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耐寒橡膠的介紹

日期:2024-09-01 10:08
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摘要:
耐寒橡膠的介紹
氟矽橡膠是一種由矽氧鍵形成主鏈,而鍘鏈上含有三氟烷基的高聚物,它的聚合法方法與二甲基矽橡膠相似,是用環(huán)狀矽氧烷開(kāi)環(huán)聚合法製造的。氟矽橡膠的耐熱性及耐藥品性不如其他氟橡膠,但由於其主鏈含有矽氧鍵,而側(cè)基上又含有氟原子,它兼有兩者的優(yōu)點(diǎn),因而可以在-60℃-200℃非常寬的溫度區(qū)域中使用,且耐燃料油性能優(yōu)良,對(duì)甲醇溶脹小,但缺點(diǎn)是物理機(jī)械性能比其他氟橡膠差。

  綜上所述,在分了主鏈中引入Si-O鍵、雙鍵或在分子側(cè)鏈上引入醚鍵,能夠提高大分子的柔順性,從而在改善氟橡膠耐寒性的同時(shí)保留了氟橡膠原有的特性,但由於價(jià)格昂貴,極大地限製了其應(yīng)用和推廣。因此在對(duì)分子鏈進(jìn)行改性製備新型氟橡膠的同時(shí),對(duì)原有的價(jià)格較低的一係列氟橡膠進(jìn)行耐寒性的改進(jìn)也是很有必要的。

  橡膠並用

  將氟橡膠與一些通用橡膠、特種橡膠並用,能夠改善氟橡膠彈性低、耐寒性差、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn),獲得性能優(yōu)異而成本較低的材料。由於氟橡膠自身結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),使得共硫化體係選擇比較困難,且並用後會(huì)部分降低氟橡膠的獨(dú)有特性,因此,國(guó)內(nèi)外在並用方麵的研究開(kāi)展的並不廣泛,其中能夠提高氟橡膠的耐寒性的並用體係主要有以下幾種。

  氟橡膠/氟醚橡膠並用

  為改善氟橡膠的低溫性能,國(guó)外已於20世紀(jì)70年代初合成出氟醚橡膠,其低溫性能較氟橡膠有明顯改善,如VitonGLT氟醚橡膠的Tg較氟橡膠F246降低了約14℃,但其價(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氟橡膠FX-13,改善了氟橡膠的耐寒性,其脆性溫度可達(dá)-45℃,且其他物理機(jī)械性能優(yōu)良。通過(guò)並用氟醚橡膠不僅有效地改善了氟橡膠的耐寒性,而且其價(jià)格也比氟醚橡膠大大降低。

  氟橡膠/乙丙橡膠並用

  二元乙丙橡膠和三元乙丙橡膠均能與氟橡膠進(jìn)行並用改性,研究較多的是用於四丙氟橡膠的改性。與四丙氟橡膠相比,乙丙橡膠也具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱、耐候、耐水、耐水蒸氣、耐化學(xué)藥品等許多優(yōu)良特性,但它的典型特點(diǎn)是耐極性介質(zhì)性能較好,且低溫性能優(yōu)越。四丙氟橡膠相當(dāng)於乙烯分子的氟取代物與丙烯的共聚物,因此兩者在組成結(jié)構(gòu)上的相似,為兩者的並用提供了相容性基礎(chǔ)。據(jù)資料介紹,將四丙氟橡膠與二元或三元乙丙橡膠並用,能夠提高四丙氟橡膠的耐寒性和彈性,改善加工工藝性能並降低材料的成本。但由於二者的極性相差很大,合理解決共混物的共硫化是並用成功的關(guān)鍵。

  氟橡膠/順式異戊橡膠並用

  將順式1,4-聚異戊二烯與不同結(jié)構(gòu)的氟橡膠並用可用於生產(chǎn)橡膠密封件。在此類(lèi)並用膠中,隨著氟橡膠與異戊橡膠並用比的變化,並用膠可表現(xiàn)出不同的性能。當(dāng)氟橡膠含量低於50份時(shí),異戊橡膠為連續(xù)相,並用膠具有良好的耐寒性,但其耐油性較差,該缺點(diǎn)可通過(guò)采用合適的硫化方法(如動(dòng)態(tài)硫化方法)來(lái)加以改善。采用動(dòng)態(tài)硫化法,可合理控製並用膠的耐油、耐寒性。

