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氟、硅橡胶概述

合成橡胶一般可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶两类。通用合成橡胶性能与天然橡胶相似,用于制造一般的橡胶制品,特种合成橡胶具有耐高温、耐低温、耐酸碱等优点,多用于特殊环境和高科技领域,如航空、航天、军事等方面,而其中的佼佼者是氟橡胶和硅橡胶。它们开发应用之初都是为军工配套,后因性能优异而推广至民用领域,并迅速深入到国民经济各部门和人们生产生活的各个环节,使生产过程和人的生活环境得到极大改善,呈现出广阔的发展前景。

  一、氟橡胶氟橡胶是特种合成弹性体,其主链或侧链上的碳原子上接有电负性极强的氟原子,由于C-F键能大(485KJ/mol),且氟原子共价半径为0.64A,相当于C-C键长的一半,因此氟原子可以把C-C主链很好地屏蔽起来,保证了C-C链的稳定性,使其具有其它橡胶不可比拟的优异性能,如耐油、耐油、耐化学药品性能,良好的物理机械性能和耐候性、电绝缘性和抗辐射性等,在所有合成橡胶中其综合性能最佳,俗称“橡胶王”。主要用于制作耐高温、耐油、耐介质的橡胶制品,如各种密封件、隔膜、胶管、胶布等,也可用作电线外皮,防腐衬里等。在航空、汽车、石油、化工等领域得到了广泛的应用。在军事工业上,氟橡胶主要用于航天、航空及运载火箭、卫星、战斗机、新型坦克的密封件、油管和电气线路护套等方面,是国防尖端工业中无法替代的关键材料。

  1.氟橡胶的主要性能及应用从主链结构上看,氟橡胶可以分为三种基本类型:即氟碳橡胶、氟硅橡胶、氟化磷腈橡胶。其中以氟碳橡胶为主,而其中又以偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚(1#胶)、偏氟乙烯和六氟丙烯共聚(2#胶)、偏氟乙烯和六氟丙烯及四氟乙烯三元共聚(3#胶)为主。

  (1)1#氟橡胶具有良好的物理机械性能及化学稳定性,能在200℃之下长期使用,250℃之下短期使用;脆点为-20℃~ -40℃;优良的耐介质性能,对有机溶剂、无机酸、氧化剂作用的稳定性优良,尤其耐酸性优异;有极好的耐气候、耐臭氧性能,在大气中暴露数年后,物理机械性能变化甚微,对微生物的作用亦较稳定。1#氟橡胶目前国内仅晨光院生产。主要用于制备耐热、耐油、耐酸的橡胶制品。如密封件、胶管、胶垫、胶布、胶带、簿膜、油箱和浸渍制品等也可用作导线的外护套及设备防腐衬里等,广泛应用于航空工业、石油工业、汽车工业、化学工业等领域。

  (2)2#氟橡胶2#氟橡胶是用量最大的氟橡胶品种。具有良好的贮存稳定性、电绝缘性和抗辐射性;优良的耐油、耐介质性;极好的真空性能,可满足特殊场合的需要;耐热性好,通常可在250℃下长期使用,300℃下短期使用。

  26型氟橡胶主要用于耐热、耐油、耐酸的橡胶制品制备。如密封件、胶管、胶垫等。产品可在250℃下长期使用,300℃下短期使用,它耐油性优于其它品种氟橡胶,可用于需耐油的场合的部件。举例如下:用作“○”形圈,V型密封圈,带金属骨架的油封皮碗、阀门密封垫等。这些密封材料可在200~250℃温度下长期工作和300℃短期工作。

  在石油工业中:F26胶密封件被用在钻井机械炼油设备、天然气脱硫装置上,可同时承受高温、高压、油类和强腐蚀介质等苛刻条件中使用。

  在化学工业中:F26密封件被用在泵、管接头、设备容器之中,以密封无机酸、有机物等化学物质。

  在建筑材料制造方面:F26可作水泥单仓泵密封胶圈,比天然橡胶做的密封圈使用寿命延长了10倍左右。

  (3)3#氟橡胶具有突出的耐高温性能、耐油、特别是耐双酯油类、耐化学药品以及良好的物理机械性能、满意的介电性能、不燃性、耐候性及优异的真空性能、耐辐射性;通常可在275℃下长期使用,在320℃下短期使用;耐油、耐酸性优于1#胶;耐气候、耐臭氧、耐辐射性、透气性及电性能和耐燃性能与2#胶相近。广泛地应用于宇航、汽车、机械、石油化工等领域。例如用作飞机的液压系统和润滑系统的动静密封材料;用作油田的密封材料,油田用的电缆输油管道以及钻井设备上;化工行业用作设备、管道柔性连接、泵等的衬里或作耐腐蚀的密封材料,制成管道,用以输送或有机溶剂或其他有腐蚀性的介质等等。

