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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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氟橡胶(FKM)是一种高性能的合成橡胶,由于其的化学结构和的性能,在许多领域中得到了广泛的应用。本文将详细介绍氟橡胶的化学结构、性能特点、生产工艺及应用领域等方面的知识。
一、化学结构
氟橡胶是由偏二氟乙烯(VDF)、四氟乙烯(TFE)以及少量第三单体(如六氟丙烯)共聚而成的合成橡胶。其化学结构式为:[CF2=CF-CF2-CF=CF2]n,其中第三单体的引入使得氟橡胶具有更加的性能。
二、性能特点
1.高度耐高温性能:氟橡胶具有很高的热稳定性,可以在高温下长期使用,具有良好的耐热性能。
2.优良的耐化学腐蚀性能:氟橡胶对大多数化学物质具有很好的抵抗力,可以用于制造与强腐蚀性介质接触的密封件。
3.良好的机械强度和耐磨性:氟橡胶具有较高的弹性模量和硬度,因此具有较好的机械强度和耐磨性。
4.良好的电缘性能:氟橡胶具有较高的缘电阻和介电常数,适用于制造电线缘层和电子元件的密封材料。
5.耐气候老化性能:氟橡胶对紫外线、臭氧等具有很高的稳定性,可用于户外长期使用。
三、生产工艺
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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。