连云港氟橡胶包尼龙胶水厂家
特殊环境下的应用挑战
航天领域要求胶水在-55℃至230℃极端温度循环(100次)后仍保持密封性;深海设备需耐受70MPa静水压且防微生物附着;核电站用胶水要抗γ射线辐照(累计剂量>100kGy)。这些场景推动特种配方发展:添加聚酰亚胺纤维可提高高温尺寸稳定性;含氟硅烷的配方能抵抗高压渗透;苯基氟橡胶基胶水具有最优的耐辐照性。此类特种胶水价格可达常规品10倍以上,但能解决关键设备的"卡脖子"密封问题。
氟橡胶(Fluororubber,简称FKM)是一类含有氟元素的合成橡胶,因其耐热性、耐化学腐蚀性和耐候性而广泛应用于航空航天、汽车、化工等领域。以下是关于氟橡胶的详细介绍。
氟橡胶的特点
耐高温:氟橡胶可以在200°C甚至更高的温度下长期使用,某些特定配方的氟橡胶可耐受300°C的高温。耐化学腐蚀:它们对大多数化学品,包括油类、燃料、溶剂和酸碱等,具有良好的抗腐蚀性能。耐候性和耐老化性:氟橡胶在紫外线、臭氧和氧气等环境下表现出良好的耐老化性能。低气体渗透性:氟橡胶对气体具有良好的阻隔性,适合用于密封和隔离应用。良好的机械性能:氟橡胶具有良好的弹性、拉伸强度和耐磨性。常见的氟橡胶类型
聚偏氟乙烯(PVDF):具有耐化学腐蚀性和机械性能,常用于化工设备和管道。六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM):常用于高温和耐油密封件,如O形圈和垫圈。四氟乙烯-丙烯共聚物(FEPM):具有的耐化学腐蚀性和耐高温性能,应用于航空航天领域。全氟醚橡胶(FFKM):具有高的化学稳定性和耐高温性能,是性能好的一类氟橡胶,应用于端环境下的密封件。合成方法
氟橡胶的合成主要通过自由基聚合或乳液聚合的方法进行。常见的单体包括偏氟乙烯(VDF)、六氟丙烯(HFP)、四氟乙烯(TFE)和全氟烷氧基乙烯基醚(PAVE)等。
自由基聚合:通过引发剂引发单体聚合,生成高分子链。乳液聚合:在水相中进行聚合反应,得到分散良好的聚合物微粒。应用领域
汽车工业:用于制造油封、O形圈、垫圈和燃油系统组件,提供高温和耐油性能。航空航天:应用于燃油系统、液压系统和密封件,因其耐高温和耐化学腐蚀性能。化工工业:用于制造耐腐蚀的管道、泵和阀门密封件,因其耐化学品性能。
同系列:
聚四氟乙烯膜(PTFE膜)
乙烯一氯三氟乙烯共聚合物(ECTFE)
聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,简称PVDF)
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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
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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。
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。
氟橡胶胶料的配合
一、硫化体系
23型与26型氟橡胶是饱和的氟碳化合物,不能用硫磺进行硫化,但在二胺类硫化剂、二羟基化合物硫化剂以及有机过氧化物的作用下,可以进行硫化反应。
胺类硫化剂硫化胶,变形较低,耐酸性差;过氧化二苯甲酰耐酸性好,但耐热性较差,工艺性能不好。目前硫化剂很多,常用的硫化剂主要是3号、4号、5号(多羟基化合物)和过氧化二苯甲酰。
