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典型應用
氟橡膠密封件,用于發(fā)動機的密封時,可在200℃~250℃下長期工作,在300并下短期工作,其工作壽命可與發(fā)動機返修壽命相同,達1000~5000飛行小時(時間5~10年);用于化學工業(yè)時,可密封無機酸(如140℃下的67%的硫酸、70℃的濃鹽酸,并℃下30%的硝1酸),有機1溶劑(如氯代烴、ben、高芳烴汽1油)及其它有機物(如丁二烯、ben乙烯、丙1烯、ben酚、275℃下的脂肪酸等);這取決于當一個單體為共聚物的主要鏈段時,另一個單體介入的含量。用于深井采油時,可承受149℃和420個大氣壓的苛刻工作條件;用于過熱蒸汽密封件時,可在160~170℃的蒸汽介質(zhì)中長期工作。在單晶硅的生產(chǎn)中,常用氟橡膠密封件以密封高溫(300℃)下的特殊介質(zhì)―三氯1氫硅、四氯1化硅、shen化jia、三氯1化磷、三氯1乙烯以及120℃的鹽酸等。
在高真空應用方面,當飛行高度在200~300Km時,氣壓為133×10-6Pa(10-6mmHg),氯丁橡膠,丁橡膠、丁基橡膠均可應用;當飛行高度超過643Km時,氣壓將下降為133×10-7Pa(10-7mmHg)以下,在這種高真空中只有氟橡膠能夠應用。一般在高真空或超高真空裝置系統(tǒng)使用前,需經(jīng)過高溫烘烤處理,26型、246型氟橡膠能承受200℃~250℃高溫老化,因此成為高真空設(shè)備及宇宙飛行器中主要的橡膠材料。改善低濕性能的氟橡膠氟橡膠大分子主鍵或側(cè)鏈上氟原子的存在,由于電負性極高,對聚合物碳碳主鍵產(chǎn)生很強的屏蔽作用,使其具有優(yōu)異的耐高溫和耐介質(zhì)穩(wěn)定性,但氟原子的存在,也使整個大分子鏈的柔性降低,剛性增大,因而低溫性能較差。
用氟橡膠制造的膠管適用于耐高溫、耐油及耐特種介質(zhì)場合,如用作飛機燃料油、液壓油、合成雙酯類油、高溫熱空氣、熱無機及其它特種介質(zhì)(如氯化烴及其它氯化物)的輸送、導引等。用氟橡膠制成的電線電纜屈撓性好,且有良好的絕緣性。氟橡膠制作的玻璃纖維膠布,能耐300℃的高溫和耐化學腐蝕。芳綸布涂氟膠后,可以制作石油化工廠耐高溫、耐酸鹼類儲罐間的連接伸縮管(兩端可有金屬法蘭連接),可承受高壓力、高溫度和介質(zhì)腐蝕,并對兩罐的變形伸縮起緩沖減震連接作用。一般地,氟橡膠在高溫下的壓縮永1久變形大,但是如果以相同條件比較,如從150℃下的同等時間的壓縮永1久變形來看,丁和氯丁橡膠均比26型氟膠要大,26型氟橡膠在200℃×24小時下的壓縮變形相當于丁橡膠在150℃×24小時的壓縮變形。尼龍布涂氟膠后制成的膠布密封袋,作為煉油廠的內(nèi)浮頂貯罐用軟密封件,起到密封、減少油液面的揮發(fā)損失等作用。
23型、四丙型氟橡膠主要用作耐酸、耐特殊化學品的腐蝕性密封場合。羥基亞硝基氟橡膠主要用作防護制品和密封制品,以溶液形式作為不燃性涂料,應用于防火電子元件及純氧中工作的部件。其溶液和液體橡膠可用噴涂、澆注等方法制造許多制品,如宇宙服、手套、管帶、球等。但是,當前者的六氟摩爾分數(shù)增加到15%以上,或者后者的偏氟乙烯摩爾分數(shù)增加到25%以上時,晶格就被大幅度破壞,導致它們具有橡膠性能為主的無定形結(jié)構(gòu)。也可用作玻璃、金屬”瀨性體、織物的膠粘劑,制造海綿及接觸火箭推進劑(N2O4)的墊圈、“O”型圈、膠1囊、閥尹疇各類密封件等。
G型系列氟橡膠制作的密封件具有使用VitonA、B、E等氟橡膠無法達到的耐高溫蒸汽性、耐甲1醇汽1油或含高芳香烴汽1油的性能;GLT型氟橡膠、氯化磷橡膠、全氟醚橡膠等更具有寬廣的使用溫度范圍,低溫柔軟性、彈性密封性等。全氟醚橡膠還具有突出的耐介質(zhì)腐蝕性,在軍1工技術(shù)中得到廣泛應用。氟橡膠TP,國內(nèi)俗稱四丙膠,旭硝子牌號AFLAS,為四氟乙烯和碳氫共聚物,耐水蒸汽和耐堿性能優(yōu)越。
用氟橡膠制成的密封劑―膩子,耐燃料油性能突出,可在200℃左右的油中使用,被用作飛機整體油箱的密封材料。用氟橡膠制得的閉孔海綿,具有耐酸、耐油、寬廣使用溫度范圍和良好的絕緣性,可用作、溶劑、液壓油、潤滑油及油膏的密封和火箭、導1彈的減震材料,耐溫達204℃,浸漬氟膠乳液的石棉纖維布,可制成石棉膠板,用于耐高溫、耐燃燒和耐化學腐蝕性的場合。優(yōu)異的耐油性能:對高溫燃料油、含硫潤滑油、液壓油、雙酯油類、硅酸酯等各種油類的耐受性能均優(yōu)于其它橡膠。
氟膠是含有氟原子的合成橡膠,具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性、耐油性和耐藥品性,它主要用于航空、化工、石油、汽車等工業(yè)部門,作為密封材料、耐介質(zhì)材料以及絕緣材料。分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的合成橡膠。
