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高性能係列氟橡膠
日期：2024-09-01 10:02
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摘要：
氟橡膠作為主鏈或側(cè)鏈碳原子上含有氟原子的一類合成高分子彈性體，具有其它橡膠不可比擬的耐高溫、耐化學(xué)介質(zhì)及耐老化性能，成為現(xiàn)代工業(yè)尤其是高技術(shù)領(lǐng)域中不可缺少而且不可替代的基礎(chǔ)材料。北京航空材料研究院從20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行含氟彈性體的配合技術(shù)研究，先後研究開發(fā)出一係列不同性能和功用的氟橡膠混煉膠，已成功地用於航空、航天、船舶、石油、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。本文根據(jù)該係列氟橡膠的性能特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了分類和介紹。
1、低壓縮長(zhǎng)久變形氟橡膠係列
眾所周知，作為橡膠密封件，較低的壓縮長(zhǎng)久變形是確保其密封能力的主要性能之一。氟橡膠作為耐高溫、耐介質(zhì)性能優(yōu)異的彈性體，主要用作活動(dòng)和固定密封件，這就要求其具有較低的壓縮長(zhǎng)久變形值。自氟橡膠生膠20世紀(jì)50年代問(wèn)世以來(lái)，對(duì)其配合技術(shù)的研究，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都把研究的重點(diǎn)集中在降低膠料壓縮長(zhǎng)久變形性能上，其中包括對(duì)生膠合成工藝的改進(jìn)、不同硫化體係的添加等。通過(guò)對(duì)填料體係進(jìn)行深入研究，國(guó)內(nèi)成功地研製出不同硬度等級(jí)的低壓縮長(zhǎng)久變形氟橡膠。
上述低壓縮長(zhǎng)久變形氟橡膠可用於製造在空氣。石油基潤(rùn)滑油、燃油、液壓油和雙酯類合成潤(rùn)滑油中工作的活動(dòng)或固定密封件。長(zhǎng)期工作溫度為-40℃～250℃，對(duì)於某些部位可低於-40℃或高於250℃，短期可達(dá)300℃。由於硬度等級(jí)不同，其應(yīng)用範(fàn)圍也不同。FX－4膠料硬度低，伸長(zhǎng)率高，適於製作接觸油料的高溫導(dǎo)線套管密封墊片和O形圈；FX－5膠料主要製造航空發(fā)動(dòng)機(jī)通用的橡膠密封件；FX－6膠料硬度高，抗擠壓性好，可用於高溫高壓的橡膠密封件，如超深井石油勘探。
2、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，由於電負(fù)性極高，對(duì)聚合物碳碳主鍵產(chǎn)生很強(qiáng)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(gè)大分子鏈的柔性降低，剛性增大，因而低溫性能較差。為改善氟橡膠的低溫性能，國(guó)外已於70年代初會(huì)成出氟醚橡膠，將含醚鍵單體（全氟烷基乙烯基醚類）引入到大分子結(jié)構(gòu)中，提高了聚合物大分子鏈的柔順性，低溫性能明顯改善，如VitonGLT氟醚生膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比氟橡膠F246降低了約14℃，其**缺點(diǎn)是價(jià)格較高。北京航空材料研究院通過(guò)橡膠並用技術(shù)並用少量氟醚橡膠研製出的FX－13，改善了氟橡膠的低溫性能，其脆性溫度可達(dá)-45℃，已成功地用於製造長(zhǎng)征係列運(yùn)載火箭伺服機(jī)構(gòu)密封件，確保了長(zhǎng)征係列火箭多次商業(yè)發(fā)射的成功。采用並用技術(shù)，不僅有效地改善了氟橡膠的低溫性能，而且其價(jià)格比氟醚橡膠大大降低。
3、低摩擦係數(shù)氟橡膠
橡膠製品在用作活動(dòng)密封件時(shí)，如唇形密封，由於旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高，在潤(rùn)滑狀態(tài)**時(shí)，密封區(qū)域生熱大，導(dǎo)致膠料發(fā)粘裂口，粘附性增大，使轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損。通過(guò)在生膠中添加減磨填料，研製出的FX－10氟橡膠，有效地降低了膠料摩擦係數(shù)，改善了膠料的導(dǎo)熱性。該膠料已成功地用於航空發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠皮碗。
4、改善工藝性能的氟橡膠
氟橡膠具有優(yōu)異的耐高溫和耐介質(zhì)性能，但在加工過(guò)程中存在著粘模、熱撕裂性及充模流動(dòng)性差等問(wèn)題，我院通過(guò)對(duì)配合體係進(jìn)行研究，研製出的FX－70H棕色氟橡膠，改善了氟橡膠的硫化工藝，硫化時(shí)間短，溫度低，在16℃下僅用8min即可模壓硫化成型，膠料模壓流動(dòng)性好，硫化膠扯斷伸長(zhǎng)率較高，熱撕裂性優(yōu)異，模壓製品合格率高，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。
