氟膠管是含有氟原子的合成橡膠,氟橡膠具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性,是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行等**科學(xué)技術(shù)不可缺少的材料。近年,隨著汽車工業(yè)對可靠性、**性等要求的不斷提升,氟膠在汽車中的用量也迅速增長。
氟膠(fluororubber)是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。*早的氟橡膠為1948年美國DuPont公司試製出的聚-2-氟代-1.3-丁二烯及其與苯乙烯、丙烯等的共聚體,但性能並不比氯丁橡膠、丁橡膠突出,而且價格昂貴,冇有實(shí)際工業(yè)價值。
中國從1958年開始也開發(fā)了多種氟橡膠,主要為聚烯烴類氟橡膠,如23型、26型、246型以及亞硝基類氟橡膠;隨後又發(fā)展了較新品種的四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠。這些氟橡膠品種都首先以航空、航天等國防**配套需要出發(fā),逐步推廣應(yīng)用到民用工業(yè)部門。
類型
氟膠23,國內(nèi)俗稱1號膠,為偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。
氟膠26,國內(nèi)俗稱2號膠,杜邦牌號VITON A,為偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物,綜合性能優(yōu)於1號膠。
氟膠246,國內(nèi)俗稱3號膠,杜邦牌號VITONB,為偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物,氟含量高於26膠,耐溶劑性能好。
氟膠TP,國內(nèi)俗稱四丙膠,旭硝子牌號AFLAS,為四氟乙烯和碳?xì)浔┕簿畚?,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、全氟甲基乙烯基醚、硫化點(diǎn)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。
生產(chǎn)氟膠管的氟矽橡膠,低溫性能優(yōu)異,具有一定耐溶劑性能。
氟膠生產(chǎn)供應(yīng)商不止杜邦一家,在中國市場上,進(jìn)口氟橡膠供應(yīng)商還有美國3M,日本的大金和歐洲的Solvay。
我們自己國產(chǎn)的有3F、晨光、東嶽等等。
氟膠管主要應(yīng)用於汽車和機(jī)動車行業(yè),由於它的耐高溫、耐油和耐介質(zhì)性能優(yōu)異,主要是做油封和O型圈。
主要性能
化學(xué)穩(wěn)定性佳
氟膠管具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性,是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能*好的一種。26型氟橡膠耐石油基油類、雙酯類油、矽醚類油、矽酸類油,耐無機(jī)酸,耐多數(shù)的有機(jī)、無機(jī)溶劑、藥品等,僅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、氫氟酸、***、磷酸類液壓油。23型氟膠的介質(zhì)性能與26型相似,且更有獨(dú)特之處,它耐強(qiáng)氧化性的無機(jī)酸如發(fā)煙硝酸、濃硫酸性能比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%。
耐高溫性優(yōu)異
氟膠管的耐高溫性能和矽橡膠一樣,可以說是目前彈性體中*好的。26-41氟膠在250℃下可長期使用,300℃下短期使用;246氟膠耐熱比26-41還好。在300℃×100小時空氣熱老化後的26-41的物性與300℃×100小時熱空氣老化後246型的性能相當(dāng),其扯斷伸長率可保持在100%左右,硬度90~95度。246型在350℃熱空氣老化16小時之後保持良好彈性,在400℃熱空氣老化110分鐘之後保持良好彈性,在400℃熱空氣老化110分鐘之後,含有噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長率上升約1/2~1/3,強(qiáng)度下降1/2左右,仍保持良好的彈性。23-11型氟膠可以在200℃下長期使用,250℃下短期使用。
耐老化性能好
據(jù)報導(dǎo),DuPont開發(fā)的VitonA在自然存放十年之後性能仍然令人滿意,在臭氧濃度為0.01%的空氣中經(jīng)45天作用冇有明顯龜裂。23型氟橡膠的耐天候老化、耐臭氧性能也極好。
真空性能**
246氟橡膠基本配方的硫化膠真空放氣率僅為37×10-6乇升/秒.厘米2。246型氟橡膠已成功應(yīng)用在10-9乇的真空條件下。
機(jī)械性能優(yōu)良
