氟硅橡膠的加工工藝及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2015-01-08 19:06:50 人瀏覽
來源： 橡膠技術(shù)網(wǎng)
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氟硅橡膠的重要特性
耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品性
氟硅橡膠與甲基乙烯基硅橡膠相比，其耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品性極其優(yōu)良；即使與氟橡膠相比，耐油、耐溶劑性也是良好的。在相同介質(zhì)、溫度、時(shí)間下浸漬后均顯示出了優(yōu)良的耐久性，可以說氟硅橡膠是唯一一種在-68℃～232℃下耐非極性介質(zhì)的彈性體。
氟硅橡膠的耐含甲醇汽油性也比較好，即使在汽油/甲醇（85vol% / 15vol%）混合體系中，其硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、體積變化都很小，經(jīng)500h長時(shí)間的浸漬試驗(yàn)后，各項(xiàng)物性也幾乎沒有變化。
耐熱性
氟硅橡膠的高溫分解與硅橡膠一樣，即：側(cè)鏈氧化、主鏈斷裂、側(cè)鏈熱分解和引起各種復(fù)合反應(yīng)。由于分解產(chǎn)物也會引起主鏈斷裂，所以耐熱性通常比硅橡膠要差一些，在200℃的溫度下已開始氧化老化。但通過添加鐵、鈦、稀土類氧化物等少量的熱穩(wěn)定劑便可使其獲得顯著的改善，即使在250℃高溫下也具有足夠的耐熱性。
溫度對氟硅橡膠影響比硅橡膠大，但比氟橡膠小。國外還研究了氟硅橡膠在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h條件下的使用壽命，其結(jié)果是僅次于甲基乙烯基硅橡膠。
耐寒性
氟硅橡膠與普通硅橡膠一樣，低溫性能良好。由于氟硅橡膠是以柔軟的Si-O為主鏈構(gòu)成的線型高聚物，所以低溫特性優(yōu)于以C-C為主鏈的氟橡膠。其中，氟硅橡膠（LS-2370U）的低溫特性更好，脆性溫度低達(dá)-89℃，而一般的氟橡膠約為-30℃。
電性能、耐輻射性能
氟硅橡膠的電性能與普通硅橡膠相近，但特別可貴之處是在高溫、低溫、潮濕、油、溶劑、化學(xué)藥品、臭氧等苛刻條件下的變化很小。
氟硅橡膠的耐輻射性能并不突出，但耐輻射老化性能優(yōu)于甲基乙烯基硅橡膠。
物理機(jī)械性能
氟硅橡膠與普通硅橡膠一樣，硫化膠的機(jī)械強(qiáng)度（特別是撕裂強(qiáng)度）比較低。因此，改善和提高氟硅橡膠的強(qiáng)度也是一個(gè)重要的研究課題。
美國道康寧（Dow Corning）有機(jī)硅公司很早就開發(fā)出了高強(qiáng)度、高抗撕氟硅橡膠（US-2332U）。中國對高性能氟硅橡膠的研究主要集中在20世紀(jì)80年代，盡管從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究都取得了一定的進(jìn)展，但與國外相比還存在著不小的差距。
其他特性
氟硅橡膠的耐天候老化性非常優(yōu)良，即使暴露5年后，仍保持有良好的性能。臭氧是彈性體老化時(shí)生成最多的氣體之一，但氟硅橡膠通過動態(tài)或靜態(tài)試驗(yàn)后都未發(fā)現(xiàn)有龜裂或裂紋的現(xiàn)象。
此外，氟硅橡膠的防霉性、生理惰性、抗凝血性也是十分良好的。
氟硅橡膠的加工工藝
混煉
氟硅橡膠雖屬固體，但可塑度高，不需塑煉，可直接采用開煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行混煉。其加藥順序或混煉工藝過程如下：
生膠（氟硅橡膠＋少量硅橡膠）→白炭黑＋結(jié)構(gòu)控制劑＋加工助劑→倒膠、薄通（5次）→熱處理→返煉＋交聯(lián)劑→薄通（8～10次）→出片、停放（12h以上）→待用
當(dāng)采用開煉機(jī)混煉時(shí)，最好在開煉機(jī)輥筒上方裝備防塵或抽風(fēng)裝置，以減少白炭黑的飛揚(yáng)。在混煉過程中不得有其他雜質(zhì)或膠粒混入，溫度應(yīng)控制在40℃以下，開足冷卻水。開煉機(jī)混煉吃粉較慢，每批膠料的混煉時(shí)間約在20～40min之間。裝膠隨開煉機(jī)規(guī)格而定，一般Φ160mm×320mm的開煉機(jī)為1～2kg, Φ250mm×620mm的為5～8kg。
