氟橡胶的性能与应用以及发展方向

胶大 · 发表于 2007-9-23 18:31:35

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氟橡胶(FKM)牌号性能与配合加工.doc (91 KB, 下载次数: 1)

四丙氟橡胶（国外商品牌号为Aflas）是一种较新的含氟弹性体。目前主要有两种型号：即由四氟乙烯（TFE）与丙烯（P）组成的二元共聚物（国外牌号为TFE／P国内称为TP）和再引入第三单体——氟乙烯类的三元共聚物（TFE／P／T）。
　　目前我国生产的二元共聚物TP-2型四丙氟橡胶，其分子量较低，加工性能和硫化特性较好。
　　一、性能
　　1、耐热老化性
　　TP-2型氟橡胶可在220℃下长期使用，随着温度的升高，使用寿命逐渐缩短。到420℃开始分解。
　　2、低温性能
　　TP氟橡胶的脆性温度为一40℃，TR-10为+3℃，玻璃化温度为-3℃。这里应当特别指出的是，它的脆性温度要比TR-10低得多，尽管在常温下看起来相当柔软，但在低温下会变得像皮革一样坚硬。业已发现，橡胶良好的低温性能使得旋转轴油封的低温使用状态良好，且在轴旋转起来数秒钟后油封的唇部也会变软而起密封作用，故此种橡胶的油封可满足一般的低温要求。实验还表明，用这种橡胶制造的油封在-60℃的低温下也未出现龟裂现象。这是一般FKM所不及的。而作为动态用的O形圈、垫片等，即使是在-40℃下也能满足要求，这里橡胶产品的尺寸（特别是厚度）和压缩量是至关重要的。用TR试验对TFE／P／T的动态耐寒性进行评价，发现它的玻璃化温度比TP．2又降低了10℃，可见三元共聚物的低温性能得到大幅度的提高，而其它性能并未受到影响。
　　3、耐发动机油性
　　将TP氟橡胶硫化胶浸泡在汽车的各种发动机油中，包括一些腐蚀性很强的SF、SF／CD、欧洲柴油发动机油。此胶在SF／CD中的性能变化很小，而且在高拉伸状态下试样表面也未出现龟裂现象，这是其它类型FKM所无法相比的。
　　4、耐齿轮油性
　　在高温下EP齿轮油会使其它弹性体的性能急剧变坏，有时还会变脆，唯有TP氟橡胶才适合制造小齿轮油封等制品。
　　5、耐汽车燃油性
　　TP氟橡胶耐含甲醇和乙醇的燃油性能很好，但耐汽油和酸性燃油的性能却不如普通FKM。
　　综上所述，TP氟橡胶在耐化学药品、耐油和大多数汽车用油方面要比普通FKM有更大的潜力，特别是耐多种介质混合液的综合能力更是独一无二。只是耐某些高芳香烃含量的燃油和化学药品、非极性溶剂、某些氯化物、醚、酮、大多数氟里昂及乙酸的腐蚀能力较差，而三元共聚物在耐燃油 B、汽油、汽油／甲醇（ 80／20）、润滑油、发动机油及含氯溶剂方面均比二元共聚物有较大的改进。耐苯、长寿命冷却液等两者相近，三元共聚物在耐低分子酮、乙酸乙酯方面则较差。
　　6、电性能
　　TP氟橡胶具有良好的电绝缘性能，而且在高温下仍能保持较好的电性能，比一般FKM优异得多。
　　7、物理性能
　　TP氟橡胶具有一般弹性体的物理性能，拉伸强度在13.8～22.1 MPa之间，扯断伸长率在150％～ 400％之间，邵尔A型硬度范围很大（65～95度）。这里应特别指出的是此胶在高温下的压缩永久变形相当出色。用由25 X 3．5mm的O形圈（ASTM D395 B法）在200℃X70 h下压缩永久变形仅为 25％，在 260℃X 72h下为 45％。随着试样厚度的增大，压缩永久变形减小。
二、应用 T
　　P氟橡胶是最能满足在油田环境中使用要求的。蒸汽喷射是一种模拟或改善原油生产、强化回收的技术，在此情况下，地下管道用的橡胶制品要耐260℃或更高温度蒸汽和原油的侵蚀。而TP氟橡胶恰恰具有独特的耐高温蒸汽和原油性，在150℃以上的高温下有耐酸性天然气、原油及肢腐蚀抑制剂的能力，还有耐高PH值（13.5）的无水浚工液的能力。据报导，长链、高分子量极性的含氮防腐材料能保证油井长期出油，这些含氮化合物对塑料的侵蚀性很弱，而对大多数弹性体却有较强的破坏性，这种破坏性随着温度和压力的升高而加剧。在167℃和 42 MPa的压力下，在水溶性和油溶性两种防腐剂中，只有FKM和TP两种含氟弹性体才能保证有良好的耐性，而FKM又不具备在含胺防腐蚀剂的油井中的使用能力，因为FKM遇到胺会继续交联而变硬，因此只有TP氟橡胶在油井中是大有用武之地的。
　　1、在汽车工业中
　　随着汽车工业的飞速发展，TP氟橡胶在汽车工业中的用量增加，主要原因有：
　　（l）原油涨价使汽车用的润滑油受到了影响，一些价廉易得和使用寿命长的润滑油应运而生。在新开发的发动机油中，既有低粘度合成油，又有含多种添加剂的、通用橡胶难以适应的，只有TP氟橡胶才能胜任。