3号硫化剂全称:N,N-双肉桂叉-1,6—己二胺;
4号硫化剂全称:双--(4-氨己基环己基)甲烷氨基甲酸盐
5硫化剂全称:对苯二酚(氢醌)
23型氟橡胶常采用过氧化二苯甲酰作硫化剂,主要用于耐酸制品;26氟橡胶常用于耐热、耐热油制品,主要采用胺类硫化剂(3号硫化剂)。
胺类硫化剂3号硫化剂易于分散,对胶料有增塑作用,工艺性能好,硫化胶的耐热性和压变尚可。4号硫化剂是随246型氟橡胶出现而开发的,没能普遍采用;5硫化剂随着VitonE型胶种的出现而开发的硫化剂。
1. 二胺硫化剂:
氟橡胶分子中存在着—CH2—CF2—链节,由于氟原子强的电负性,使之在热和碱性化合物(如胺、氧化镁等)存在时,易于脱出氟化氢形成易化的双键,这种含氟烯烃结构很容易与亲核试剂如胺类、酚类加成,并生成交联键。普通二胺或多胺在氟橡胶中硫化起步快降低了胶料的加工**性,一般均采用隐蔽的多元胺,在较高的温度时才发挥其作用,以便迟延硫化起步,环状的氨基甲酸盐即为隐蔽的多元胺的代表。
随着硫化剂用量增加,硫化胶的硬度、强度增大,伸长率和压缩变形降低,高温老化后的强度保持率略有提高,伸长保持率则显著下降。
在胶料的配合中加入酸接受体(即吸酸剂),以便有效地中和氟橡胶硫化过程中析出的氟化氢(或氯化氢)。氟化氢或氯化氢的存在会妨碍橡胶进一步的交联并能严重腐蚀设备,由于吸酸剂能促进硫化交联密度的提高,赋予硫化胶较好的热稳定性,所以又称为活性剂或稳定剂。吸酸剂的作用与其碱性强弱有关,碱性越强,则所得硫化胶的硫化程度越高,硬度、强度较高,伸长率和压缩变形较小,但碱性越强,加工**性越差,越易于焦烧。常用的吸酸剂有氧化镁、氧化钙、氧化铅、二盐基亚磷酸铅等,吸酸剂对硫化胶的性能有较大的影响,应根据对胶料的要求而适当选择。凡是以耐热为主的配方宜用氧化镁为吸酸剂,当同时要求低压缩变形时,可用氧化钙或者氧化镁与氧化钙并用,要求耐酸的配方则采用氧化铅为吸酸剂。当使用氧化锌和二盐基亚磷酸铅组合时,则耐热性一般,但具有好的耐水性和耐高温水蒸汽的性能。氧化物的用量一般为15~25份。
二胺硫化剂其工艺**性,热老化性和抗压缩变形的性能均较差。已经明此种硫化体系有其的性能,如与金属粘合牢固,因而常被用作一些制品,如橡胶与金属的粘合制品。
2.二羟基硫化剂:
这类硫化剂体系是目前用得*多的,大多数市售氟橡胶中都加入了这类硫化剂。橡胶加工者再加入金属氧化物酸接受体和填料而制成成品胶料。
二羟基硫化剂为亲核试剂,使用二羟基硫化体系时硫化体系有更高的交联密度,故使硫化胶耐热性和抗形变得到改善。
用二羟基硫化剂硫化氟橡胶要有适当的碱性促进剂存在方能完成。在工业上,已经使用,发展迅速的促进剂主要为季磷盐和季铵盐,其品种甚多,如苄基三苯基氯化磷、苄基三辛基氯化磷等季磷盐和四丁基氢氧化铵及其盐、DBU类化合物及其衍生物等季铵盐。
二羟基硫化体系使胶料具有较好的加工性能和抗焦烧性能,较快的硫化速度并使硫化具有的抗压缩变形性能,但抗撕裂性能,是在热态下的抗撕裂性能不够理想。
3.过氧化物硫化剂:
过氧化物硫化氟橡胶使氟橡胶的耐水蒸汽的性能得到改进。它在硫化时生成的不溶性挥发副产物的量很小。
2、补强填充体系
氟橡胶在未加入填充剂时其硫化胶即具有较高的强度,补强填充体系虽对它有一定的补强作用,但主要是为了达到改进工艺性能,提高制品的耐热性,硬度,减小压缩变形和降低成本等目的。在氟橡胶中加入5-80份陶土、石墨、滑石粉、云母粉可以降低硫化胶的收缩率。氟橡胶中加入的无机填料是氟化钙,用量一般可达20-35份,它的耐高温(300度)老化性能优于碳黑和其他填料,但工艺性能较喷雾碳黑差,将两者并用,可以得到综合性能好的胶料。碳酸钙和硫酸钡也使用,前者的缘性好,后者可以获得低压变。用量它们一般为20-40份。
