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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。
环保法规对配方发展的影响
随着REACH法规对全氟辛酸(PFOA)的限制,传统含氟表面活性剂逐渐被C6短链替代物取代。无溶剂型水性氟橡胶胶水的VOCs含量<50g/L,但干燥时间延长2-3倍。欧盟ELV指令要求胶水重金属含量<100ppm,促使配方中取消铅系硫化剂。生物基增粘树脂(如松香衍生物)替代石油基产品可使碳足迹降低30%。这些环保改进虽增加成本15-20%,但符合汽车、医疗等行业对材料可持续性的严格要求。
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1.2、单胺、二胺及其衍生物体系
单胺、二胺及其衍生物体系是继过氧化苯甲酰后早用于Viton型氟橡胶的硫化剂,以亲核离子加成反应机理形成硫化胶,其C-N键具有较好的稳定性。对于双组分型氟橡胶密封剂(腻子),采用一元胺或多元胺作室温硫化剂,常用的是六亚甲基二胺或三亚乙基四胺,使用三亚乙基四胺效果,硫化速度快,但在普通氟橡胶不能单用。对于单组分氟橡胶密封剂,采用酮胺类室温硫化剂。己二胺氨基甲酸盐硫化氟橡胶压缩永久变形大,一般用于胶布制品。N,N'-双水杨叉1,2-丙二胺单用情况较少,用量过大引起氟橡胶热老化性能下降。N,N'-双肉桂叉-1,6-己二胺适用范围广,为氟橡胶常用硫化剂,压缩永久变形中等,模压制品外观好。N,N'-双呋喃甲叉-1,6-己二胺与N,N'-双肉桂叉-1,-己二胺性能相同,但硫化速度较慢。双(4-氨基环己基)甲烷氨基甲酸盐用于246型氟橡胶中,国内未获应用。对苯二胺硫化氟橡胶可制得低压缩永久变形胶料,单用时定型硫化温度高,时间长,二段制品起泡,与三亚乙基四胺并用可得制品胶料。乙二胺氨基甲酸盐用于高黏度氟橡胶的加工。
1.3、二元酚和促进剂并用体系
20世纪60年代初期,美国对以二元酚作Viton型氟橡胶的硫化剂开展研究。起初,选定对苯二酚和2-十二烷基-1,1,3,3-四甲基胍的硫化体系,混炼胶的焦烧性和硫化胶的高温压缩永久变形都有较明显的改进。以后,双酚AF和季胺盐(或季磷盐)促进剂的硫化系,与活性氧化镁和氢氧化钙并用,组成了氟橡胶的低压缩永久变形的硫化体系。双酚A硫化氟橡胶可得低压缩永久变形胶料,硫化速度较双酚AF为迟。双酚A二钾盐适宜作压出制品硫化剂,压出的半成品表面光滑,缩性小,可用直接蒸汽硫化,但硫化胶耐热性较差。
2、酸接受剂
酸接受剂亦称吸酸剂或缚酸剂,是能有效地中和氟橡胶硫化过程中析出氟化氢的一类物质。酸接受剂还能提高氟橡胶交联密度,并赋予硫化胶较好的热稳定性,又被称作活化剂或热稳定剂。酸接受剂主要是金属氧化物及某些盐类,碱性越强所得硫化胶的交联密度愈高,表现为拉伸强度较高、伸长率和压缩永久变形较小;同时碱性越强,加工性愈差(易焦烧)。
常用酸接受剂为氧化镁和氧化锌。应用氧化锌时,往往和二碱式亚磷酸铅等量并用于耐水性胶料。氧化镁用于高耐热、无耐酸要求胶料。氧化铅常用于耐酸胶料。氧化钙或氧化钙与氧化镁并用作低压缩变形胶料酸接受剂。氢氧化钙和活性氧化镁并用,在VitonE-60c中是主要吸酸剂,用于双酚AF与苄基三苯基氯化磷硫化系统胶料制得低压缩永久变形的硫化胶。
3、补强体系
氟橡胶属于自补强型橡胶,本身强度高,补强填充剂主要用于改进工艺性能,降低成本和提高制品的硬度、耐热性和压缩永久变形性等。氟橡胶常用的补强填充剂主要有炭黑、浅填料和新型填料。
3.1、炭黑
中粒子热裂法炭黑、快压出炉黑、高耐磨炉黑和喷雾炭黑对胺类硫化剂有促进作用,使胶料混炼、压出和模压的性能较好,用量少于30份;否则对胶料硬度、耐高低温和压缩永久变形性能带来不利影响。Austriw炭黑(以沥青为原料制成),可改进胶料工艺性能与压缩永久变形性能。
3.2、浅填料
3.3、新型填料
碳纤维和硅酸镁纤维(针状滑石粉)是用于氟橡胶的新型填料,均能提高氟橡胶的高温强度和耐热老化性能,但在工艺性能方面较中粒子热裂法炭黑稍差。应用硅酸镁纤维或碳纤维和喷雾炭黑并用,可获得较好的效果。
补强效果好的碳纤维是在惰性气体保护或减压条件下,由人造丝经1100℃高温炭化而得到的产品。商品牌号如CarbonWool3BI(美国)、а型和б型(前苏联)碳纤维。填充碳纤维的另一重要作用是提高硫化胶的导热性,使氟橡胶密封制品与金属接触处的摩擦生热及时导出,从而降低接触处的温度,为以氟橡胶制造高速(线速20~30m/s或转速15000~20000r/min)油封提供了可能性。
4、增塑剂
