氟橡胶的加工与应用
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, 它具有特别优异的性能。这里要讨论的是氟 -26 或氟 -246 (即 (VITON) 维通型氟橡胶) , 它是偏氟乙烯 2F、六氟丙烯 6F 的二元和三元(第三单体为四氟乙烯 4F)共聚物。其用量占世界氟橡胶总消耗量的 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%。
(VITON) 维通型氟橡胶的高速发展,主要是他具有最好的综合性能,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绝对优势的地位。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。
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,是目前现有橡胶中最好的。 F26-41 氟橡胶在 200~250℃下可长期工作,在 300℃也可短期工作, F246 的耐热性能比 F26 好一点。
氟橡胶的耐热性
试验温度℃ 时间(小时)
204 10000 以上
232 3000
260 1000
288 240
316 48
在耐老化方面,氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶
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
(橡胶在该温度下,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。
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
氟橡胶具有卓越的耐腐蚀性能。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
)压缩永久变形性能
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 60~7 0 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。
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。 如美国军用标....
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