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氟橡胶密封圈材质特点大全
 

氟橡胶密封圈材质特点大全 
    摘要:氟橡胶(fluororubber)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。最早的氟橡胶为1948年美国DuPont公司试制出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其与苯乙烯、丙烯等的共聚体,但性能并不比氯丁橡胶、丁橡胶突出,而且价格昂贵,没有实际工业价值。
 氟橡胶(fluororubber)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。最早的氟橡胶为1948年美国DuPont公司试制出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其与苯乙烯、丙烯等的共聚体,但性能并不比氯丁橡胶、丁橡胶突出,而且价格昂贵,没有实际工业价值。50年代后期,美国Thiokol公司开发了一种低温性好,耐强氧化剂(N2O4)的二元亚硝基氟橡胶,氟橡胶开始进入实际工业应用。此后,随着技术进步,各种新简介  是含有氟原子的合成橡胶,氟橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性,是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技术不可缺少的材料。近年,随着汽车工业对可靠性、安全性等要求的不断提升,氟橡胶在汽车中的用量也迅速增长。

   中国从1958年开始也开发了多种氟橡胶,主要为聚烯烃类氟橡胶,如23型、26型、246型以及亚硝基类氟橡胶;随后又发展了较新品种的四丙氟橡胶、全氟醚橡胶、氟化磷橡胶。这些氟橡胶品种都首先以航空、航天等国防军工配套需要出发,逐步推广应用到民用工业部门。

 类型
   氟橡胶23,国内俗称1号胶,为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。
   氟橡胶26,国内俗称2号胶,杜邦牌号VITONA,为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物,综合性能优于1号胶。
   氟橡胶246,国内俗称3号胶,杜邦牌号VITONB,为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物,氟含量高于26胶,耐溶剂性能好。
   氟橡胶TP,国内俗称四丙胶,旭硝子牌号AFLAS,为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物,耐水蒸汽和耐碱性能优越。
   偏氟醚橡胶,杜邦牌号VITONGLT,为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物,低温性能优异。
   全氟醚橡胶,杜邦牌号KALREZ,低温性能优异,氟含量高,耐溶剂性能优异。
   氟硅橡胶,低温性能优异,具有一定耐溶剂性能。
   氟橡胶生产供应商不止杜邦一家,在中国市场上,进口氟橡胶供应商还有美国3M,日本的大金和欧洲的Solvay。
   我们自己国产的有3F、晨光、东岳等等。
   氟橡胶主要应用于汽车和机动车行业,由于它的耐高温、耐油和耐介质性能优异,主要是做油封和O型圈。

