表现出的物理功能;当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为5/5时,并用胶呈现显着的中空区域,受力时会发生裂纹使其功能显着下降,这表明两种胶混合均匀,不能构成涣散均匀的结构。
结论:
(1)跟着氟硅橡胶用量增大,并用胶的脆性温度下降,耐低温功能显着提高。
(2)当氟橡胶/氟硅橡胶并用比为8/2时,并用胶的微观结构未呈现显着分层现象,物理功能较好。
氟橡胶的主要成分为氟化聚合物,它是一种由氟乙烯和其他单体聚合而成的合成高分子材料。氟橡胶的主要聚合物有三种:乙烯-氟乙烯共聚物(FKM)、四氟乙烯-异氰酸酯共聚物(FFKM)和乙烯-氟-丙烯三元共聚物(FEPM)。其中,FKM是常用的氟橡胶。它具有出的热稳定性、耐油性和耐化学性,是耐高温、耐腐蚀和抗化学品的材料。
1. 耐高温性能好
氟橡胶具有良好的耐高温性能,一般能够在-20℃~200℃温度范围内使用。在高温下,氟橡胶的弹性模量和硬度不会大幅度变化,且不会软化,熔化或分解,因此在高温环境下多用于密封材料。
2. 耐腐蚀性能
氟橡胶的化学惰性强,表现出良好的抗溶液、抗氧化和抗酸碱等化学性能。它能够耐受酸性和碱性环境,能够抵抗有机和无机化学物质的侵蚀,表现出耐腐蚀的特性。因此,在化工、石油等领域中得到广泛应用。
3. 抗化学品性能
氟橡胶的分子链中引入了氟原子,使其分子链的惰性变得更强。它能够抵抗氧化性和还原性的化学物质,如酸、碱、溶剂等,表现出良好的抗化学品性能。
氟橡胶的主要成分为氟化聚合物,具有出的耐高温、耐腐蚀、抗化学品等特性,为了地发挥氟橡胶的特性,需要根据具体应用需求选择不同种类的氟橡胶材料