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油封橡膠材料的選擇

2020-03-13 06:21:02  219次瀏覽 次瀏覽
價(jià) 格:25000

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摘要:本文從材料角度,論述了油封橡膠材料中幾種主要材料的性能特點(diǎn),使用環(huán)境,用途等,并舉例了幾種主要油封橡膠材料的配方。

關(guān)鍵詞:油封,氟橡膠,,丙烯酸酯橡膠,氟硅橡膠。

Abstract: From the material point of view, this paper discusses the characteristics of several main materials in the oil seal rubber material, the use of environment, application, and Several formulations of the main oil seal rubber materials are listed.

Keywords: oil seal, fluorine rubber, nitrile rubber, acrylic rubber, fluorosilicone rubber.

1橡膠(NBR)

橡膠是油封制作中常用的橡膠材料,主要得益于它具有良好的耐油性能和低廉的價(jià)格。它是由丁二烯和丙烯腈兩種單體經(jīng)乳液或溶液聚合而制得的一種高分子彈性體。橡膠是一種極性,不飽和,非結(jié)晶的橡膠。

橡膠的耐油性?xún)H次于氟橡膠和聚硫橡膠;耐熱性能優(yōu)于天然橡膠、丁苯橡膠等通用橡膠(設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)呐浞?,橡膠的使用溫度可達(dá)130℃,在熱油中可耐150℃);耐磨性比天然橡膠高30%~45%;該橡膠的透氣率較低,和丁基橡膠同屬于氣密性良好的橡膠;橡膠耐化學(xué)腐蝕性能優(yōu)于天然橡膠。但對(duì)強(qiáng)氧化性酸的抵抗能力較低;橡膠是非結(jié)晶性橡膠,無(wú)自補(bǔ)強(qiáng)性,純膠硫化膠的拉伸強(qiáng)度僅為3.0~4.5MPa,因此,必須經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后才具有使用價(jià)值。采用炭黑補(bǔ)強(qiáng)的硫化膠,其拉伸強(qiáng)度可達(dá)25~30MPa而優(yōu)于丁苯橡膠;橡膠由于其分子鏈柔性差和非結(jié)晶性,使其硫化膠的彈性、耐屈撓性、抗撕裂性及耐寒性較差,變形生熱大。該橡膠的脆性溫度為-10~-25℃,耐寒性比一般通用橡膠都差;橡膠由于具有不飽和性而易于受到臭氧的破壞,加之分子鏈柔性差,從而使臭氧龜裂擴(kuò)展速度較快(當(dāng)其在使用中與油接觸時(shí),配合時(shí)加入的抗臭氧劑易被抽出,造成防臭氧破壞的能力下降);橡膠的加工工藝性較差(即塑煉效果低,混煉操作較為困難,在塑、混煉加工中生熱高,在壓延與壓出加工中,其收縮率和膨脹率較大),在成形時(shí)自粘性較差,硫化速度較慢。

橡膠被廣泛地用來(lái)制造各種耐油制品。高丙烯腈含量的橡膠多用于制造直接和油類(lèi)接觸以及耐油性能要求較高的制品(如油封、O形密封圈,輸油膠管、化工容器襯里、墊圈等);中丙烯腈含量的橡膠通常用于制造普通耐油制品(如耐油膠管、油箱、印刷膠輥、耐油手套等);低丙烯腈含量的橡膠用于制造耐油性要求較低的制品(如低溫耐油制品和耐油減振制品等)。橡膠還可用來(lái)制作需要導(dǎo)出靜電、避免引起火災(zāi)的制品(如紡織皮輥、阻燃運(yùn)輸帶等)。

2氟橡膠(FKM)

氟橡膠是主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的一種合成高分子彈性體。氟橡膠的種類(lèi)很多,主要分為偏氟乙烯氟橡膠,亞硝基類(lèi)氟橡膠,全氟醚類(lèi)氟橡膠和氟化磷腈類(lèi)氟橡膠四大類(lèi)。

氟橡膠是一種具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕等等特性的材料,從原子角度來(lái)講它主要是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體。

