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橡胶/轮胎 |
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新型双酚硫化FKM |
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作者：苏威集团 Steven Jagels |
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由偏氟乙烯（VF2）和六氟丙烯(HFP)二元共聚的氟弹性体（FKM）以耐热、耐介质、耐压缩永久变形而著称。为了满足化学工业中耐高温油、燃油、酸等介质的要求，氟弹性体在这个领域中有着广泛的应用。典型的氟橡胶制品包括O形圈、t形密封件、骨架粘结型密封件及其它多种多样的密封制品。
FKM模压制品加工过程中的局限性增加了最终制品的成本。这些成本包括为了获得最佳物理性能而耗费的加工时间和加工能源。此外影响成本的因素还包括胶料流变性能的变化，由于吸酸剂氢氧化钙的使用造成在胶料中的难以分散、产品粘附模具，脱模困难等。
一种新型的氟弹性体—Tecnoflon HS（以HS命名）已被开发出来，在制造效率和产品性能方面均有改善。
Tecnoflon HS的特点
Tecnoflon HS这种氟弹性体（HS FKM）采用一种创新性的技术合成，消除了分子链末端的离子化集团。它是一种高级的氟弹性体，不仅在加工性能方面有所改善，物理性能也有提高。HS型FKM混炼胶可以在没有氢氧化钙的情况下进行有效的交联。此外，使用HS型FKM生产模压型密封件，仅需要很短的二段时间即可。
HS型FKM的硫化机理同双酚AF硫化的普通氟弹性的机理一样，但由于它采用了创新性的合成技术，赋予胶料加工性能和物理性能方面均有改善。普通的FKM聚合物，由于分子链末端是离子化基团，它同硫化过程中的交联反应是一对竞争反应，同时需要很长的二段时间才能获得最佳的物理性能，尤其是耐压缩永久变形性能。HS型FKM分子链末端没有离子化基团，正是这一点改善了胶料的加工性能和物理性能。
通常为了满足客户的需要，普通的FKM密封件制造或分销商必须贮存大量的库存，这其中的一个原因就是普通FKM密封件需要16～24小时的二段时间。HS型FKM二段时间可缩短到1小时，这就赋予了制造商当天接单生产当天交货的能力，从而降低了库存空间和费用。
试验结果与讨论
本试验对比了短时间二段的HS型FKM与长时间二段的普通FKM在化学工业中耐介质性能，还给出了在其它氟弹性密封件应用领域中两者的性能对比。
表1给出了HS型FKM和普通FKM的试验配方。聚合物都是采用普通的工业品，填料都是30份MT N990炭黑。普通的FKM使用了6份氢氧化钙和3份高活性氧化镁。HS型FKM使用了9份高活性的氧化镁。
从表2中可以看出，HS型FKM不使用氢氧化钙也可获得很快的硫化速度。尽管普通的FKM也可以仅使用含氧化镁的配合，但因硫化速度慢而无法获得商业上的实际应用。
如图1～3所示，HS型FKM的拉伸强度、扯断伸长率、压缩永久变形在仅一个小时的二段后即可获得极佳的性能，而一个小时以后的性能就基本变化不大了。普通氟橡胶1小时二段后仅具有中等的性能，需要很长的二段时间后才能达到HS型FKM 1小时二段的性能水平。 
图1：二段时间对于拉伸强度的影响
图2：二段时间对于扯断伸长率的影响
图3: 二段时间对于压缩永久变形的影响（200℃×70h）
表3给出了普通FKM和HS型FKM的物理性能，胶料配方如表1所示。普通FKM的硬度比HS型FKM高5度。短时间二段的HS型FKM与普通FKM相比，拉伸强度和扯断伸长率较高，定伸较低。
在表4中给出了耐介质性能的对比，使用的介质包括芳香烃、链烷烃、标准参比油、酸等。尽管HS型FKM的二段时间很短，但二者的耐介质性能却基本相近。二段时间的长短并不对耐介质性能产生影响。
表5给出了HS型FKM在5份填料和少量加工助剂下的耐介质性能。试样经250℃×2二段。这里没有给出与普通FKM的性能对比，化学工业中类似工况中使用时，这些数据可供参考。
结论：
HS型FKM短时间二段后的性能优于普通FKM长时间二段后的性能。在HS型FKM中，耐介质性能不会因二段时间短而受到影响。这就意味着HS型FKM可以取代普通的FKM，赋予密封制品更优异的物理性能和更高的生产效率。
由于二段时间比较短，标准密封件的制造商可缩短交货周期、降低日常开支，包括能源、制造时间、库存成本的降低等。此外，从模压到最终制品的品管圈被缩短，因此更加有利于过程和品质的控制。
(Tecnoflon HS是一种创新性技术合成的新型氟弹性体，消除了分子链末端的离子化基团，与普通的FKM相比，具有二段硫化时间短，物理性能优越，耐化学介质性能基本等同的特点。）
