氟硅橡膠的性能及加工工藝
氟硅橡膠的性能及加工工藝
氟硅橡膠的重要特性耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品性。氟硅橡膠與甲基乙烯基硅橡膠相比,其耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品性極其優(yōu)良;即使與氟橡膠相比,耐油、耐溶劑性也是良好的。在相同介質(zhì)、溫度、時(shí)間下浸漬后均顯示出了優(yōu)良的耐久性,可以說(shuō)氟硅橡膠是**一種在-68℃~232℃下耐非極性介質(zhì)的彈性體。氟硅橡膠的耐含甲醇汽油性也比較好,即使在汽油/甲醇(85vol%/ 15vol%)混合體系中,其硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、體積變化都很小,經(jīng)500h長(zhǎng)時(shí)間的浸漬試驗(yàn)后,各項(xiàng)物性也幾乎沒(méi)有變化。
氟硅橡膠的高溫分解與硅橡膠一樣,即:側(cè)鏈氧化、主鏈斷裂、側(cè)鏈熱分解和引起各種復(fù)合反應(yīng)。由于分解產(chǎn)物也會(huì)引起主鏈斷裂,所以耐熱性通常比硅橡膠要差一些,在200℃的溫度下已開(kāi)始氧化老化。但通過(guò)添加鐵、鈦、稀土類氧化物等少量的熱穩(wěn)定劑便可使其獲得顯著的改善,即使在250℃高溫下也具有足夠的耐熱性。溫度對(duì)氟硅橡膠影響比硅橡膠大,但比氟橡膠小。國(guó)外還研究了氟硅橡膠在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h條件下的使用壽命,其結(jié)果是僅次于甲基乙烯基硅橡膠。耐寒性氟硅橡膠與普通硅橡膠一樣,低溫性能良好。由于氟硅橡膠是以柔軟的Si-O為主鏈構(gòu)成的線型高聚物,所以低溫特性優(yōu)于以C-C為主鏈的氟橡膠。其中,氟硅橡膠(LS-2370U)的低溫特性更好,脆性溫度低達(dá)-89℃,而一般的氟橡膠約為-30℃。
電性能、耐輻射性能氟硅橡膠的電性能與普通硅橡膠相近,但特別可貴之處是在高溫、低溫、潮濕、油、溶劑、化學(xué)藥品、臭氧等苛刻條件下的變化很小。氟硅橡膠的耐輻射性能并不突出,但耐輻射老化性能優(yōu)于甲基乙烯基硅橡膠。
物理機(jī)械性能
氟硅橡膠與普通硅橡膠一樣,硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度(特別是撕裂強(qiáng)度)比較低。因此,改善和提高氟硅橡膠的強(qiáng)度也是一個(gè)重要的研究課題。美國(guó)道康寧(DowCorning)有機(jī)硅公司很早就開(kāi)發(fā)出了高強(qiáng)度、高抗撕氟硅橡膠(US-2332U)。中國(guó)對(duì)高性能氟硅橡膠的研究主要集中在20世紀(jì)80年代,盡管從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究都取得了一定的進(jìn)展,但與國(guó)外相比還存在著不小的差距。
其他特性
氟硅橡膠的耐天候老化性非常優(yōu)良,即使暴露5年后,仍保持有良好的性能。臭氧是彈性體老化時(shí)生成*多的氣體之一,但氟硅橡膠通過(guò)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)試驗(yàn)后都未發(fā)現(xiàn)有龜裂或裂紋的現(xiàn)象。
此外,氟硅橡膠的防霉性、生理惰性、抗凝血性也是十分良好的。
氟硅橡膠的加工工藝
混煉:氟硅橡膠雖屬固體,但可塑度高,不需塑煉,可直接采用開(kāi)煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉。其加藥順序或混煉工藝過(guò)程如下:生膠(氟硅橡膠+少量硅橡膠)→白炭黑+結(jié)構(gòu)控制劑+加工助劑→倒膠、薄通(5次)→熱處理→返煉+交聯(lián)劑→薄通(8~10次)→出片、停放(12h以上)→待用- 當(dāng)采用開(kāi)煉機(jī)混煉時(shí),*好在開(kāi)煉機(jī)輥筒上方裝備防塵或抽風(fēng)裝置,以減少白炭黑的飛揚(yáng)。在混煉過(guò)程中不得有其他雜質(zhì)或膠?;烊?,溫度應(yīng)控制在40℃以下,開(kāi)足冷卻水。開(kāi)煉機(jī)混煉吃粉較慢,每批膠料的混煉時(shí)間約在20~40min之間。裝膠隨開(kāi)煉機(jī)規(guī)格而定,一般Φ160mm×320mm的開(kāi)煉機(jī)為1~2kg,Φ250mm×620mm的為5~8kg。