上述不同性能氟橡膠的研製成功，為國(guó)防及民用工業(yè)作出了很大貢獻(xiàn)，其某些技術(shù)處?kù)秶?guó)內(nèi)**地位。此外，為解決上述氟橡膠與金屬骨架粘接問(wèn)題，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研製了配套的用於室溫固化及高溫硫化膠粘劑，獲得廣泛應(yīng)用。
1、低壓縮長(zhǎng)久變形氟橡膠係列
眾所周知，作為橡膠密封件，較低的壓縮長(zhǎng)久變形是確保其密封能力的主要性能之一。氟橡膠作為耐高溫、耐介質(zhì)性能優(yōu)異的彈性體，主要用作活動(dòng)和固定密封件，這就要求其具有較低的壓縮長(zhǎng)久變形值。自氟橡膠生膠20世紀(jì)50年代問(wèn)世以來(lái)，對(duì)其配合技術(shù)的研究，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都把研究的重點(diǎn)集中在降低膠料壓縮長(zhǎng)久變形性能上，其中包括對(duì)生膠合成工藝的改進(jìn)、不同硫化體係的添加等。通過(guò)對(duì)填料體係進(jìn)行深入研究，國(guó)內(nèi)成功地研製出不同硬度等級(jí)的低壓縮長(zhǎng)久變形氟橡膠。
上述低壓縮長(zhǎng)久變形氟橡膠可用於製造在空氣。石油基潤(rùn)滑油、燃油、液壓油和雙酯類合成潤(rùn)滑油中工作的活動(dòng)或固定密封件。長(zhǎng)期工作溫度為-40℃～250℃，對(duì)於某些部位可低於-40℃或高於250℃，短期可達(dá)300℃。由於硬度等級(jí)不同，其應(yīng)用範(fàn)圍也不同。FX－4膠料硬度低，伸長(zhǎng)率高，適於製作接觸油料的高溫導(dǎo)線套管密封墊片和O形圈；FX－5膠料主要製造航空發(fā)動(dòng)機(jī)通用的橡膠密封件；FX－6膠料硬度高，抗擠壓性好，可用於高溫高壓的橡膠密封件，如超深井石油勘探。
2、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，由於電負(fù)性極高，對(duì)聚合物碳碳主鍵產(chǎn)生很強(qiáng)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(gè)大分子鏈的柔性降低，剛性增大，因而低溫性能較差。為改善氟橡膠的低溫性能，國(guó)外已於70年代初會(huì)成出氟醚橡膠，將含醚鍵單體（全氟烷基乙烯基醚類）引入到大分子結(jié)構(gòu)中，提高了聚合物大分子鏈的柔順性，低溫性能明顯改善，如VitonGLT氟醚生膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比氟橡膠F246降低了約14℃，其**缺點(diǎn)是價(jià)格較高。北京航空材料研究院通過(guò)橡膠並用技術(shù)並用少量氟醚橡膠研製出的FX－13，改善了氟橡膠的低溫性能，其脆性溫度可達(dá)-45℃，已成功地用於製造長(zhǎng)征係列運(yùn)載火箭伺服機(jī)構(gòu)密封件，確保了長(zhǎng)征係列火箭多次商業(yè)發(fā)射的成功。采用並用技術(shù)，不僅有效地改善了氟橡膠的低溫性能，而且其價(jià)格比氟醚橡膠大大降低。
3、低摩擦係數(shù)氟橡膠
橡膠製品在用作活動(dòng)密封件時(shí)，如唇形密封，由於旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高，在潤(rùn)滑狀態(tài)**時(shí)，密封區(qū)域生熱大，導(dǎo)致膠料發(fā)粘裂口，粘附性增大，使轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損。通過(guò)在生膠中添加減磨填料，研製出的FX－10氟橡膠，有效地降低了膠料摩擦係數(shù)，改善了膠料的導(dǎo)熱性。該膠料已成功地用於航空發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠皮碗。
4、改善工藝性能的氟橡膠
氟橡膠具有優(yōu)異的耐高溫和耐介質(zhì)性能，但在加工過(guò)程中存在著粘模、熱撕裂性及充模流動(dòng)性差等問(wèn)題，我院通過(guò)對(duì)配合體係進(jìn)行研究，研製出的FX－70H棕色氟橡膠，改善了氟橡膠的硫化工藝，硫化時(shí)間短，溫度低，在16℃下僅用8min即可模壓硫化成型，膠料模壓流動(dòng)性好，硫化膠扯斷伸長(zhǎng)率較高，熱撕裂性優(yōu)異，模壓製品合格率高，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。
上述不同性能氟橡膠的研製成功，為國(guó)防及民用工業(yè)作出了很大貢獻(xiàn)，其某些技術(shù)處?kù)秶?guó)內(nèi)**地位。此外，為解決上述氟橡膠與金屬骨架粘接問(wèn)題，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研製了配套的用於室溫固化及高溫硫化膠粘劑，獲得廣泛應(yīng)用。
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