　　（2）随着汽车行驶速度的提高，增加了发动机的功率，车辆小型化使通风换气性变差，零部件小型化引起负荷的增高，顺流排气处理、催化转换器和涡轮增压器的开发与应用，各部件配置的干扰以及采用能降低排气中有毒物质含量的催化剂，都会使发动机及其附近部件的使用温度大为提高，使橡胶配件的使用环境更加苛刻，也为TP氟橡胶派上了用场。
　　（3）国内外已采用甲醇或乙醇与汽油的混合液作为汽车的燃料，以降低汽车废气对环境的污染，TP氟橡胶耐醇类的性能极佳，在此得到广泛应用是不言而喻的。
　　总之，TP和TFE／P／T除了纯燃油系统之外，在汽车的其它部位上均可取代FKM及其它弹性体。其典型用途主要有：内燃机缸体管路和水管密封件；曲轴、凸轮、传动、液压转向装置，制动、传动系统、阀杆、齿轮密封件；油冷却和传递流体冷冻剂用胶管外层胶；外套及电器连接器；引出罩、发动机自动传递和污染控制用电线电缆等。
　　2、在化学工业中
　　由于TP氟橡胶具有优异的耐化学药品性，在各种因素的共同作用下具有令人满意的效果，被广泛地应用于化学工业中。典型的应用有：热交换器的密封垫片；胶管的衬里及接头垫片；机械密封及激发器用密封件；泵或阀用隔膜；柔性夹布制品；化学药品贮缸村里；半导体、纸张、石油化工、农药、化肥、污染控制及电线电缆包皮等。
　　3、在宇航工业中
　　现代大型客机大都采用耐燃的含芳基或烷基磷酸酯液压油，只有TP氟橡胶才能满足这种液压油、烃类油、喷气式燃料及喷射式发动机涡轮油的使用要求。此种弹性体还能耐火箭发动机系统的氧化剂和燃料，对作为清理试剂用的清洁剂也有抵抗力。主要用于制造各种密封件、护罩、电线电缆包皮、套管等。
　　4、在其它工业中
　　在轧钢、炼铝、磁性钢丝、办公设备（如复印机、计算机、印刷机等）用等方面的各种橡胶制品。国内已成功地将TP-2型氟橡胶用于输送80～90℃高温、98％的HNO3的密封件，满足了3个月大修期的要求。成功地用于两面介质分别为30％NaOH溶液和机油的泥浆泵隔膜上。还生产了次氯酸钠柱塞泵用的往复密封件。据报导，将TP－2型氟橡胶0形圈用于氯化反应炉内，设备运转半年以上没有泄漏现象。用它制造的密封件在130℃高温、7.4 MPa高压的针织品染缸上使用半年仍完好无损。用于耐高温鼓酸盐的味精生产设备、食油革取法榨油（正己烷，100℃）、制药（蒸汽消毒杀菌）等中，都取得了一定的成效，而且得到卫生部门的许可。
　　5、经济效益分析
　　（l）由于TP氟橡胶分子中有近半数的价廉易得的丙烯单体，在国外四丙氟橡胶的价格仅相当于F26型FKM的一半，国内由于TP氟橡胶一再涨价，比前者降低15％～24％。
　　（2）由于TP－2型氟橡胶的密度（1．55）较26型FKM（l．82）低，一般说来用体积表征产品的用胶量更为合理，如果以155公斤的TP-2替代 182公斤的F26，就可节省6645－10285元。
　　（3）由于TP-2型氟橡胶的加工性能比FKM好得多，故产品合格率大为提高，也提高了经济效益。
　　（4）TP-2型氟橡胶还可以填充更多的廉价的填充剂来增加体积，成本尚可进一步降低
　　三、结语
　　TP氟橡胶具有优异的耐热老化性、耐油性、耐化学药品性、耐汽车用油及良好的电性能。尤为可贵的是耐多种油的综合性能极佳。
　　它的加工性能和物理性能比一般FKM好，且价格较低，在石油工业、汽车工业、化学工业、宇航工业及其它工业可以部分替代FKM而得到广泛的应用，在弥补FKM的不足和扩大FKM应用领域方面均有相当大的潜力，故被称为新一代高性能弹性体，其应用前景广阔。

howege · 发表于 2007-9-23 19:44:01

四丙氟橡胶加工性不是很好,其主要表现在难脱模,易污染模具,需要专门的配方技术才行.这是我了解的国外的四丙氟胶,至于国内如何,还有待实用.

danxinyun · 发表于 2008-10-9 09:29:23

AFLAS 生产过在日本，主要制作成O形圈，应用在碱性的介质场合以及200度以下热水当中，效果不错的

danxinyun · 发表于 2008-10-9 09:41:14

另外TFE/P和AFLAS的生产工艺是不一样的，虽然都是氟橡胶的改良品种，但是TFE/P的胶料是杜邦提供的，生产难度更大，应用领域范围更广，物理化学性能比AFALS高，乃强酸强碱，氨及甲醇，不耐汽油，氯气及芳香族溶剂，杜邦开发出该品种的胶料主要的为了取代AFALS的。

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