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氟橡膠的加工與應用(一)

日期:2024-08-30 14:03
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摘要: 1. 前言 氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的一種高分子彈性體,所以它具有特彆優異的性能。這裡要討論的是氟-26或氟-246(即維通型氟橡膠),它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元(第三單體為四氟乙烯)共聚物。其用量占世界氟橡膠總消耗量的90%以上。氟橡膠自1956年由美國杜邦公司的試驗裝置投產後,1958年即建成1800噸/年規模生產裝置以來,它的發展十分迅速。60年代中後期,年遞增為20%-30%,70年代的增長率為10%,踏進80年代仍保持7%-8%的增長速度,而且這種趨勢一直保持下來。氟橡膠大量用於特殊密封製品的...

  1. 前言

    氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的一種高分子彈性體,所以它具有特彆優異的性能。這裡要討論的是氟-26或氟-246(即維通型氟橡膠),它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元(第三單體為四氟乙烯)共聚物。其用量占世界氟橡膠總消耗量的90%以上。氟橡膠自1956年由美國杜邦公司的試驗裝置投產後,1958年即建成1800噸/年規模生產裝置以來,它的發展十分迅速。60年代中後期,年遞增為20%-30%,70年代的增長率為10%,踏進80年代仍保持7%-8%的增長速度,而且這種趨勢一直保持下來。氟橡膠大量用於特殊密封製品的生產。據報道,美國50%的氟橡膠用於橡膠密封製品;日本的應用比例更大,高達80%。

    維通型氟橡膠的高速發展,主要是他具有*好的綜合性能,包括它具有較好的力學強度、熱穩定性好,耐介質性能特彆優異,而且加工生產工藝方便、成本較低,因此,它在氟彈性體中占有**優勢的地位。已廣泛用於航天、航空、交通、石油、機械、冶金、化工等工業部門,並在各個領域取得較好的經濟效益和社會效益。

    2. 氟橡膠的主要性能

    (1)常態下的力學性能

    26型氟橡膠一般的配合強度10-20Mpa;伸長率150-300%;撕裂強度在20-40KN/m之間,但是它的彈性較差。

    氟橡膠的摩擦係數(0.8),較丁腈橡膠的摩擦係數(0.9~1.5)小。

    (2)耐高溫性能

    氟橡膠和矽橡膠的耐高溫性能,是目前現有橡膠中*好的。F26-41氟橡膠在200~250℃下可長期工作,在300℃也可短期工作(見表1),F246的耐熱性能比F26好一點。

表1.氟橡膠的耐熱性

 

試驗溫度℃

 

時間(小時)

 

204

232

 

    10000以上 

3000

 

260

 

1000

 

288

 

240

 

316

 

4 8

    在耐老化方麵,氟橡膠和矽橡膠優於其它品種的橡膠(見表2)

表.2各種橡膠的耐熱老化性*

 

橡膠種類

 

具有工作能力的極限溫度℃

 

氟 橡 膠

 

320

 

矽 橡 膠

 

320

 

丁腈橡膠

 

180

 

天然橡膠

 

130

    *橡膠在該濃度下,經過24~26小時老化後,拉伸強度≥7MPa;伸長率≥100%的稱為具有工作能力。

氟橡膠拉伸強度和硬度隨溫度升高而明顯下降。拉伸強度和硬度的變化特點是:在150℃以下,隨溫度升高而迅速降低;在150~260℃之間,隨溫度升高下降緩慢(見表3)。

表3.氟橡膠在不同溫度下的性能變化

 

性能

 

24℃

 

150℃

 

204℃

 

拉伸強度  MPa

 

16.8

 

3.4

 

2.0

 

伸長率   100%

 

330

 

120

 

80

 

  硬度  (邵氏A)

 

75

 

65

 

63

    基於以上情況,在高溫條件下使用的氟橡膠密封件,應避免非裝配應力的作用,以免造成高溫下早期損壞。

    (3)耐腐蝕性能

    氟橡膠具有**的耐腐蝕性能。它對有機液體、不同燃料油和潤滑油的穩定性優異。對大部分無機酸、碳氫化合物、苯和甲苯有良好的抗蝕性。僅僅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺類化合物。

    (4)耐熱水和過熱蒸汽的性能

    橡膠對熱水作用的穩定性,不僅取決於本體材料,而且決定於膠料的配合。對氟橡膠來說,過氧化物硫化的氟橡膠優於胺類和酚類硫化體係的膠料。應該說,氟橡膠的耐熱水和過熱蒸汽性能一般,它不如乙丙橡膠,在180℃×24h的過熱水浸泡後體積變化不超過10%,物理性能冇有太大的變化。

    (5)壓縮長久變形性能

    氟橡膠用於高溫下的密封中,壓縮變形是它的關鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應用,是與它的壓縮變形的改進分不開的。美國杜邦公司從60~70年代致力於提高氟橡膠壓縮變形的抗耐性,並取得顯著的效果。表4是杜邦公司氟橡膠壓縮變形的改進。

表4. 杜邦公司氟橡膠壓縮變形的改進

 

年度

 

204℃×70h

 

1964

 

>80

 

1968

 

60

 

1969

 

50

 

1970

 

30

 

1973

 

13

    (6)耐低溫性能

    氟橡膠的耐低溫性能一般,它能保持彈性的極限溫度為-15~-20℃。隨著溫度的降低,它的拉伸強度變大,在低溫下顯得強韌的。在測2mm厚的標準試樣時,它的脆性溫度在-30℃左右;厚度1.87mm時為-45℃;厚度0.63mm時為-53℃;厚度0.25mm時為-69℃。一般氟橡膠的使用溫度可略低於脆性溫度。如美國**標準MIL-25879D中規定使用溫度為-40~205℃。國外對氟橡膠在航空發動機中使用溫度極限為-35℃。

    (7)耐氣候老化和耐臭氧性

    VitonA自然存放10年之後的性能仍然是令人滿意的。在臭氧濃度為0.01%的空氣中,經45天作用冇有明顯龜裂。它的耐氣候老化和耐臭氧性是令人滿意的。

    (8)電性能

    氟橡膠的電絕緣性能不是太好,隻適於低頻低壓下使用。溫度對它的電性能影響很大,從24℃升到184℃時,其絕緣電阻下降35000倍。

    (9)氣透性

    氟橡膠的氣體溶解度比較大,其擴散速度比較小,總的氣透性很小。在氟橡膠中,填料的加入,充填了橡膠內部的空隙,從而使硫化膠的氣透性變小,這對於真空密封是很有利的。如配合適中,氟橡膠可解決10-7Pa真空密封。

    (10)耐燃性

    氟橡膠遇火能燃燒,離火即自熄。

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