至于采用密煉機(jī)混煉,不但可以提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而且還能夠減少白炭黑的飛揚(yáng)和改善操作環(huán)境。密煉機(jī)混煉的加藥順序基本與開(kāi)煉機(jī)相似,但對(duì)加藥間隔時(shí)間的要求并不嚴(yán)格。每批膠料的混煉時(shí)間約為8~18min,密煉機(jī)的填充系數(shù)應(yīng)控制在0.7~0.75的范圍較為適宜。排膠溫度與填料種類有關(guān),通常應(yīng)控制在50℃~70℃的范圍。
熱處理 當(dāng)采用未經(jīng)表面改性的氣相法白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí),膠料中必須加入結(jié)構(gòu)控制劑。因此,膠料的熱處理也就成為一道必需的工序。
熱處理的目的主要在于:使結(jié)構(gòu)控制劑與白炭黑進(jìn)一步結(jié)合;消除低分子揮發(fā)物。一般來(lái)講,熱處理的條件為160℃~200℃×1~1.5h。
過(guò)濾,對(duì)擠出制品、壓延制品、涂膠制品、膜片制品來(lái)講,機(jī)械雜質(zhì)和未分散的配合劑粒子是導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的主要因素之一。因此,對(duì)上述制品所用的膠料必須進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾時(shí)可采用濾膠機(jī),也可用普通擠出機(jī)替代。機(jī)筒、螺桿的溫度應(yīng)控制到*低,濾網(wǎng)規(guī)格以120~200目為宜。
返煉膠料經(jīng)停放后,因凝膠含量增加、可塑性降低,所以使用時(shí)必須進(jìn)行返煉。膠料返煉應(yīng)適可而止,返煉不足,膠料柔軟性差,表面不平整;而返煉過(guò)度,則膠料表面會(huì)發(fā)粘,不利于操作,特別對(duì)氟硅橡膠更是如此。
硫化氟硅橡膠不同于其他普通橡膠,硫化是分一段、二段兩次完成的。一段硫化時(shí)間短(1.5~15min),僅能使制品達(dá)到定型的程度;經(jīng)過(guò)二段硫化(3~6h)后才能夠達(dá)到完全硫化,硫化膠的各項(xiàng)物性才能夠趨于穩(wěn)定。模型硫化*適用于O形圈、皮碗、膜片、油封、襯墊、護(hù)套等制品的加工;常壓熱空氣硫化和加壓蒸汽硫化主要是用于膠管、膠帶、膠布、膠繩、電線電纜覆蓋層等擠出制品、壓延制品、涂膠制品的加工。硫化所用設(shè)備可根據(jù)制品類型選擇,硫化條件可根據(jù)制品規(guī)格、厚度、硫化體系來(lái)確定。其模壓制品和擠出制品的一段硫化條件
氟硅橡膠是兼具硅橡膠和氟橡膠兩者特性的彈性體材料。與甲基乙烯基硅橡膠相比,*大的優(yōu)點(diǎn)是耐油、耐溶劑性;而與氟橡膠相比,盡管在耐烷烴溶劑方面的差別甚微,但耐芳烴溶劑性優(yōu)于氟橡膠,它的良溶劑只有極性大、小分子的酮類。氟硅橡膠的耐熱性、耐寒性、壓縮長(zhǎng)久變形性更優(yōu),而且物性對(duì)溫度的依賴性較小,從低溫到高溫都顯示出了優(yōu)良的性能。其次,即使不使用增塑劑也可制得低硬度的制品。因此,氟硅橡膠作為一種新的高性能彈性體材料正在廣泛地應(yīng)用。
氟硅橡膠的應(yīng)用主要在航空航天、車輛船舶、電子通信、精密儀器、石油化工和*療衛(wèi)生等領(lǐng)域,但目前巿場(chǎng)需求量*大的還是火箭、衛(wèi)星、汽車、飛機(jī)制造業(yè)。航空薄膜:油箱調(diào)壓管路中活門(mén)用膜片、油箱通氣活門(mén)用膜片(在-55℃~200℃的煤油蒸汽和150℃的RP煤油中使用的氟硅橡膠涂層與聚酯布作骨架材料的夾布薄膜);靜、動(dòng)態(tài)密封件:墊圈、皮碗、活門(mén);汽車制品:燃油水平指示傳感器軟管、霧化器油泵隔膜、燃油泵隔膜、波紋護(hù)套、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后密封圈、氣缸墊、燃油泵密封件、油箱蓋墊圈、油箱加油墊圈、濾油器密封件;
其他:耐氟氯油、耐氟溴油、耐三氯聯(lián)苯、耐H2S溶液、耐液氮等密封件。