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氟碳(这是你想要的吗?)

氟橡胶具有耐高温、耐油、耐多种化学品腐蚀的特性,是现代航空、导弹、火箭、航天等尖端科技不可缺少的材料。近年来,随着汽车工业对可靠性和安全性要求的不断提高,氟橡胶在汽车中的用量也迅速增加。

氟橡胶是指主链或侧链碳原子中含有氟原子的合成高分子弹性体。最早的氟橡胶是聚2-氟-1.3-丁二烯及其与苯乙烯、丙烯等的* * *聚合物。,由美国杜邦公司于1948年试制。但其性能并不比氯丁橡胶和顺丁橡胶好,而且价格昂贵,没有实用的工业价值。20世纪50年代末,美国Thiokol公司开发出一种具有良好低温和耐强氧化剂(N2O4)性能的二元亚硝基氟橡胶,氟橡胶开始进入实际工业应用。此后,随着技术的进步,各种新型氟橡胶不断被开发出来。

我国也从1958开始开发多种氟橡胶,主要是聚烯烃氟橡胶,如23、26、246和亚硝基氟橡胶;后来,开发出了更新的四丙基氟橡胶、全氟醚橡胶和氟化磷橡胶。这些氟橡胶品种首先推广应用于民用工业领域,以满足航空、航天等国防和军事工业的需要。

主要性能

良好的化学稳定性

氟橡胶具有高度的化学稳定性,是目前所有弹性体中耐介质性能最好的。26型氟橡胶耐石油基油、二酯油、硅醚油、硅酸油、无机酸、大多数有机和无机溶剂、药物等。,但不包括低分子酮、醚、酯、胺、氨、氢氟酸、氯磺酸和磷酸液压油。23型氟胶的介电性能与26型氟胶相似,更具独特性。其耐发烟硝酸、浓硫酸等强氧化性无机酸的性能优于26型氟胶。室温下在98% HNO3中浸泡27天,其体积膨胀仅为13%~15%。

优异的耐高温性能

氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样,可以说是目前最好的弹性体。26-41氟橡胶可在250℃长期使用,在300℃短期使用;246氟橡胶的耐热性能优于26-41。26-41经300℃×100小时空气热老化后的物理性能与246经300℃×100小时空气热老化后相当,其断裂伸长率可保持在100%左右,硬度为90~95度。246型在350℃热空气老化16小时后,在400℃热空气老化110分钟后,仍保持良好的弹性。在400℃下热空气老化110分钟后,含喷雾炭黑、热裂解炭黑或碳纤维的胶料伸长率提高了约65438。23-11型氟橡胶可在200℃长期使用,在250℃短期使用。

良好的抗老化性能

氟橡胶具有优异的耐候性和耐臭氧性。据悉,杜邦研发的VitonA经过十年的自然存放,性能依然令人满意,在臭氧浓度为0.01%的空气中45天也没有出现明显的裂痕。23型氟橡胶具有优异的耐候性和耐臭氧性。

出色的真空性能

26型氟橡胶具有优异的真空性能。基础配方为246氟橡胶的硫化胶的真空放气速率仅为37×10-6托/秒。平方厘米。246氟橡胶已成功地应用于10-9托的真空条件下。

优异的机械性能

氟橡胶具有优异的物理机械性能。一般26型氟橡胶的强度为10~20MPa,扯断伸长率为150~350%,撕裂强度为3 ~ 4 kN/m..23型氟橡胶的强度为15.0~25MPa,伸长率为200%~600%,撕裂强度为2~7MPa。氟橡胶在高温下的压缩永久变形一般较大,但如果在相同条件下比较,如150℃下相同时间的压缩永久变形,丁二烯和氯丁橡胶均大于26型氟橡胶,26型氟橡胶在200℃×24小时的压缩永久变形与顺丁橡胶在150℃×24小时的压缩永久变形相当。

良好的电气性能。

23型氟橡胶具有良好的电气性能和比其他弹性体更低的吸湿性,因此可用作良好的电气绝缘材料。26型橡胶可以在低频低压下使用。

低透气性

氟橡胶在气体中的溶解度较大,但扩散速度相对较小,所以整体渗透率也较小。据报道,26型氟橡胶在30℃时对氧气、氮气、氦气和二氧化碳的渗透率与丁基橡胶和顺丁橡胶相当,但优于氯丁橡胶和天然橡胶。

低温性能差

氟橡胶低温性能不好,是由于其自身的化学结构,如23-11型的TG > 0℃。实际使用的氟橡胶的低温性能通常用脆性温度和压缩耐寒系数来表示。胶料配方和制品形状(如厚度)对脆性温度影响很大。配方中填料用量增加,脆性温度敏感恶化,制品厚度增加,脆性混溶性增加。

抗辐射能力差

氟橡胶的耐辐射性是较差的弹性体之一。辐射后,26型橡胶表现出交联效应,23型氟橡胶表现出龟裂效应。246型氟橡胶在室温空气中辐照,剂量为5×107时,性能发生显著变化。在1×107的条件下,硬度增加1~3度,强度下降不到20%,伸长率下降30%~50%,所以一般认为246型氟橡胶可以承受65438。

关键应用

由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空、耐酸碱和耐各种化学品的特性,已应用于现代航空、导弹、火箭、航天、船舶、原子能等尖端技术和汽车、造船、化学、石油、电信、仪器、机械等工业领域。