26型氟橡胶*常用的填料为中粒子热裂法炭黑(MT炭黑)、喷雾炭黑以及奥斯汀炭黑(由沥青化石油制得的产品),填充这些炭黑能够赋予胶料较好的混炼、压出和模压性能,填充中粒子热裂炭黑的胶料并具有优良的耐热性能。炭黑的用量不宜过多,硫化胶的硬度随炭黑的用量的增加而增大,随着炭黑用量的增加,胶料粘度上升工艺性能大大降低,更重要的是硫化胶的脆性温度亦随之升高,炭黑用量一般昀不超过30份。虽然高耐磨炉黑能提高抗撕裂和耐磨耗性能,但由于使胶料流动性变差和导致硫化胶硬度的显著上升,故很少使用。槽法炭黑由于其呈显酸性,迟延硫化一般不用。
26型氟橡胶使用白炭黑时,是气相白炭黑的胶料,工艺性能较差,硫胶的耐热,耐磨及高温压缩变形不好,故很少采用。通常只是在使用过氧化物为硫化剂的某些情况下,才使用沉淀法白炭黑,用量为15~30份,此种情况可用于制备浅胶料。使用氟化钙时对提高胶料的耐高温老化性能十分有利,优于炭黑和其它矿物填料,但工艺性能较差且耐酸性能不佳。用碳纤维和纤维状硅酸镁(针状滑石粉)能使硫化胶的高温强度和热老化性能得到提高,但在工艺性能方面较中粒子热裂炭黑稍差,是应用针状滑石粉的胶料有分层现象,给模压带来一定的困难,将其与碳纤维或喷雾炭黑并用会有所改善。用碳纤维填充的硫化胶其压缩变形比中粒子热裂炭黑为小,撕裂强度也相当大,用碳纤维作填料时,由于其导热性良好,在很大程度上,克服了混炼过程的生热问题和粘辊问题,并为氟橡胶作高速油封制件提供了可能性。
23型氟橡胶常采用1.5~3份的过氧化二苯甲酰作硫化剂,主要用于耐酸制品。由于炭黑对带有酰基基团的过氧化物有阻化作用,故能妨碍硫化反应,使硫化胶的物理机械性能低于以白炭黑为填料者,因此23型氟橡胶很少采用炭黑为填料。当使用沉淀法白炭和气相法白炭黑为填料时,硫化胶的室温抗张强度及硬度*高,但气相法白炭黑耐长期热老性能不佳。在200℃下长期老化后抗张强度保持*好的是氟化钙和二氧化钛,但氟化钙耐酸性能差,故常用沉淀法白炭黑和二氧化钛为填料,其用量为沉淀法白炭黑5~15份或二氧化钛20~30份。
3、操作体系
一般的增塑物质不能适用于氟橡胶,因为它们不仅会使硫化胶的耐热性和化学稳定性变差,而且在二段高温硫化过程中增塑物质往往会被蒸出,当含量较大时造成硫化制品严重收缩变形甚至起泡,故对增塑物质的要求甚高,对26型氟橡胶较好的软化剂为高粘度氟硅油或高粘度氟硅油与酚醛树脂的组合,它们可以降低硫化胶的硬度而对硫化胶的耐热、耐油、耐溶剂等性能影响很小。采取并用少量低分子氟橡胶的方法可以改善混炼和模压性能,并对硫化胶的耐热性能无明显影响。在23型氟橡胶中加入3~5份低分子量的聚三氟氯乙烯(氟蜡)为软化剂,可以降低胶料的粘度,改善混炼、压出、压延等工艺性能,同时对硫化胶的室温强度,200℃长期老化以及耐硝酸,耐油等性能均无明显影响。
4、氯醇橡胶的耐热性
氯醇橡胶的分子链高度饱和,因此其耐热性较好。其耐热性比丁腈橡胶高。在共聚氯醇橡胶(HCO)中,随环氧乙烷含量增加,共聚氯醇橡胶的耐热性降低,在以环氧氯丙烷、环氧乙烷和烯丙基缩水甘油醚三元共聚的氯醇橡胶中,随烯丙基缩水甘抽醚含重增加,共聚胶的耐热性提。
5、丙烯酸酯橡胶的耐热性
