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热硫化氟硅橡胶的性能、加工及其应用 |
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作者：西北橡胶塑料研究设计院 刘爱堂 |
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氟硅橡胶的重要特性
耐油、耐溶剂、耐化学药品性
氟硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶相比，其耐油、耐溶剂、耐化学药品性极其优良；即使与氟橡胶相比，耐油、耐溶剂性也是良好的。在相同介质、温度、时间下浸渍后均显示出了优良的耐久性，可以说氟硅橡胶是唯一一种在-68℃～232℃下耐非极性介质的弹性体。
氟硅橡胶的耐含甲醇汽油性也比较好，即使在汽油/甲醇（85vol% / 15vol%）混合体系中，其硫化胶的硬度、拉伸强度、体积变化都很小，经500h长时间的浸渍试验后，各项物性也几乎没有变化。
耐热性
氟硅橡胶的高温分解与硅橡胶一样，即：侧链氧化、主链断裂、侧链热分解和引起各种复合反应。由于分解产物也会引起主链断裂，所以耐热性通常比硅橡胶要差一些，在200℃的温度下已开始氧化老化。但通过添加铁、钛、稀土类氧化物等少量的热稳定剂便可使其获得显著的改善，即使在250℃高温下也具有足够的耐热性。
温度对氟硅橡胶影响比硅橡胶大，但比氟橡胶小。国外还研究了氟硅橡胶在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h条件下的使用寿命，其结果是仅次于甲基乙烯基硅橡胶。
耐寒性
氟硅橡胶与普通硅橡胶一样，低温性能良好。由于氟硅橡胶是以柔软的Si-O为主链构成的线型高聚物，所以低温特性优于以C-C为主链的氟橡胶。其中，氟硅橡胶（LS-2370U）的低温特性更好，脆性温度低达-89℃，而一般的氟橡胶约为-30℃。
电性能、耐辐射性能
氟硅橡胶的电性能与普通硅橡胶相近，但特别可贵之处是在高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学药品、臭氧等苛刻条件下的变化很小。
氟硅橡胶的耐辐射性能并不突出，但耐辐射老化性能优于甲基乙烯基硅橡胶。
物理机械性能
氟硅橡胶与普通硅橡胶一样，硫化胶的机械强度（特别是撕裂强度）比较低。因此，改善和提高氟硅橡胶的强度也是一个重要的研究课题。
美国道康宁（Dow Corning）有机硅公司很早就开发出了高强度、高抗撕氟硅橡胶（US-2332U）。中国对高性能氟硅橡胶的研究主要集中在20世纪80年代，尽管从基础研究到应用研究都取得了一定的进展，但与国外相比还存在着不小的差距。
其他特性
氟硅橡胶的耐天候老化性非常优良，即使暴露5年后，仍保持有良好的性能。臭氧是弹性体老化时生成最多的气体之一，但氟硅橡胶通过动态或静态试验后都未发现有龟裂或裂纹的现象。
此外，氟硅橡胶的防霉性、生理惰性、抗凝血性也是十分良好的。
氟硅橡胶的加工工艺
混炼
氟硅橡胶虽属固体，但可塑度高，不需塑炼，可直接采用开炼机或密炼机进行混炼。其加药顺序或混炼工艺过程如下：
生胶（氟硅橡胶＋少量硅橡胶）→白炭黑＋结构控制剂＋加工助剂→倒胶、薄通（5次）→热处理→返炼＋交联剂→薄通（8～10次）→出片、停放（12h以上）→待用