  二、硅橡胶有机硅材料主要由硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类构成,硅橡胶(简称硅橡胶)是有机硅产品中产量最大、应用最为广泛的一大类产品。其主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷。由于Si-O-Si键是其构成的基本键型,硅原子主要连接甲基,侧链上引入极少量的不饱和基团,分子间作用力小,分子呈螺旋状结构,甲基朝外排列并可自由旋转,因此硅橡胶硫化后具有优异的耐高、低温,耐候、憎水、电气绝缘性、生理惰性等特点,在国防军工、医疗卫生、工农业生产及人们的日常生活中获得了广泛应用。

  1.硅橡胶的主要性能及应用硅橡胶按其硫化温度,可分为高温(加热)硫化型及和室温硫化型两大类,高温胶主要用于制造各种硅橡胶制品,而室温胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。

  (1)热硫化硅橡胶(HTV)热硫化硅橡胶(HTV)是有机硅产品中最重要的一类,甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)是HTV中最主要的品种,俗称高温胶。

  甲基乙烯基硅橡胶(生胶)是无色、无臭、无毒、无机械杂质的胶状物,生胶按需要加入适当的补强剂、结构控制剂、硫化剂等助剂一起混炼,然后升温模压成型或挤出成型,再经二段硫化做成各种制品。其制品具有优良的电绝缘性,抗电弧、电晕、电火花能力强,防水、防潮、抗冲击力、抗震性好,具有生理惰性,透气性等性能。

  主要用于航空、仪表、电子电器、航海、冶金、机械、汽车、医疗卫生等部门,可做各种形状的密封圈、垫片、管、电缆,也可做人体器官、血管、透气膜以及橡胶模具,精密铸造的脱模剂等。

  (2)室温硫化硅橡胶(RTV)室温硫化硅橡胶一般包括缩合型和加成型两大类。

  加成型室温胶是以具有乙烯基的线性聚硅氧烷为基础胶,以含氢硅氧烷为交联剂,在催化剂存在下于室温至中温下发生交联反应而成为弹性体。它具有良好的耐热性、憎水性、电绝缘性,同时由于活性端基的引入,使其具有优异的物理机械性能,尤其是在抗张强度、相对伸长和撕裂强度上有了明显的提高。它适用于多种硫化方法,如辐射硫化、过氧化物硫化及加成型硫化,广泛用于耐热、防潮、电绝缘、高强度硅橡胶制品等方面。

  缩合型室温硫化硅橡胶是以硅羟基与其他活性物质之间的缩合反应为特征,于室温下即可交联成为弹性体的硅橡胶,产品分为单组份包装和双组份包装两种形式。单组分室温硫化硅橡胶(简称RTV-1胶)是缩合型液体硅橡胶中主要产品之一。通常由基础聚合物、交联剂、催化剂、填料及添加剂等配制而成。产品包装在密封软管中,使用时挤出,接触空气后能自行硫化成弹性体,使用极为方便。硫化胶能在(–60~ 200℃)温度范围长期使用,具有优良的电气绝缘性能和化学稳定性,能耐水,耐臭氧,耐气候老化,对多种金属和非金属材料有良好的粘接性。主要用作各种电子元器件及电气设备的涂复,包封材料起绝缘,防潮,防震作用;作为半导体器件的表面保护材料;也可作为密封填隙料及弹性粘接剂等。

  双组分室温硫化硅橡胶(简称RTV-2胶)使用上没有RTV-1胶方便,但其组分比例富于变化,一个品种可以得到多种规格性能的硫化制品,而且还能深度硫化,因而被广泛用于电子电器、汽车、机械、建筑、纺织、化工、轻工、印刷等行业作绝缘、封装、嵌缝、密封、防潮、抗震及制作辊筒的材料。此外,由于RTV-2具有优异的脱模性,因而作为软模材料大量用于文物、工艺品、玩具、电子电器、机械零件等的复制与制造。有机硅密封胶的典型应用场合之一是玻璃幕墙。将玻璃与铝合金框架用有机硅结构胶粘接作为外墙材料,伸缩缝则用有机硅耐候胶做防水密封。其他方面的应用还包括用于铝合金门窗和塑钢门窗的周边密封,玻璃安装及移动槽的拼缝、铆钉及固定螺丝的密封:厨房、浴室、洗手间的卫生洁具及台面、墙体、家具之间的防水密封;水族馆、天棚、金属顶盖、橱窗、柜台、护墙板、彩钢板的密封;用于高等级公路板块间的防水嵌缝密封等。

  RTV除了建筑用密封胶以外,还包括用于航空航天、核电站、电子、机械、汽车等行业的密封材料,用于电子元器件灌封的有机硅灌封材料,用作软模材料的有机硅模具胶等。这些品种的需求量相对较少,全但在很多场合却是不可少的。

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