作 者 简 介
Steven Jagels 是Solvay Solexis, Inc 的一位应用开发工程师，就职于新泽西洲，Thorofare的北美Tecnoflon?氟化橡胶应用开发实验室。6年前加入Solvay Solexis，此前，在他的橡胶工业事业中曾就任于多种技术职位。Steven是Rubber Divisiob ACS旗下的Energy Rubber Group的成员。Steven拥有路易斯安娜洲新奥尔良的Tulan大学的细胞和分子生物学士学位。
表1、试验配方
材料名称 普通FKM，phr HS型FKM，ph
普通FKM 100 0
HS型FKM 0 100
氢氧化钙 6 0
高活性氧化镁 3 9
MT N990炭黑 30 30
表2、流变性能（177℃）
MDR 普通FKM，phr HS型FKM，phr
ML，N.m 0.17 0.16
MH，N.m 3.64 2.26
TS2,分 1.9 1.6
T’50,分 2.3 2.2
T’90,分 3.4 3.2
表3、物理机械性能（一段硫化：177℃×10分）
物理性能 普通FKM HS型FKM
二段条件： 250℃×16h 250℃×2h
硬度，邵A，度 73 68
拉伸强度，MPa 14.9 18.1
扯断伸长率，% 180 228
100%定伸，MPa 7.1 5.1
压缩永久变形，
AS568-214 O形圈， 15 13
200℃×70h，%
表4、耐化学介质性能
普通FKM HS型FKM
60℃×70h在甲苯中老化后性能
硬度变化，度 -13 -15
拉伸强度的变化，MPa -42 -49
扯断伸长率变化，% -22 -22
体积溶胀，% 26 27
60℃×70h在CE10（90%燃油C+10%乙醇）中老化后性能
硬度变化，度 -13 -16
拉伸强度的变化，MPa -49 -50
扯断伸长率变化，% -18 -18
体积溶胀，% 25 25
60℃×70h在煤油中老化后性能
硬度变化，度 -1 -2
拉伸强度的变化，MPa -4 -16
扯断伸长率变化，% 10 -1
体积溶胀，% 1 2
60℃×70h在柴油#2中老化后性能
硬度变化，度 -2 -1
拉伸强度的变化，MPa -3 -14
扯断伸长率变化，% 14 7
体积溶胀，% 1 1
150℃×70h在参比油IRM901中老化后性能
硬度变化，度 -2 -1
拉伸强度的变化，MPa -8 -15
扯断伸长率变化，% 0 4
体积溶胀，% 1 1
60℃×70h在异辛烷中老化后性能
硬度变化，度 q-1 -1
拉伸强度的变化，MPa -11 3
扯断伸长率变化，% 5 3
体积溶胀，% 1 1
23℃×70h在37%的盐酸中老化后性能
硬度变化，度 0 1
拉伸强度的变化，MPa -6 -12
扯断伸长率变化，% 9 7
体积溶胀，% 0 0
表5、HS型FKM的物理性能及耐化学介质性能
配方 HS型FKM
HS型FKM，O形圈型生胶 100
高活性氧化镁 9
MT N990炭黑 35
FPA 1 (氟橡胶加工助剂) 0.75
初始物理机械性能，一段硫化：177℃×10分；
二段硫化：250℃×2h
硬度，邵A，度 73
拉伸强度，MPa 17.2
扯断伸长率，% 191
100%定伸，MPa 7.5
压缩永久变形，AS568-214 34
O形圈，200℃×336h，%
23℃×70h在燃油C中老化后性能
硬度变化，度 -2
拉伸强度的变化，MPa -11
扯断伸长率变化，% -3
体积溶胀，% 3
23℃×70h在甲醇中老化后性能
硬度变化，度 -19
拉伸强度的变化，MPa -67
扯断伸长率变化，% -56
体积溶胀，% 88
70℃×70h在甲醇中老化后性能
硬度变化，度 -19
拉伸强度的变化，MPa -58
扯断伸长率变化，% -36
体积溶胀，% 47
100℃×70h在蒸馏水中老化后性能
硬度变化，度 -1
拉伸强度的变化，MPa -20
扯断伸长率变化，% -6
体积溶胀，% 4
150℃×70h在参比油IRM903中老化后性能
硬度变化，度 -1
拉伸强度的变化，MPa -11
扯断伸长率变化，% -7
体积溶胀，% 2
23℃×70h在苯中老化后性能
硬度变化，度 -4
拉伸强度的变化，MPa -16
扯断伸长率变化，% -5
体积溶胀，% 9
100℃×70h在苯中老化后性能，回流液
硬度变化，度 -15
拉伸强度的变化，MPa -45
扯断伸长率变化，% -32
体积溶胀，% 33
国际橡胶商情(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(12/2/2006) |
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