典型应用

氟橡胶密封可长时间工作在200℃~250℃,短时间工作在300℃,工作寿命可与发动机修理寿命相同,达到1000~5000飞行小时(时间5~10年);用于化工行业时,可密封无机酸(如140℃的67%硫酸,70℃的浓盐酸,30%的硝酸),有机溶剂(如氯代烃、苯、高芳烃汽油)及其他有机物(如275℃的丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、脂肪酸等)。用于深井采油时,能承受149℃和420个大气压的恶劣工况;用于过热蒸汽密封时,可长期工作在160~170℃的蒸汽介质中。单晶硅生产中,常用氟橡胶密封件来密封高温(300℃)下的特殊介质——三氯氢硅、四氯化硅、砷化镓、三氯化磷、三氯乙烯、120℃的盐酸。

在高真空的应用中,飞行高度200~300Km时,气压为133×10-6pa(10-6 mmHg),可应用氯丁橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶。当飞行高度超过643Km时,气压会降到133 x 10-7pa(10-7 mmhg)以下,在这种高真空下只能使用氟橡胶。通常,高真空或超高真空设备系统需要高温烘烤处理。26型和246型氟橡胶能承受200℃~250℃的高温老化,因此成为高真空设备和航天器中最重要的橡胶材料。

氟橡胶制成的软管适用于高温、油类及特殊介质,如飞机燃油、液压油、合成双酯油、高温热空气、热无机及其他特殊介质(如氯代烃及其他氯化物)的输送和引导。由氟橡胶制成的电线和电缆具有良好的柔韧性和良好的绝缘性。氟橡胶制成的玻璃纤维胶带耐300℃高温,耐化学腐蚀。芳纶布涂氟胶后,可用于制造石油化工厂高温和酸碱储罐之间的连接伸缩管(两端可连接金属法兰),能承受高压、高温和介质腐蚀,对两个储罐的变形和膨胀起到缓冲和阻尼作用。用涂有氟胶的尼龙布制成的胶带密封袋作为炼油厂内浮顶储罐的软密封,起到密封和减少油位挥发损失的作用。

23型和4丙烯型氟橡胶主要用于耐酸和耐特殊化学品的腐蚀性密封场合。羟基亚硝基氟橡胶主要用作防护产品和密封产品,并以溶液形式作为不燃涂料,应用于在纯氧中工作的防火电子元器件。它的溶液和液体橡胶可以喷涂和浇注制成许多产品,如宇航服、手套、管带、球等。它还可用作玻璃、金属和织物的粘合剂,并可用于制造海绵、垫圈、O型圈、胶囊、阀门密封件等。接触火箭推进剂(N2O4)。

G系列氟橡胶制成的密封件具有耐高温蒸汽、耐甲醇汽油或含高芳烃汽油的性能,这是使用VitonA、B、E等氟橡胶所不能达到的。GLT氟橡胶、氯化磷橡胶、全氟醚橡胶等。具有较宽的使用温度范围、低温柔韧性、弹性密封等特点。全氟醚橡胶还具有突出的耐介质腐蚀性,广泛应用于军工尖端技术。

腻子是氟橡胶制成的密封剂,具有突出的耐燃油性能,可在200℃左右的油中使用,用作飞机整体油箱的密封材料。氟橡胶制成的闭孔海绵具有耐酸、耐油、温度范围宽、绝缘性好的优点。可用作火箭燃料、溶剂、液压油、润滑油、油膏的密封材料,也可用作火箭、导弹的减震材料。耐温可达204℃,用氟橡胶乳液浸渍的石棉纤维布可制成石棉橡胶板,可用于高温、燃烧和耐化学腐蚀的场合。

汽车工业

近年来,随着汽车工业的快速发展,汽车机舱温度升高,改性燃料和高腐蚀性发动机燃料的使用日益普遍。氟碳化合物作为汽车密封材料的应用越来越广泛。

为了提高汽车发动机的功率,节省燃油,保证汽车行驶的安全性,出现了一种新的燃油喷射系统。在这个系统中,汽车从油箱流入发动机,再回到油箱循环,汽油和氧气的混合物会产生氢过氧化物。含有过氧化氢的汽油被称为“酸性汽油”,可以软化或硬化各种碳氢橡胶。但是氟橡胶不会因为接触酸性汽油而变质。

世界各国每年都制定新的环境保护法规。汽车的总碳氢化合物排放越来越受到限制,汽车工业越来越难以满足这一要求。在美国,汽车必须通过车棚测试。氟橡胶对碳氢化合物渗透具有优异的阻隔性能(表1)。如果燃料软管结构覆盖有氟橡胶层,则可以减少碳氢化合物的渗透。

汽车燃油系统产品必须在-40℃~150℃的温度范围内正常工作。但随着氟含量的增加,氟橡胶的耐低温性能变差(玻璃化转变温度上升)。为了制造在-40℃下性能正常的产品,需要对耐寒性差的氟橡胶产品进行改进。如今全氟醚橡胶已经开发上市,有效改善了氟橡胶的低温性能,但由于价格问题,仍难以大批量推广。

汽车工业十分关注燃料甲醇,迫切希望开展可适应任何燃料的FFV(灵活燃料汽车)的研究,特别是橡胶件的FFV。当甲醇与汽油混合时,氟橡胶的体积膨胀约为10%。但就甲醇而言,由于氟含量不同,氟橡胶的体积溶胀差异很大。氟含量高时几乎不发生溶胀,但随着氟含量的降低,低温区的溶胀变大,特别是氟含量为66%时,体积溶胀会显著增加。可以认为,低温下氢键生成的甲醇共轭物的SP值与氟含量为66%的聚合物接近。

从某种意义上说,氟橡胶也是随着时代的进步和发展而成长的产物。这些材料虽然价格昂贵,但由于其优异的耐磨性、耐油性和可靠性,具有很高的实用价值。因此,他们的剂量逐渐增加也就不足为奇了。氟化物的开发仍有很大的潜力和可能性,预计未来将开发出使用价值更高的含氟聚合物。