通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來表示 ,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。
氟橡膠23,國內(nèi)俗稱1號膠,為偏氟乙烯和三氟共聚物。
氟橡膠26,國內(nèi)俗稱2號膠,杜邦牌號VITON A,為偏氟乙烯和六氟共聚物,綜合性能優(yōu)于1號膠。
氟橡膠246,國內(nèi)俗稱3號膠,杜邦牌號VITON B,為偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟三元共聚物,氟含量高于26膠,耐溶劑性能好。
氟橡膠TP,國內(nèi)俗稱四丙膠,旭硝子牌號AFLAS,為四氟乙烯和碳氫共聚物,耐水蒸汽和耐堿性能優(yōu)越。
偏氟醚橡膠,杜邦牌號VITON GLT,為偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟乙烯基醚、硫化點單體四元共聚物,低溫性能優(yōu)異。
全氟醚橡膠,杜邦牌號KALREZ,低溫性能優(yōu)異,氟含量高,耐溶劑性能優(yōu)異。
氟硅橡膠,低溫性能優(yōu)異,具有一定耐溶劑性能氟橡膠品種:
主要氟膠品種有:氟膠圓條,氟膠圓管,氟膠方條,氟膠異型條,氟膠板等。
由于聚烯烴類氟橡膠(26 型氟橡膠,23 型氟橡)和亞硝基氟橡膠中,主鏈上都沒有不飽和的C=C 鍵結(jié)構(gòu)。減少了由于氧化和熱解作用在主鏈上產(chǎn)生降解、斷鏈的可能。氟橡膠板對熱水作用的穩(wěn)定性,不僅取決于生膠本身的性質(zhì),而且還決定于膠料的配合。偏氟乙烯中亞基團對聚合物鏈的柔軟性起著相當重要的作用,例如氟橡膠23-21 和氟橡膠23-11 是分別由偏氟乙烯和三氟按7 ∶3 和5 ∶5 的比例組成,顯然,前者比后者柔軟。
無論是偏氟乙烯和三氟,或者前者和六氟的共聚物以及它們和四氟乙烯的三聚物,都可以是以晶態(tài)為主或無定形態(tài)為主。這取決于當一個單體為共聚物的主要鏈段時,另一個單體介入的含量。電子衍射研究指出,在偏氟乙烯鏈段中六氟摩爾分數(shù)達7%,或者在三氟的鏈段中偏氟乙烯的摩爾分數(shù)達16%時,這兩種共聚物仍具有和其相當?shù)木畚锏木w結(jié)構(gòu)。但是,當前者的六氟摩爾分數(shù)增加到15%以上,或者后者的偏氟乙烯摩爾分數(shù)增加到25%以上時,晶格就被大幅度破壞,導致它們具有橡膠性能為主的無定形結(jié)構(gòu)。氟膠的配方是由氟橡膠、吸酸劑、硫化劑、促進劑、補強填充劑、加工助劑等組成。這是由于第二單體引入量的增加,破壞了其原有分子鏈的規(guī)整性。氟橡膠可以與橡膠、酯橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等并用,以降低成本,改善物理機械性能和工藝性能。
氟橡膠具有獨特的性能,其硫化膠各項性能分別敘述如下。
(1)耐腐蝕性性能:氟橡膠具有的耐腐蝕性能。一般說來它對有機液體(燃料油、溶劑、液壓介質(zhì)等)、濃酸(、硫酸、鹽酸)、高濃度和其他強氧化劑作用的穩(wěn)定性方面,均優(yōu)于其他各種橡膠。
(2)耐溶脹性能:氟橡膠具有高度的化學穩(wěn)定性,是目前所有彈性體中耐介質(zhì)的一種。26 型氟橡膠耐石油基油類、雙酯類油、硅醚類油、硅酸類油,耐無機酸,耐多數(shù)的有機、無機溶劑、藥品等,僅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、、、磷酸類液壓油。G型系列氟橡膠制作的密封件具有使用VitonA、B、E等氟橡膠無法達到的耐高溫蒸汽性、耐甲1醇汽1油或含高芳香烴汽1油的性能。23 型氟膠的介質(zhì)性能與26 型相似,且更有獨特之處,它耐強氧化性的無機酸如、性能比26 型好,在室溫下98%的HNO3中浸漬27 天它的體積膨脹僅為13%~15%。
(3)耐熱和耐高溫性能:在耐老化方面氟橡膠可以和硅橡膠相媲美,優(yōu)于其他橡膠。26 型氟橡膠可在250 ℃下長期工作,在300 ℃下短期工作,23 型氟橡膠經(jīng)200 ℃×1 000 h 老化后仍具有較高的強力,也能承受250 ℃短期高溫的作用。四丙氟橡膠的熱分解溫度在400 ℃以上,能在230 ℃下長期工作。耐燃性能橡膠的耐燃性取決于分子結(jié)構(gòu)中鹵素的含量,鹵素含量愈多,耐燃性愈好。氟橡膠在不同溫度下性能變化大于硅橡膠和通用的丁基橡膠,其拉伸強度和硬度均隨溫度的升高而明顯下降,其中拉伸強度的變化特點是:在150 ℃以下,隨溫度的升高而迅速降低,在150~260 ℃之間,則隨溫度的升高而下降較慢。