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氟橡胶的加工与应用(一)

日期:2024-08-28 03:59
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摘要: 1. 前言 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,所以它具有特别优异的性能。这里要讨论的是氟-26或氟-246(即维通型氟橡胶),它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元(第三单体为四氟乙烯)共聚物。其用量占**氟橡胶总消耗量的90%以上。氟橡胶自1956年由美国杜邦公司的试验装置投产后,1958年即建成1800吨/年规模生产装置以来,它的发展十分迅速。60年代中后期,年递增为20%-30%,70年代的增长率为10%,踏进80年代仍保持7%-8%的增长速度,而且这种趋势一直保持下来。氟橡胶大量用于特殊密封制品的...

  1. 前言

    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,所以它具有特别优异的性能。这里要讨论的是氟-26或氟-246(即维通型氟橡胶),它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元(第三单体为四氟乙烯)共聚物。其用量占**氟橡胶总消耗量的90%以上。氟橡胶自1956年由美国杜邦公司的试验装置投产后,1958年即建成1800吨/年规模生产装置以来,它的发展十分迅速。60年代中后期,年递增为20%-30%,70年代的增长率为10%,踏进80年代仍保持7%-8%的增长速度,而且这种趋势一直保持下来。氟橡胶大量用于特殊密封制品的生产。据报道,美国50%的氟橡胶用于橡胶密封制品;日本的应用比例更大,高达80%。

    维通型氟橡胶的高速发展,主要是他具有*好的综合性能,包括它具有较好的力学强度、热稳定性好,耐介质性能特别优异,而且加工生产工艺方便、成本较低,因此,它在氟弹性体中占有**优势的地位。已广泛用于航天、航空、交通、石油、机械、冶金、化工等工业部门,并在各个领域取得较好的经济效益和社会效益。

    2. 氟橡胶的主要性能

    (1)常态下的力学性能

    26型氟橡胶一般的配合强度10-20Mpa;伸长率150-300%;撕裂强度在20-40KN/m之间,但是它的弹性较差。

    氟橡胶的摩擦系数(0.8),较丁腈橡胶的摩擦系数(0.9~1.5)小。

    (2)耐高温性能

    氟橡胶和硅橡胶的耐高温性能,是目前现有橡胶中*好的。F26-41氟橡胶在200~250℃下可长期工作,在300℃也可短期工作(见表1),F246的耐热性能比F26好一点。

表1.氟橡胶的耐热性

 

试验温度℃

 

时间(小时)

 

204

232

 

    10000以上 

3000

 

260

 

1000

 

288

 

240

 

316

 

4 8

    在耐老化方面,氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶(见表2)

表.2各种橡胶的耐热老化性*

 

橡胶种类

 

具有工作能力的极限温度℃

 

氟 橡 胶

 

320

 

硅 橡 胶

 

320

 

丁腈橡胶

 

180

 

天然橡胶

 

130

    *橡胶在该浓度下,经过24~26小时老化后,拉伸强度≥7MPa;伸长率≥100%的称为具有工作能力。

氟橡胶拉伸强度和硬度随温度升高而明显下降。拉伸强度和硬度的变化特点是:在150℃以下,随温度升高而迅速降低;在150~260℃之间,随温度升高下降缓慢(见表3)。

表3.氟橡胶在不同温度下的性能变化

 

性能

 

24℃

 

150℃

 

204℃

 

拉伸强度  MPa

 

16.8

 

3.4

 

2.0

 

伸长率   100%

 

330

 

120

 

80

 

  硬度  (邵氏A)

 

75

 

65

 

63

    基于以上情况,在高温条件下使用的氟橡胶密封件,应避免非装配应力的作用,以免造成高温下早期损坏。

    (3)耐腐蚀性能

    氟橡胶具有**的耐腐蚀性能。它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性优异。对大部分无机酸、碳氢化合物、苯和甲苯有良好的抗蚀性。仅仅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺类化合物。

    (4)耐热水和过热蒸汽的性能

    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,过氧化物硫化的氟橡胶优于胺类和酚类硫化体系的胶料。应该说,氟橡胶的耐热水和过热蒸汽性能一般,它不如乙丙橡胶,在180℃×24h的过热水浸泡后体积变化不超过10%,物理性能没有太大的变化。

    (5)压缩长久变形性能

    氟橡胶用于高温下的密封中,压缩变形是它的关键性能。维通型氟橡胶所以得到极其广泛的应用,是与它的压缩变形的改进分不开的。美国杜邦公司从60~70年代致力于提高氟橡胶压缩变形的抗耐性,并取得显著的效果。表4是杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进。

表4. 杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进

 

年度

 

204℃×70h

 

1964

 

>80

 

1968

 

60

 

1969

 

50

 

1970

 

30

 

1973

 

13

    (6)耐低温性能

    氟橡胶的耐低温性能一般,它能保持弹性的极限温度为-15~-20℃。随着温度的降低,它的拉伸强度变大,在低温下显得强韧的。在测2mm厚的标准试样时,它的脆性温度在-30℃左右;厚度1.87mm时为-45℃;厚度0.63mm时为-53℃;厚度0.25mm时为-69℃。一般氟橡胶的使用温度可略低于脆性温度。如美国**标准MIL-25879D中规定使用温度为-40~205℃。国外对氟橡胶在航空发动机中使用温度极限为-35℃。

    (7)耐气候老化和耐臭氧性

    VitonA自然存放10年之后的性能仍然是令人满意的。在臭氧浓度为0.01%的空气中,经45天作用没有明显龟裂。它的耐气候老化和耐臭氧性是令人满意的。

    (8)电性能

    氟橡胶的电绝缘性能不是太好,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,其绝缘电阻下降35000倍。

    (9)气透性

    氟橡胶的气体溶解度比较大,其扩散速度比较小,总的气透性很小。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。如配合适中,氟橡胶可解决10-7Pa真空密封。

    (10)耐燃性

    氟橡胶遇火能燃烧,离火即自熄。

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