  氟橡膠/矽橡膠並用

  矽橡膠是指分子主鏈以-Si-O-鍵為主,而側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)(主要是甲基)的一類(lèi)線形聚合物,是一種兼具無(wú)機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性體。由於其分子結(jié)構(gòu)的特殊性,與其他橡膠相比,矽橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、彈性、耐寒性,優(yōu)良的脫模性、電氣性、透氣性、導(dǎo)熱性、防水性及良好的溫度穩(wěn)定性。將矽橡膠與氟橡膠並用,可獲得兼具二者特性的並用膠,可明顯改善氟橡膠耐寒性和彈性差的缺點(diǎn),如日本合成橡膠公司開(kāi)發(fā)的JSR-JENIXF係列氟橡膠/矽橡膠並用膠具有優(yōu)良的耐熱性、耐寒性、耐油性、耐水性和耐蒸氣性,且價(jià)格相對(duì)較低。

  添加合適的增塑劑

  增塑劑是耐寒橡膠製品配方設(shè)計(jì)中除生膠之外,對(duì)耐寒性影響*大的配合劑。研究表明,加入增塑劑能提高橡膠分子鏈的柔性,從而改善硫化膠的耐寒性。一般加入凝固點(diǎn)較低的增塑劑,可降低硫化膠的玻璃化溫度;反之,若增塑劑的凝固點(diǎn)溫度較高,則可使硫化膠的玻璃化溫度提高。從提高硫化膠耐寒性的角度出發(fā),增塑劑的選擇,必須充分估計(jì)增塑劑對(duì)玻璃化溫度的影響。

  增塑劑的類(lèi)型和用量,是由橡膠的品種和製品的耐寒性指標(biāo)決定的。在耐寒性較差的極性橡膠中加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇?,通過(guò)增塑劑的極性基團(tuán)與極性橡膠分子鏈中的極性基團(tuán)相互作用,降低了極性橡膠分子間的作用力,使分子鏈段易於運(yùn)動(dòng),從而可獲得較好的低溫性能。但對(duì)於氟橡膠來(lái)說(shuō),由於其分子結(jié)構(gòu)高度穩(wěn)定,采用一般的增塑劑對(duì)它不起作用,況且在200-250℃下進(jìn)行二段硫化的過(guò)程中增塑劑會(huì)揮發(fā)掉,因此能夠應(yīng)用在氟橡膠中的增塑劑種類(lèi)極為有限:一種是使用低相對(duì)分子質(zhì)量的含氟烯烴共聚物,亦即氟蠟,作為氟橡膠的增塑劑。如在異戊橡膠與氟橡膠的並用體係中,若加入預(yù)先製備的低分子增塑劑ΦNA(由異戊橡膠與氟橡膠在特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器中力學(xué)降解製得),則可明顯提高並用膠的耐寒性。另一種是采用含氟酸酯,如氟化己二酸酯作為氟橡膠的增塑劑。該種增塑劑由於分子結(jié)構(gòu)中含有氟,與氟橡膠具有較好的親和性,因此能夠改善配合劑的分散和膠料的加工性能,但它的*大優(yōu)點(diǎn)是在對(duì)硫化膠的物理機(jī)械性能無(wú)明顯影響的前提下,可明顯改善氟橡膠的耐寒性,使氟橡膠製品能夠在-50℃的溫度下使用。

  選用合適的硫化體係

  氟橡膠所用的硫化體係目前大體上可分為3類(lèi):胺類(lèi)、酚類(lèi)和有機(jī)過(guò)氧化物類(lèi)。據(jù)資料報(bào)道,對(duì)於三愛(ài)富公司生產(chǎn)的F246係列氟橡膠,當(dāng)采用單一硫化劑作為硫化體係時(shí),無(wú)論是選用胺類(lèi)、酚類(lèi)還是過(guò)氧化物類(lèi)硫化劑,對(duì)氟橡膠的低溫性能影響都不是很明顯,差異也不大。對(duì)於不同的氟橡膠品種與不同的硫化體係配合,及采用不同的硫化方法對(duì)氟橡膠耐寒性的影響還有待於進(jìn)一步研究。

  選用合適的填充劑

  一般來(lái)說(shuō),加入填充劑不會(huì)明顯改變橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,填充劑對(duì)橡膠耐寒性的影響,取決於填充劑和橡膠相互作用後所形成的結(jié)構(gòu)。活性炭黑粒子和橡膠分子之間會(huì)形成不同的物理吸附鍵和牢固的化學(xué)吸附鍵,會(huì)在炭黑粒子表麵形成生膠的吸附層(界麵層),該界麵層的性能與玻璃態(tài)生膠的性能十分接近,限製分子鏈的運(yùn)動(dòng),使被吸附生膠的玻璃化溫度上升,阻礙鏈段構(gòu)型的改變,因此,不能指望加入填充劑來(lái)改善氟橡膠的耐寒性。

  對(duì)現(xiàn)有的氟橡膠品種進(jìn)行耐寒性研究,以及研製出新型的耐寒性?xún)?yōu)良的氟橡膠,對(duì)於拓寬氟橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域,推動(dòng)國(guó)內(nèi)密封事業(yè)的發(fā)展,具有重要的意義。

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