丙烯酸酯橡胶是由丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯与少量2-氯乙基乙烯基醚或丙烯腈共聚而制得的橡胶。其耐热性高于丁腈橡胶,低于氟橡胶,长期(1000h)使用温度为170℃,短时间(70h)使用温度可提高到200℃。在热老化过程中,通常以交联反应占优势,使定伸应力和硬度增加,拉伸强度和扯断伸长降低。但是有些丙烯酸酯橡胶热老化时则产生降解。各种类型的丙烯酸酯橡胶,在150℃下老化70h后差US不大。在200℃下则以Hycar401型丙烯酸乙酯橡胶为基础的硫化胶耐热性好。美国Dupont公司研制的乙烯丙烯酸甲酯橡胶(商品名为Varmc)的耐热性仅次于氟橡胶和硅橡胶。
6、氟橡胶的耐热性
氟橡胶是主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一类橡胶,它具有的耐高温、耐氧化、耐油和耐化学品性,是现代工业不可缺少的耐高温弹性体材料。氟橡胶的品种很多,少有12种,按化学组成分类如下:
(1)含氟烯烃氟橡胶类
偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯三元共聚物、四氟乙烯与丙烯共聚物、偏氟乙烯与五氟丙烯共聚物、偏氟乙烯、四氟乙烯与五氟丙烯三元共聚物
(2)全氟醚橡胶
(3)氟化磷腈橡胶
(4)全氟烷基三嗪橡胶
(5)氟硅橡胶
在氟橡胶中,全氟醚橡胶的耐热性,除全氟三嗪橡胶外,超过其他各种氟橡胶。因为它具有全氟结构,所以耐热性高。全氟醚橡胶在316℃下仍具有工作能力,在260℃空气中数千小时,在288℃下数百小时后仍能保持良好的强伸性能。
7、硅橡胶的耐热性
硅橡胶是橡胶中耐热等级高的一种橡胶,硅橡胶在空气中热老化时,发生交联,其扯断伸长率降低的程度比拉伸强度的降低程度大得多。硅橡胶耐干热空气老化性能,但不耐湿热老化。当空气中或试样中含有过量的水分时,硫化胶会发生强烈的降解。硅橡胶在315℃下老化24h后,硫化胶的强度基本不变, 而当湿度为180g/m2时,试样则被损坏。此外硅橡胶在空气不流通的密闭老化条件下也会发生强烈降解,使性能恶化。硅橡胶的耐热性主要取决于它的分子结构:甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶,长期使用的高温度为250℃;而乙基硅橡胶,长期使用的高温度不超过200℃,。随硅橡胶中苯基含量增加,耐热性提高。例如亚苯基硅橡胶、亚苯醚基硅橡胶耐高温达300℃以上。在硅橡胶中,硼硅橡胶的耐热性好。这种硅橡胶可在400℃下长期工作,在420℃到480℃下可连续工作几小时。
8、耐热的丁腈橡胶新品种
氢化丁腈橡胶(HNBR)由于丁腈橡胶具有较好的耐油性和综合性能,所以它一直是耐油橡胶制品是密封制品中用量大的一种橡胶。但是丁腈橡胶属于二烯烃类橡胶,其分子链上的双键多、不饱和度高,因此对热和氧的稳定性差。一般丁腈橡胶的耐热性不高,长期使用温度为100℃;即使用过氧化物硫化的丁腈橡胶,其长期使用温度也只能在120℃,很难达到150℃。而氢化丁腈橡胶的耐热程度可达175℃,优于丁基橡胶和乙丙橡胶,介于丙烯酸酯橡胶和氟橡胶之间。
聚稳丁腈橡胶聚稳丁腈橡胶是丁二烯、丙烯腈与聚合型防老剂通过乳液聚合而制得一种丁腈橡胶。聚合型防老剂在聚合时能进入二烯烃的主链并与其反应成为聚合物分子的一部分。因为防老剂已经与聚合物结合在一起,所以不会因油、溶剂和热的作用而产生抽出、挥发、迁移等防老剂损耗的问题,从而改善了丁腈橡胶的耐热性,延长了使用寿命。由于结合性防老剂的作用,使其具有的耐老化性能,在有些场合可以代替氯醇橡胶和丙烯酸酯橡胶使用。与普通丁腈橡胶相比,更适用于耐老化性强的制品中。
