氟橡膠的應(yīng)用

氟橡膠的應(yīng)用
1. 前言
   氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的一種高分子彈性體，所以它具有特別優(yōu)異的性能。這里要討論的是氟-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(chǎn)后，1958年即建成1800噸/年規(guī)模生產(chǎn)裝置以來，它的發(fā)展十分迅速。60年代中后期，年遞增為20%-30%，70年代的增長率為10%，踏進(jìn)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。氟橡膠大量用于特殊密封制品的生產(chǎn)。據(jù)報道，美國50%的氟橡膠用于橡膠密封制品；日本的應(yīng)用比例更大，高達(dá)80%。
   維通型氟橡膠的高速發(fā)展，主要是他具有*好的綜合性能，包括它具有較好的力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好，耐介質(zhì)性能特別優(yōu)異，而且加工生產(chǎn)工藝方便、成本較低，因此，它在氟彈性體中占有**優(yōu)勢的地位。已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機(jī)械、冶金、化工等工業(yè)部門，并在各個領(lǐng)域取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
    2. 氟橡膠的主要性能
    （1）常態(tài)下的力學(xué)性能
   26型氟橡膠一般的配合強(qiáng)度10-20Mpa；伸長率150-300%；撕裂強(qiáng)度在20-40KN/m之間，但是它的彈性較差。
    氟橡膠的摩擦系數(shù)（0.8），較丁腈橡膠的摩擦系數(shù)（0.9~1.5）小。
    （2）耐高溫性能
   氟橡膠和硅橡膠的耐高溫性能，是目前現(xiàn)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），F(xiàn)246的耐熱性能比F26好一點(diǎn)。

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
 

   在耐老化方面，氟橡膠和硅橡膠優(yōu)于其它品種的橡膠（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
 
硅 橡 膠
 320
 
丁腈橡膠
 180
 
天然橡膠
 130
 

   *橡膠在該濃度下，經(jīng)過24~26小時老化后，拉伸強(qiáng)度≥7MPa；伸長率≥100%的稱為具有工作能力。
氟橡膠拉伸強(qiáng)度和硬度隨溫度升高而明顯下降。拉伸強(qiáng)度和硬度的變化特點(diǎn)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(qiáng)度  MPa
 16.8
 3.4
 2.0
 
伸長率   100%
 330
 120
 80
 
  硬度  （邵氏Ａ）
 75
 65
 63
 

   基于以上情況，在高溫條件下使用的氟橡膠密封件，應(yīng)避免非裝配應(yīng)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(jī)液體、不同燃料油和潤滑油的穩(wěn)定性優(yōu)異。對大部分無機(jī)酸、碳?xì)浠衔铩⒈胶图妆接辛己玫目刮g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(wěn)定性，不僅取決于本體材料，而且決定于膠料的配合。對氟橡膠來說，過氧化物硫化的氟橡膠優(yōu)于胺類和酚類硫化體系的膠料。應(yīng)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的過熱水浸泡后體積變化不超過10%，物理性能沒有太大的變化。
    （5）壓縮長久變形性能
   氟橡膠用于高溫下的密封中，壓縮變形是它的關(guān)鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應(yīng)用，是與它的壓縮變形的改進(jìn)分不開的。美國杜邦公司從60～７0年代致力于提高氟橡膠壓縮變形的抗耐性，并取得顯著的效果。表4是杜邦公司氟橡膠壓縮變形的改進(jìn)。

表4. 杜邦公司氟橡膠壓縮變形的改進(jìn)

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(qiáng)度變大，在低溫下顯得強(qiáng)韌的。在測2mm厚的標(biāo)準(zhǔn)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于脆性溫度。如美國**標(biāo)準(zhǔn)MIL-25879D中規(guī)定使用溫度為-40~205℃。國外對氟橡膠在航空發(fā)動機(jī)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年之后的性能仍然是令人滿意的。在臭氧濃度為0.01%的空氣中，經(jīng)45天作用沒有明顯龜裂。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，只適于低頻低壓下使用。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(kuò)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(nèi)部的空隙，從而使硫化膠的氣透性變小，這對于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。
    3. 氟橡膠的配合技術(shù)
    一個氟橡膠的配方，一般是由生膠、吸酸劑、硫化劑、促進(jìn)劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、加工助劑等組成。
    （1） 生膠
   國產(chǎn)氟橡膠和國外的氟橡膠的性能基本相同，只是加工性能有些差異，國產(chǎn)膠的加工性能較差，主要是門尼粘度較高，相應(yīng)影響膠料加工流動性差。
   國產(chǎn)氟橡膠26相當(dāng)于美國杜邦公司的VitonA，氟橡膠246相當(dāng)于VitonB，國外的氟橡膠生膠，有不少已加好了硫化劑，美國3M公司和日本大金公司供應(yīng)的氟橡膠已經(jīng)加好了硫化劑。
    （2） 硫化劑
    硫化是使氟橡膠產(chǎn)生一定程度的交聯(lián)，使其具有良好的使用性能。氟橡膠硫化可以采用親核試
劑的離子加成機(jī)理進(jìn)行，也可以以過氧化物或射線以自由基機(jī)理進(jìn)行。
   胺類化合物（1#、3#硫化劑）硫化氟橡膠，可以解決一般產(chǎn)品的要求；采用2#硫化劑，可以解決膠漿的加工。
    在密封制品中，為使其有較小的壓縮變形值，應(yīng)優(yōu)先選用.