 主要性能
 化学稳定性佳
   氟橡胶具有高度的化学稳定性,是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油,耐无机酸,耐多数的有机、无机溶剂、药品等,仅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似,且更有独特之处,它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好,在室温下98%的HNO3中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。
 耐高温性优异
   氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样,可以说是目前弹性体中最好的。26-41氟胶在250℃下可长期使用,300℃下短期使用;246氟胶耐热比26-41还好。在300℃×100小时空气热老化后的26-41的物性与300℃×100小时热空气老化后246型的性能相当,其扯断伸长率可保持在100%左右,硬度90~95度。246型在350℃热空气老化16小时之后保持良好弹性,在400℃热空气老化110分钟之后保持良好弹性,在400℃热空气老化110分钟之后,含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约1/2~1/3,强度下降1/2左右,仍保持良好的弹性。23-11型氟胶可以在200℃下长期使用,250℃下短期使用。
 耐老化性能好
   氟橡胶具有极好的耐天候老化性能,耐臭氧性能。据报导,DuPont开发的VitonA在自然存放十年之后性能仍然令人满意,在臭氧浓度为0.01%的空气中经45天作用没有明显龟裂。23型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。
 真空性能极佳
   26型氟橡胶具有极好的真空性能。246氟橡胶基本配方的硫化胶真空放气率仅为37×10-6乇升/秒.厘米2。246型氟橡胶已成功应用在10-9乇的真空条件下。
 机械性能优良
   氟橡胶具有优良的物理机械性能。26型氟橡胶一般配合的强力在10~20MPa之间,扯断伸长率在150~350%之间,抗撕裂强度在3~4KN/m之间。23型氟橡胶强力在15.0~25MPa之间,伸长率在200%~600%,抗撕裂强度在2~7MPa之间。一般地,氟橡胶在高温下的压缩永久变形大,但是如果以相同条件比较,如从150℃下的同等时间的压缩永久变形来看,丁和氯丁橡胶均比26型氟胶要大,26型氟橡胶在200℃×24小时下的压缩变形相当于丁橡胶在150℃×24小时的压缩变形。
 电性能较好
   23型氟橡胶的电性能较好,吸湿性比其他弹性体低,可作为较好的电绝缘材料。26型橡胶可在低频低压下使用。
 透气性小
   氟橡胶对气体的溶解度比较大,但扩散速度却比较小,所以总体表现出来的透气性也小。据报导,26型氟橡胶在30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和丁基橡胶、丁橡胶相当,比氯丁胶、天然橡胶要好。
 低温性能不好
   氟橡胶的低温性能不好,这是由于其本身的化学结构所致,如23-11型的Tg>0℃。实际使用的氟橡胶低温性能通常用脆性温度及压缩耐寒系数来表示。胶料的配方以及产品的形状(如厚度)对脆性温度影响都比较大,如配方中填料量增加则脆性温度敏感地变坏,制品的厚度增加,脆性混同度也敏感地变坏。
 耐辐射性能较差
   氟橡胶的耐辐射性能是弹性体中比较差的一种,26型橡胶辐射作用后表现为交联效应,23型氟橡胶则表现为裂解效应。246型氟橡胶在空气中常温辐射在5×107仑的剂量下性能剧烈变化,在1×107仑条件下硬度增加1~3度,强度下降20%以下,伸长率下降30%~50%,所以一般认为246型氟橡胶可以耐1×107仑,极限为5×107仑。
 重点应用
   由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点,已应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪器、机械等工业领域。
 典型应用
   氟橡胶密封件,用于发动机的密封时,可在200℃~250℃下长期工作,在300℃并下短期工作,其工作寿命可与发动机返修寿命相同,达1000~5000飞行小时(时间5~10年);用于化学工业时,可密封无机酸(如140℃下的67%的硫酸、70℃的浓盐酸,并℃下30%的硝酸),有机溶剂(如氯代烃、苯、高芳烃汽油)及其它有机物(如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等);用于深井采油时,可承受149℃和420个大气压的苛刻工作条件;用于过热蒸汽密封件时,可在160~170℃的蒸汽介质中长期工作。在单晶硅的生产中,常用氟橡胶密封件以密封高温(300℃)下的特殊介质—三氯氢硅、四氯化硅、砷化镓、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的盐酸等。

   在高真空应用方面,当飞行高度在200~300Km时,气压为133×10-6Pa(10-6mmHg),氯丁橡胶,丁橡胶、丁基橡胶均可应用;当飞行高度超过643Km时,气压将下降为133×10-7Pa(10-7mmHg)以下,在这种高真空中只有氟橡胶能够应用。一般在高真空或超高真空装置系统使用前,需经过高温烘烤处理,26型、246型氟橡胶能承受200℃~250℃高温老化,因此成为高真空设备及宇宙飞行器中最主要的橡胶材料。

   用氟橡胶制造的胶管适用于耐高温、耐油及耐特种介质场合,如用作飞机燃料油、液压油、合成双酯类油、高温热空气、热无机及其它特种介质(如氯化烃及其它氯化物)的输送、导引等。用氟橡胶制成的电线电缆屈挠性好,且有良好的绝缘性。氟橡胶制作的玻璃纤维胶布,能耐300℃的高温和耐化学腐蚀。芳纶布涂氟胶后,可以制作石油化工厂耐高温、耐酸碱类储罐间的连接伸缩管(两端可有金属法兰连接),可承受高压力、高温度和介质腐蚀,并对两罐的变形伸缩起缓冲减震连接作用。尼龙布涂氟胶后制成的胶布密封袋,作为炼油厂的内浮顶贮罐用软密封件,起到密封、减少油液面的挥发损失等作用。

   23型、四丙型氟橡胶主要用作耐酸、耐特殊化学品的腐蚀性密封场合。羟基亚硝基氟橡胶主要用作防护制品和密封制品,以溶液形式作为不燃性涂料,应用于防火电子元件及纯氧中工作的部件。其溶液和液体橡胶可用喷涂、浇注等方法制造许多制品,如宇宙服、手套、管带、球等。也可用作玻璃、金属”濑性体、织物的胶粘剂,制造海绵及接触火箭推进剂(N2O4)的垫圈、“O”型圈、胶囊、阀尹畴各类密封件等。

   G型系列氟橡胶制作的密封件具有使用VitonA、B、E等氟橡胶无法达到的耐高温蒸汽性、耐甲醇汽油或含高芳香烃汽油的性能;GLT型氟橡胶、氯化磷橡胶、全氟醚橡胶等更具有宽广的使用温度范围,低温柔软性、弹性密封性等。全氟醚橡胶还具有突出的耐介质腐蚀性,在军工尖端技术中得到广泛应用。