26型氟橡膠一般配合的強(qiáng)力在10~20MPa之間,扯斷伸長率在150~350%之間,抗撕裂強(qiáng)度在3~4KN/m之間。23型氟橡膠強(qiáng)力在15.0~25MPa之間,伸長率在200%~600%,抗撕裂強(qiáng)度在2~7MPa之間。一般地,氟橡膠在高溫下的壓縮長久變形大,但是如果以相同條件比較,如從150℃下的同等時間的壓縮長久變形來看,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(dāng)於丁橡膠在150℃×24小時的壓縮變形。
電性能較好
23型氟橡膠的電性能較好,吸濕性比其他彈性體低,可作為較好的電絕緣材料。26型橡膠可在低頻低壓下使用。
透氣性小
氟膠管對氣體的溶解度比較大,但擴(kuò)散速度卻比較小,所以總體表現(xiàn)出來的透氣性也小。據(jù)報導(dǎo),26型氟橡膠在30℃下對於氧、氮、氦、二氧化碳?xì)怏w的透氣性和丁基橡膠、丁橡膠相當(dāng),比氯丁膠、天然橡膠要好。
重點(diǎn)應(yīng)用
由於氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐高真空及耐酸堿、耐多種化學(xué)藥品的特點(diǎn),已應(yīng)用於現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等**技術(shù)及汽車、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀儀、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。
典型應(yīng)用
氟橡膠密封件,用於發(fā)動機(jī)的密封時,可在200℃~250℃下長期工作,在300並下短期工作,其工作壽命可與發(fā)動機(jī)返修壽命相同,達(dá)1000~5000飛行小時(時間5~10年);用於化學(xué)工業(yè)時,可密封無機(jī)酸(如140℃下的67%的硫酸、70℃的濃鹽酸,並℃下30%的硝酸),有機(jī)溶劑(如氯代烴、苯、高芳烴汽油)及其它有機(jī)物(如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等);用於深井采油時,可承受149℃和420個大氣壓的苛刻工作條件;用於過熱蒸汽密封件時,可在160~170℃的蒸汽介質(zhì)中長期工作。在單晶矽的生產(chǎn)中,常用氟橡膠密封件以密封高溫(300℃)下的特殊介質(zhì)—三氯氫矽、四氯化矽、砷化鎵、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的鹽酸等。
在高真空應(yīng)用方麵,當(dāng)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(yīng)用;當(dāng)飛行高度超過643Km時,氣壓將下降為133×10-7Pa(10-7mmHg)以下,在這種高真空中隻有氟橡膠能夠應(yīng)用。一般在高真空或超高真空裝置係統(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。
用氟橡膠製造的膠管適用於耐高溫、耐油及耐特種介質(zhì)場合,如用作飛機(jī)燃料油、液壓油、合成雙酯類油、高溫?zé)峥諝?、熱無機(jī)及其它特種介質(zhì)(如氯化烴及其它氯化物)的輸送、導(dǎo)引等。用氟橡膠製成的電線電纜屈撓性好,且有良好的絕緣性。氟橡膠製作的玻璃纖維膠布,能耐300℃的高溫和耐化學(xué)腐蝕。芳綸布塗氟膠後,可以製作石油化工廠耐高溫、耐酸堿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,並對兩罐的變形伸縮起緩衝減震連接作用。尼龍布塗氟膠後製成的膠布密封袋,作為煉油廠的內(nèi)浮頂貯罐用軟密封件,起到密封、減少油液麵的揮發(fā)損失等作用。
23型、四丙型氟膠主要用作耐酸、耐特殊化學(xué)品的腐蝕性密封場合。羥基亞硝基氟橡膠主要用作防護(hù)製品和密封製品,以溶液形式作為不燃性塗料,應(yīng)用於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塗、澆注等方法製造許多製品,如宇宙服、手套、管帶、球等。也可用作玻璃、金屬”瀨性體、織物的膠粘劑,製造海綿及接觸火箭推進(jìn)劑(N2O4)的墊圈、“O”型圈、膠囊、閥尹疇各類密封件等。
G型係列氟膠製作的密封件具有使用VitonA、B、E等氟橡膠無法達(dá)到的耐高溫蒸汽性、耐甲醇汽油或含高芳香烴汽油的性能;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範(fàn)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****技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。
汽車工業(yè)
近年來,隨著汽車工業(yè)飛速發(fā)展,汽車發(fā)動機(jī)室的溫度增高,改性燃料和強(qiáng)腐蝕性發(fā)動機(jī)燃油的使用日益普遍,氟橡膠比以往更為廣泛地用於汽車的密封材料。