当采用开炼机混炼时，最好在开炼机辊筒上方装备防尘或抽风装置，以减少白炭黑的飞扬。在混炼过程中不得有其他杂质或胶粒混入，温度应控制在40℃以下，开足冷却水。开炼机混炼吃粉较慢，每批胶料的混炼时间约在20～40min之间。装胶随开炼机规格而定，一般Φ160mm×320mm的开炼机为1～2kg, Φ250mm×620mm的为5～8kg。
至于采用密炼机混炼，不但可以提高生产效率、降低劳动强度，而且还能够减少白炭黑的飞扬和改善操作环境。密炼机混炼的加药顺序基本与开炼机相似，但对加药间隔时间的要求并不严格。每批胶料的混炼时间约为8～18min，密炼机的填充系数应控制在0.7～0.75的范围较为适宜。排胶温度与填料种类有关，通常应控制在50℃～70℃的范围。
热处理
当采用未经表面改性的气相法白炭黑作为补强剂时，胶料中必须加入结构控制剂。因此，胶料的热处理也就成为一道必需的工序。
热处理的目的主要在于：使结构控制剂与白炭黑进一步结合；消除低分子挥发物。一般来讲，热处理的条件为160℃～200℃×1～1.5 h。
过滤
对挤出制品、压延制品、涂胶制品、膜片制品来讲，机械杂质和未分散的配合剂粒子是导致产品出现质量问题的主要因素之一。因此，对上述制品所用的胶料必须进行过滤。过滤时可采用滤胶机，也可用普通挤出机替代。机筒、螺杆的温度应控制到最低，滤网规格以120～200目为宜。
返炼
胶料经停放后，因凝胶含量增加、可塑性降低，所以使用时必须进行返炼。胶料返炼应适可而止，返炼不足，胶料柔软性差，表面不平整；而返炼过度，则胶料表面会发粘，不利于操作，特别对氟硅橡胶更是如此。
硫化
氟硅橡胶不同于其他普通橡胶，硫化是分一段、二段两次完成的。一段硫化时间短（1.5～15min），仅能使制品达到定型的程度；经过二段硫化（3～6h）后才能够达到完全硫化，硫化胶的各项物性才能够趋于稳定。
模型硫化最适用于O形圈、皮碗、膜片、油封、衬垫、护套等制品的加工；常压热空气硫化和加压蒸汽硫化主要是用于胶管、胶带、胶布、胶绳、电线电缆覆盖层等挤出制品、压延制品、涂胶制品的加工。硫化所用设备可根据制品类型选择，硫化条件可根据制品规格、厚度、硫化体系来确定。其模压制品和挤出制品的一段硫化条件分别见表1、表2所示。表1 模压制品的一段硫化条件
 表2 挤出制品的一段硫化条件
 氟硅橡胶的应用
氟硅橡胶是兼具硅橡胶和氟橡胶两者特性的弹性体材料。与甲基乙烯基硅橡胶相比，最大的优点是耐油、耐溶剂性；而与氟橡胶相比，尽管在耐烷烃溶剂方面的差别甚微，但耐芳烃溶剂性优于氟橡胶，它的良溶剂只有极性大、小分子的酮类。氟硅橡胶的耐热性、耐寒性、压缩永久变形性更优，而且物性对温度的依赖性较小，从低温到高温都显示出了优良的性能。其次，即使不使用增塑剂也可制得低硬度的制品。因此，氟硅橡胶作为一种新的高性能弹性体材料正在广泛地应用。
氟硅橡胶的应用主要在航空航天、车辆船舶、电子通信、精密仪器、石油化工和医疗卫生等领域，但目前巿场需求量最大的还是火箭、卫星、汽车、飞机制造业。
航空薄膜：油箱调压管路中活门用膜片、油箱通气活门用膜片（在-55℃～200℃的煤油蒸汽和150℃的RP煤油中使用的氟硅橡胶涂层与聚酯布作骨架材料的夹布薄膜）；
静、动态密封件：垫圈、皮碗、活门；
汽车制品：燃油水平指示传感器软管、雾化器油泵隔膜、燃油泵隔膜、波纹护套、发动机曲轴后密封圈、气缸垫、燃油泵密封件、油箱盖垫圈、油箱加油垫圈、滤油器密封件；
其他：耐氟氯油、耐氟溴油、耐三氯联苯、耐H2S溶液、耐液氮等密封件。
原载雅式工业专网 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(11/1/2006) |
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