   用氟橡胶制成的密封剂—腻子,耐燃料油性能突出,可在200℃左右的油中使用,被用作飞机整体油箱的密封材料。用氟橡胶制得的闭孔海绵,具有耐酸、耐油、宽广使用温度范围和良好的绝缘性,可用作火箭燃料、溶剂、液压油、润滑油及油膏的密封和火箭、导弹的减震材料,耐温达204℃,浸渍氟胶乳液的石棉纤维布,可制成石棉胶板,用于耐高温、耐燃烧和耐化学腐蚀性的场合。
 汽车工业
   近年来,随着汽车工业飞速发展,汽车发动机室的温度增高,改性燃料和强腐蚀性发动机燃油的使用日益普遍,氟橡胶比以往更为广泛地用于汽车的密封材料。

   为了提高汽车发动机的功率,节约燃料,保证汽车行驶的安全性,新的燃料喷射系统出现。在此系统中,汽车从油箱流入发动机,然后又返回油箱循环流动,汽油与氧混合会产生氢过氧化物。含有引氢过氧化物的汽油称为“酸性汽油”,它能使多种烃类橡胶软化或硬化。而氟橡胶不会因接触酸性汽油而产生劣化变质。

   世界各国每年都制订新的环境保护法规。汽车的总烃排出量受到日益严格的限制,汽车工业越来越难满足这方面的要求。在美国,汽车必须经SHED(密封箱蒸发量测定)试验合格。氟橡胶对烃类的渗透有极优良的阻隔性(表1),在燃油胶管结构中覆以氟橡胶层,即可减少烃的渗透量。

   汽车燃料系统的制品,必须在-40℃~150℃的温度范围功能正常。但是氟橡胶随含氟量的增加耐低温性能劣化(玻璃化温度上升),为了制造在-40℃下性能正常的制品,需要对耐寒性差的氟橡胶产品进行改进。如今,全氟醚橡胶已经开发上市,有效地改善了氟橡胶的低温性能,但目前因价格问题还难以大量推广。

   汽车行业都密切关注燃料的甲醇化,都急切地开展可能适应任何燃料的FFV(FlexibleFuelVehicle)的研究,橡胶零件的FFV化尤为迫切。甲醇与汽油混合时,氟橡胶的体积溶胀约为10%左右。但单就甲醇而言,由于氟含量不同,氟橡胶的体积溶胀差别就很大。氟含量高时几乎不发生溶胀,但随着氟含量的降低,在低温区域下的溶胀就变大,尤其在氟含量为66%的情况下体积溶胀将显着增大。这可认为是由于低温下氢键产生的甲醇结合体与氟含量为66%的聚合物的SP值接近所致。

   从某种意义上讲,氟橡胶也是随时代的进步与发展而成长的产物。尽管这些材料价格较高,但以其优良的耐磨性、耐油性及其可靠性等,具有较高的实用价值,因此,其用量在逐渐上升也不足为奇。氟化物的开发还有很大的潜力和可能性,期待今后能开发出使用价值更高的氟聚合物。

   全氟橡胶
   由三个或更多氟橡胶单体聚合而成,单体上所有的氢原子的位置被氟原子取代。其具有杰出的抗高温硬化的性能,又兼具橡胶的弹性和聚四氟乙烯的耐腐蚀性。在-20F-615F范围里,全氟醚o形圈(密封件),拉长度和密封性都很好。无论是遇到温度、压力、化学腐蚀或者上述所有的相关情况,的产品都能提供相应的解决难题的方案。全氟醚o形圈(密封件)能耐绝大多数化学品的腐蚀,包括有机酸、无机酸、碱、酮类、醇类、醛类和燃料。因此,全氟o形圈(密封件)能长期服役于大多数化学和石化流程中。在其它橡胶会膨胀或失效的介质中。o形圈(密封件)不会膨胀或变得易碎,依然保持原有的品质。o形圈安装方便,比金属密封件更能适应不正确的安装,不会造成磨损。它与聚四氟乙烯密封件也不一样,不会出现“冷流性”或者磨损轴。

 全氟橡胶的特点
   一、高温;
   二、耐强腐蚀;
   三、超洁净度

 应用领域
   一、化学流程和石油炼化:该密封产品用于机械密封、泵、反应器、搅拌器、压缩机外壳、阀、各类仪表和其它设备上。通常用作阀座、阀杆的填料,隔膜和垫片。
   二、分析和流程上的仪器:隔板、隔膜、柱形配件、箍、垫片等。
   三、半导体制造
   四、食品和制药
   五、航空和航天领域型氟橡胶不断开发出来。


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