氟橡膠有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):化學(xué)穩(wěn)定性,它是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能的一種;耐高溫性?xún)?yōu)異,氟橡膠的耐高溫性能和硅橡膠一樣,可以說(shuō)是目前彈性體中的。246型氟橡膠在250℃熱空氣老化16小時(shí)之后保持良好彈性,在300℃熱空氣老化110分鐘之后保持良好彈性,在300℃熱空氣老化110分鐘之后,含有噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長(zhǎng)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。同時(shí)它的耐老化性能好,具有的耐天候老化性能,耐臭氧性能等特質(zhì);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升/秒.厘米2。246型氟橡膠已成功應(yīng)用在10-9的真空條件下。機(jī)械性能優(yōu)良,一般地來(lái)說(shuō)氟橡膠在高溫下的壓縮變形大,電性能較好。不過(guò)它也有一些不好的特性:比如低溫性能不好、耐腐蝕性能差等等。造成其低溫性能不好的原因是,其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)所致,如23型的Tg>0℃。

氟橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,比如在汽車(chē)配件、航空與航天領(lǐng)域、機(jī)械密封、泵、反應(yīng)器、攪拌器、壓縮機(jī)外殼、閥、各類(lèi)儀表和其它設(shè)備上用作閥座、閥桿的填料,隔膜和墊片。以及在橡膠板行業(yè)及半導(dǎo)體制造行業(yè)和食品與制藥等行業(yè)都很發(fā)揮其作用。

3氫化橡膠

氫化橡膠(HNBR)是由橡膠(NBR)經(jīng)催化加氫而制得的新型彈性體,加氫反應(yīng)后大分子主鏈的不飽和雙鍵數(shù)量大幅減少,賦予聚合物優(yōu)異的耐熱性、耐候性和耐臭氧性能,膠料耐溫等級(jí)從100~120℃上升到150~165℃,腈基的保留使HNBR具有與NBR同等的耐化學(xué)穩(wěn)定性,少量的不飽和雙鍵提供了硫化交聯(lián)點(diǎn)。但由于分子結(jié)構(gòu)的變化使膠料的低溫性能受到一定的影響。

HNBR的耐高溫性為130~180℃,耐寒性為-55~-38℃且機(jī)械性能優(yōu)良,與其它聚合物相比更能滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)的要求。用ZnO/甲基丙烯酸(MAA)補(bǔ)強(qiáng)的HNBR可制作三角帶、等規(guī)三角帶、多用三角環(huán)的底層膠、隔振器等;也可制備密封圈、密封件,耐熱管等。在石油鉆井中,要求橡膠制品必須耐受高溫、高壓、酸、胺、H2S、CO2、CH4等蒸汽的考驗(yàn)。而用HNBR制備的各種制品,可耐酸、耐油、耐溶劑。用ZnO/MAA補(bǔ)強(qiáng)的HNBR可用于制作鉆井保護(hù)箱和泥漿泵用活塞. HNBR的耐熱、耐輻射性能比硅橡膠、氟橡膠、聚四氯乙烯要好,適宜作發(fā)電站的各種橡膠密封件,也用作液壓管、液壓密封、發(fā)電站用電纜護(hù)套,還可作印刷和織物輥筒、武器部件及航天用密封件、覆蓋層、燃油囊等;HNBR膠乳可用作表面涂層(畫(huà)),紡織、紙張、皮革、金屬、陶瓷、無(wú)紡布纖維用的粘合劑,以及發(fā)泡橡膠、浸漬膠乳產(chǎn)品等。此外,用ZnO/MAA,過(guò)氧化物、高耐磨爐補(bǔ)強(qiáng)的HNBR,其綜合性能比普通HNBR要好。氫化橡膠目前廣泛用于油田、汽車(chē)工業(yè)等方面。

4丙烯酸酯橡膠(ACM)

丙烯酸酯橡膠是以丙烯酸酯為主單體經(jīng)共聚而得的彈性體,它的結(jié)構(gòu)的飽和性以及帶有極性酯基側(cè)鏈決定了它的主要應(yīng)用性質(zhì),即耐熱氧老化性能和耐油性能優(yōu)異,而耐寒、耐水、耐溶劑性能差。