至于采用密煉機(jī)混煉，不但可以提高生產(chǎn)效率、降低勞動強(qiáng)度，而且還能夠減少白炭黑的飛揚(yáng)和改善操作環(huán)境。密煉機(jī)混煉的加藥順序基本與開煉機(jī)相似，但對加藥間隔時(shí)間的要求并不嚴(yán)格。每批膠料的混煉時(shí)間約為8～18min，密煉機(jī)的填充系數(shù)應(yīng)控制在0.7～0.75的范圍較為適宜。排膠溫度與填料種類有關(guān)，通常應(yīng)控制在50℃～70℃的范圍。
熱處理
當(dāng)采用未經(jīng)表面改性的氣相法白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑時(shí)，膠料中必須加入結(jié)構(gòu)控制劑。因此，膠料的熱處理也就成為一道必需的工序。
熱處理的目的主要在于：使結(jié)構(gòu)控制劑與白炭黑進(jìn)一步結(jié)合；消除低分子揮發(fā)物。一般來講，熱處理的條件為160℃～200℃×1～1.5 h。
過濾
對擠出制品、壓延制品、涂膠制品、膜片制品來講，機(jī)械雜質(zhì)和未分散的配合劑粒子是導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要因素之一。因此，對上述制品所用的膠料必須進(jìn)行過濾。過濾時(shí)可采用濾膠機(jī)，也可用普通擠出機(jī)替代。機(jī)筒、螺桿的溫度應(yīng)控制到最低，濾網(wǎng)規(guī)格以120～200目為宜。
返煉
膠料經(jīng)停放后，因凝膠含量增加、可塑性降低，所以使用時(shí)必須進(jìn)行返煉。膠料返煉應(yīng)適可而止，返煉不足，膠料柔軟性差，表面不平整；而返煉過度，則膠料表面會發(fā)粘，不利于操作，特別對氟硅橡膠更是如此。
硫化
氟硅橡膠不同于其他普通橡膠，硫化是分一段、二段兩次完成的。一段硫化時(shí)間短（1.5～15min），僅能使制品達(dá)到定型的程度；經(jīng)過二段硫化（3～6h）后才能夠達(dá)到完全硫化，硫化膠的各項(xiàng)物性才能夠趨于穩(wěn)定。
模型硫化最適用于O形圈、皮碗、膜片、油封、襯墊、護(hù)套等制品的加工；常壓熱空氣硫化和加壓蒸汽硫化主要是用于膠管、膠帶、膠布、膠繩、電線電纜覆蓋層等擠出制品、壓延制品、涂膠制品的加工。硫化所用設(shè)備可根據(jù)制品類型選擇，硫化條件可根據(jù)制品規(guī)格、厚度、硫化體系來確定。其模壓制品和擠出制品的一段硫化條件分別見表1、表2所示。
氟硅橡膠的應(yīng)用
氟硅橡膠是兼具硅橡膠和氟橡膠兩者特性的彈性體材料。與甲基乙烯基硅橡膠相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是耐油、耐溶劑性；而與氟橡膠相比，盡管在耐烷烴溶劑方面的差別甚微，但耐芳烴溶劑性優(yōu)于氟橡膠，它的良溶劑只有極性大、小分子的酮類。氟硅橡膠的耐熱性、耐寒性、壓縮永久變形性更優(yōu)，而且物性對溫度的依賴性較小，從低溫到高溫都顯示出了優(yōu)良的性能。其次，即使不使用增塑劑也可制得低硬度的制品。因此，氟硅橡膠作為一種新的高性能彈性體材料正在廣泛地應(yīng)用。
氟硅橡膠的應(yīng)用主要在航空航天、車輛船舶、電子通信、精密儀器、石油化工和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，但目前巿場需求量最大的還是火箭、衛(wèi)星、汽車、飛機(jī)制造業(yè)。
航空薄膜：油箱調(diào)壓管路中活門用膜片、油箱通氣活門用膜片（在-55℃～200℃的煤油蒸汽和150℃的RP煤油中使用的氟硅橡膠涂層與聚酯布作骨架材料的夾布薄膜）；
靜、動態(tài)密封件：墊圈、皮碗、活門；
汽車制品：燃油水平指示傳感器軟管、霧化器油泵隔膜、燃油泵隔膜、波紋護(hù)套、發(fā)動機(jī)曲軸后密封圈、氣缸墊、燃油泵密封件、油箱蓋墊圈、油箱加油墊圈、濾油器密封件；
其他：耐氟氯油、耐氟溴油、耐三氯聯(lián)苯、耐H2S溶液、耐液氮等密封件。
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