丁腈酯橡胶由丁二烯、丙烯腈和丙烯酸酯在乳液中共聚合而得到的三元共聚物。丁腈酯橡胶具有良好的耐热性,配方、工艺与普通丁腈橡胶相似。可在煤油中于.-60到+160℃范围内长期使用,改善了丁腈橡胶的耐热性和耐寒性。
丁腈橡胶与三元乙丙橡胶共混由于EPDM的不饱和度很低,因而具有良好的耐热老化和臭氧老化性能。为改善含有大量双键的二烯类橡胶———丁腈橡胶的耐老化性能,使其与EPDM共混。但由于两者相容性不好,共硫化性很差,导致硫化胶的力学性能下降。为解决这一问题,人们进行了大量的研究工作,其中用马来酸酐(MA)接枝三元乙丙橡胶,然后再用接枝改性后的三元乙丙橡胶与丁腈橡胶共混,明显地改善了共混物耐热性和其他物理性能。
丁腈橡胶与氟橡胶共混近年来,为了提高丁腈橡胶的耐热性、耐酸性汽油和耐加醇汽油的性能,对丁腈橡胶* 氟橡胶共混进行了试验研究。选用超高丙烯腈含量(丙烯腈含量48)、门尼粘度较高的丁腈橡胶(例如JSR的T404)与门尼粘度较低的氟橡胶(例如VitonB-50)共混,得到的共混物是个丁腈橡胶/氟橡胶的非均相混合体系。为了降低材料成本,应尽可减少氟橡胶的配比,而又能形成氟橡胶连续相。通常可采用在共混物中添加增容剂的方法来解决。研究结果表明,在此共混体系中,使用乙烯基丙烯酸酯弹性体(Wamac)作增容剂可改善丁腈橡胶与氟橡胶的相容性。
耐热橡胶硫化体系
在设计耐热橡胶配方时,硫化体系的选择很重要。不同的硫化体系,形成不同的交联键,从而造成不同的硫化胶网络类型。
(1)—C—C—(过氧化物交联);
(2)单硫键—C—S—C—(低硫+高促+金属氧化物);
(3)二硫键—C—S—S—C—(低硫+高促+金属氧化物);
(4)多硫键—C—Sx—C—(高硫+促进剂+金属氧化物);
(5)多硫键+离子键(高硫+促进剂+金属氧化物)
各种交联键的键能和吸氧速度不同。键能愈大则硫化胶的耐热性愈好,吸氧速度越慢,硫化胶的耐热氧老化性能越好。
在常用的硫化体系中,过氧化物硫化体系的耐热性好。过氧化物在不同类型的橡胶中,脱氢反应中所需要的能量也不同。即使过氧化物自由基所赋予的能量相同,但交联密度也会有所不同。一般说来,硅橡胶、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、乙烯—醋酸乙烯酯共聚物(EVA)氯化聚乙烯和聚氨酯橡胶,都可以用过氧化物充分硫化。过氧化物也可使丁腈橡胶达到满意的硫化,但过氧化物硫化天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶时则有问题;而丁基橡胶非但不能用过氧化物硫化,反会被过氧化物所分解。
单独使用过氧化物硫化三元乙丙橡胶时,存在交联密度低、热撕裂强度低、硫化返原等问题。因此用过氧化物硫化三元乙丙橡胶时,要避免单独使用有机过氧化物,好是用某些共交联剂或活性剂并用。例如加入少量硫黄能提高过氧化物硫化胶的力学性能,但其耐热性有所降低。而用其他共交联剂代替硫黄时,其耐热性不降低;这类共交联剂硼双马来酰亚胺、三烯丙基氰尿酸酯、对苯醌二肟、三烯丙基柠檬酸酯、六亚甲基二胺、TMTD等。例如使用对苯醌二肟作为三元乙丙橡胶过氧化物硫化的共交联剂时,只要配合0.2到1质量份,其硫化胶的耐热性就显著提高。
以往氯磺化聚乙烯橡胶用过氧化物硫化比较困难,很难得到交联密度高的硫化胶。如今采用三烯丙基氰尿酸酯或甲基丙烯酸酯或双马来酰亚胺作共交联剂,再并用少量EVA,就可达到有效的交联,制造出耐热性优良的氯磺化聚乙烯硫化胶,其耐热性能比通用硫化体系有明显的提高。从耐热性的角度讲,氯化聚乙烯,采用过氧化物和二烯丙基氰尿酸酯并用的耐热配合后,可以得到比氯磺化聚乙烯(以促进剂硫化)优良的耐热性。