丙烯酸酯橡膠主鏈由飽和烴組成,且有羧基,比主鏈上帶有雙鍵的二烯烴橡膠穩(wěn)定,特別是耐熱氧老化性能好,比橡膠使用溫度可高出30-60℃,使用溫度為180℃,斷續(xù)或短時(shí)間使用可達(dá)200℃左右,在150℃熱空氣中老化數(shù)年無(wú)明顯變化。

不同品種丙烯酸酯橡膠耐熱氧老化性能,因所含交聯(lián)單體活性及所用交聯(lián)劑品種不同而有所差異,以含氯多胺交聯(lián)型,皂交聯(lián)型差。但這些差別并未使它們?cè)谀蜔岬燃?jí)上拉開(kāi)。

丙烯酸酯橡膠因其帶有極性酯基側(cè)鏈而表現(xiàn)出良好的耐油性,這是丙烯酸酯橡膠的重要特性。室溫下其耐油性能大體上與中高丙烯腈含量的膠相近,優(yōu)于氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯,硅橡膠。但在熱油中,其性能遠(yuǎn)優(yōu)于橡膠。丙烯酸酯橡膠長(zhǎng)期浸漬在熱油中,因臭氧、氧被遮蔽,因而性能比在熱空氣中更為穩(wěn)定。可以建立這樣一個(gè)概念,在低于150℃溫度的油中,丙烯酸酯橡膠具有近似氟橡膠的耐油性能;在更高溫度的油中,僅次于氟橡膠,此外,耐動(dòng)物油、合成潤(rùn)滑油、硅酸酯類(lèi)液壓油性能良好。

丙烯酸酯橡膠被廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中,成為近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)著重開(kāi)發(fā)推廣的一種密封材料,特別是用于汽車(chē)的耐高溫油封、曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等。

5氟硅橡膠(FVMQ)

氟硅橡膠是一種改性硅橡膠,即硅橡膠的硅氧烷側(cè)鏈上的甲基被r—三氟丙基所取代的產(chǎn)品。 具有優(yōu)良的耐油、耐溶劑性能,對(duì)于脂肪族,芳香族和氯化烴溶劑,對(duì)石油基的各種燃料油、潤(rùn)滑油、液壓油及某些合成油(如二酯類(lèi)潤(rùn)滑油、硅酸酯類(lèi)液壓油等)常溫和高溫下的穩(wěn)定性都很好,并還能保持彈性。在浸油條件下,使用溫度可達(dá)180℃。在常溫和高溫下的穩(wěn)定性都很好,能在-70℃~+200℃范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用,250℃下短期使用。氟硅聚合物, 低壓縮形變;耐油、耐溶劑性能優(yōu)異;低、高溫穩(wěn)定性良好;耐燃、絕緣性好。

氟硅橡膠是至今應(yīng)用普遍的氟硅系列新材料。由于氟是電負(fù)性強(qiáng)的元素,其與碳原了連結(jié)成的C—F鍵相當(dāng)穩(wěn)定,耐熱性也較高。將氟元素引入硅氧烷中,不但具有一般硅氧烷的優(yōu)越的耐熱性、耐候性、憎水性、脫模性, 且具有含氟化合物的防水、耐油和耐溶劑性等性能。因此,氟硅橡膠在保持了硅橡膠的耐高低溫(-70℃~+200℃)性、耐候性、壓縮復(fù)原性、回彈性、電氣特性、脫膜性等一系列優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上。同時(shí)又具有氟橡膠的耐燃料油、耐溶劑等性能。它與氟橡膠相比,耐寒性、壓縮變形性更優(yōu),而且物性對(duì)溫度的依賴(lài)性小,從低溫到高溫都業(yè)示出了優(yōu)良的性能,堪稱(chēng)當(dāng)今世界綜合性能的合成橡膠之一。其次,即使不使用增塑劑也可得到低硬度的制品。 因此,現(xiàn)已應(yīng)用在寧航、飛機(jī)、汽車(chē)、石油化工、機(jī)械、人工器官等重要工業(yè)部門(mén)及同防、交通運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)、電子電氣等領(lǐng)域。尤其是作為汽車(chē)或 機(jī)中與燃料油、潤(rùn)滑油接觸的密封件、O形圈、襯墊、膜片、連接器、管類(lèi)等制品而在廣泛應(yīng)用,除軍工業(yè)外.在民用市場(chǎng)方面汽車(chē)用的

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