氟橡胶配方中一般很少使用增塑剂。增塑剂会使硫化胶的耐热性和化学稳定性变差,在二段高温硫化时往往挥发逸出,造成制品失重大、收缩变形或起泡。为改善工艺性能,采取并用少量低分子量氟橡胶的办法。如分子量20万的26型氟橡胶中,加入10~20份分子量10万的26型氟橡胶,得到混炼和模压性能好的胶料,对硫化胶的耐热性无明显的影响。对收缩要求不严的氟橡胶产品,可用癸二酸二辛酯、磷酸三辛酯及高沸点聚酯等增塑剂。用量较少(5份)时,对硫化胶性能影响不大。23型氟橡胶可选用邻苯二甲酸二丁酯、氟蜡(低分子量聚三氟氯乙烯)和聚异丁烯等作增塑剂(用量3~5份),其中以氟蜡(价格较贵)为好。选用低分子量聚乙烯(1~3份),可为氟橡胶的压延、压出提供良好的工艺性,因用量少,不会影响原有胶料的物理机械性能。羧基亚硝基氟橡胶常用含氟全醚和卤代烃油作增塑剂。低粘度的羟基硅油和二甲基硅氧烷可软化增塑氟硅橡胶。
5、防焦剂
现代橡胶工业的高温高速机械加工工艺和硫化体系,焦烧和提高生产效率的矛盾愈发尖锐,焦烧就需借助于防焦剂。防焦剂亦称硫化延缓剂,通常用量0.5~1份,甚至更低(0.1份左右)。可供选用的氟橡胶防焦剂有苯甲酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、乙酰水杨酸、乙酸钠、三氯蜜胺、N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(CTP)、N-三氯甲基硫代-N-苯基苯磺酰胺、六异丙基硫代三聚氰胺、N-(吗啉基硫代)邻苯二甲酰亚胺等。CTP具有良好的防焦效果,一般用量0.1~0.3份,对有轻微焦烧的胶料有复原作用。N-三氯甲基硫代-N-苯基苯磺酰胺防焦效果不及CTP,但价格低廉。六异丙基硫代三聚氰胺的防焦效果强,据称为CTP的3~6倍。N-(吗啉基硫代)邻苯二甲酰亚胺能延长焦烧时间,提高加工性。
6、溶剂及其他
用氟橡胶制造纯胶薄膜、胶布制品(燃料箱垫片、防护衣等)、布类胶管及胶粘剂时均要使用胶浆。制造氟橡胶胶浆一般是将混炼胶溶解于有机溶剂中(VitonLD242采用胶乳)。低分子酮类和酯类是优良的溶剂,包括丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯及二甲基甲酰胺等。常用的是甲乙酮和乙酸乙酯。胶浆粘度采用混合溶剂(主溶剂为优良溶剂,副溶剂为不良溶剂或非溶剂)和加入稀释剂(低分子脂肪烃、芳香烃和醇类等)的方法来进行调节。
氟橡胶脱模时,为消除黏模,可采用少量硬脂酸锌、硬脂酸钠、加珞巴蜡、肥皂水或硅油的二甲苯溶液(5%~10%)作脱模剂。使用硅油时,用量要尽可能少,涂硅油后还需用绸布揩擦,否则会影响表面质量和耐热性。
7、结束语
氟橡胶品种多,制品性能。经过几十年的改进,新型氟橡胶品种和配合助剂不断出现,改善了其工艺性和其他的不足,在军用、民用工业领域中得到日益增多的应用。
开姆洛克607橡胶金属热硫化粘合剂 原厂胶水 热熔胶
开姆洛克—特种弹性体与多种基材胶粘剂
一、 用途:未硫化氟橡胶等特种弹性体与金属等多种基材热硫化型胶粘剂。
二、特点:
1、 适用性广,能将多种未硫化弹性体与多种基材通过热硫化粘合。弹性体有:氟橡胶、某些聚丙烯酸酯和硅橡胶、混炼型聚氨酯等。基材有:金属、玻璃、塑料和多种织物纤维。
2、 单组份、单涂层,工艺简便。
3、 CH607所产生的粘合力能耐水、盐雾、化学品、油脂、溶剂及其它苛刻环境。耐温可达260℃。
4、 在许多情况下,经试验可用甲醇或乙醇稀释至500%~1000%,使用效果良好。
三、性能:
组 份:合成有机硅混合物与甲醇的溶液
颜 :无
含 固 量:6.25~6.75%
比 重:0.82~0.85
闪 点:9.4℃
稀 释 剂:甲醇或乙醇
储 存 期:未开启容器(25℃) 24个月
四、工艺:
☆ 表面处理:机械处理(喷砂)后脱脂,或化学处理。
☆ 稀 释:可不经稀释直接涂胶。若实际操作需要,亦可以前述稀释剂进行适量稀释。 稀释量高可达500%~1000%。
☆ 涂 胶:用刷涂法或浸渍法将CH607均匀涂覆于基材表面。
☆ 干 燥:室温至少干燥30分钟,或高温104℃,5~15分钟。
☆ 停 放:根据需要可在干燥后立即硫化,亦可停放2天内硫化,但要避免污染。
☆ 硫 化:
一段硫化:温度与时间按被粘胶料所需。
二段硫化:起始温度应比一段温度低10℃,由此逐步升温。经过至少2~3小时至所需的高温度。高二段硫化温度一般不宜超过218℃。
注 意:经一段硫化后的粘接效果尚未达到佳,在硫化温度较低和时间较短时尤其如此。故在一段和二段硫化之间操作时应小心。
五、注意事项:
1.应贮存于干燥阴凉处,远离热源与明火。
2.溶剂易挥发,使用完毕请将容器盖紧。
3.溶剂蒸汽有害,工作场所防火通风,长期吸入或长期皮肤接触。
六、本产品系洛德公司(LORD Corp.)技术并生产。上海洛德化学有限公司提供技术咨询和销售。
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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)