有机硅改性的乙丙橡胶(SEP)用过氧化物硫化时,比促进剂硫化时的耐热性提高
10℃,比未改性的三元乙丙橡胶耐热性提高20℃。
用过氧化物硫化的丁腈橡胶,其耐热性优于有效硫化体系、半有效硫化体系和传统硫化体系。但不如用镉镁硫化体系硫化的丁腈橡胶。因为用过氧化物硫化丁腈橡胶时,虽然硫化胶的耐降解性,但在空气中长时间热老化时会发生交联。而用镉镁硫化体系硫化的丁腈橡胶,不生成热老化时能使橡胶交联的硫化副产物,因此能显著提高丁腈橡胶的耐热性。镉镁硫化体系的组成如下:氧化镉2到5质量份;氧化镁5质量份;二乙基二硫代氨基甲酸镉2.5质量份;促进剂DM 1,质量份。有资料报道,镉镁硫化体系对含稳定剂的特制丁腈橡胶有效。也有文献报道,含促进剂TMTD、DM、二硫代吗啡啉和抗氧剂4020各2份的丁腈橡胶的耐热性,比用过氧化物和镉镁硫化体系还好。
氯化丁基橡胶用硫黄硫化时,耐热性不好。用亚乙基硫脲硫化时,耐热性好,但因其有毒性,所以耐热性氯化丁基橡胶常用氧化锌、促进剂丁TMTD和DM4硫化;也可采用树脂硫化。不同硫化体系对氯化丁基橡胶耐热性的影响见表
丙烯酸酯橡胶可分为氯原子型、环氧基型、羧基型三大类,要根据各个类别来选择耐热的硫化体系。见表:
氯醇橡胶分子结构中没有双键,不能用硫黄或过氧化物硫化体系硫化。其硫化剂使
用金属氧化物或金属盐(氧化锌、氧化铅、碱式碳酸铅、碱式邻苯二酸铅),同时并用促进剂。使用氧化铅+ 亚乙基硫脲硫化体系时,耐热性较好。使用亚磷酸二铅或邻苯二甲酸二铅时,耐热性比氧化铅好。
氟橡胶用二元酚+ 苄基三苯基氯化磷或二元酚佃丁基氢氧化铵硫化时,其耐热性优于多胺交联的氟橡胶。采用过氧化物硫化时,并用共交联剂,如TATM(三烯丙基异氰
脲酸酯),这样可使氟橡胶的耐湿热性能提高。使用双酚A之类的芳香族二醇作为交联剂与季铵盐之类的助剂并用,进行多元醇交联,可以形成醚键,故耐热性优良。
填充体系对耐热的影响
一般无机填料比炭黑有的耐热性,在无机填料中对耐热配合比较适用的有白炭黑、活性氧化锌、氧化镁、氧化铝和硅酸盐。例如:在丁腈橡胶中,炭黑的粒径越小,硫化胶的耐热性越低;白炭黑则可提高其耐热性;氧镁和氧化铝对提高丁腈橡胶的耐热性有一定的效果。具有酸性基团的过氧化物,如过氧化二苯甲酰等,它们对酸性填料是不敏感的,而对那些没有酸性基团的过氧化物,如过氧化二异丙苯等,则有强烈影响,会妨碍硫化反应。酸性填料对烷基过氧化物(二叔丁基过氧化物等)的影响,要比芳香族过氧化物(过氧化二异丙苯等)小。碱性填料对含有酸性基团的过氧化物影响较大,也会使过氧化物分解。炭黑对过氧化苯甲酰的硫化有不良影响。炉法炭黑对过氧化二异丙苯几乎没有影响,而槽法炭黑因呈酸性而妨碍其硫化。
硅系填充剂一般呈酸性、会妨碍过氧化二异丙苯硫化,但对二叔丁基过氧化物没有什么影响。
软化剂对耐热的影响
一般软化剂的分子量较低,在高温下容易挥发或迁移渗出,导致硫化胶硬度增加、伸长率降低。所以耐热橡胶配方中应选用高温下热稳定性好,不易挥发的品种,例如高闪点的石油系油类,分子量大软化点高的聚酯类增塑剂、以及某些低分子量的齐聚物如液体橡胶等。耐热的丁腈橡胶好使用古马隆树脂、苯乙烯—茚树脂、聚酯和液态丁腈橡胶作软化剂。氯磺化聚乙烯橡胶可以采用酯类、芳烃油和氯化石蜡。以氯化石蜡为软化剂时耐热性较好。对于耐热的丁基橡胶,建议使用古马隆树脂的用量不超过5质量份,也可以使用10至20质量份凡士林或石蜡油、矿质橡胶和石油沥青树脂。乙丙橡胶通常采用环烷油和石蜡油作软化剂。