氟橡膠的加工與應(yīng)用(二)
3. 氟橡膠的配合技術(shù)
一個氟橡膠的配方,一般是由生膠、吸酸劑、硫化劑、促進(jìn)劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、加工助劑等組成。
(1) 生膠
國產(chǎn)氟橡膠和國外的氟橡膠的性能基本相同,隻是加工性能有些差異,國產(chǎn)膠的加工性能較差,主要是門尼粘度較高,相應(yīng)影響膠料加工流動性差。
國產(chǎn)氟橡膠26相當(dāng)於美國杜邦公司的VitonA,氟橡膠246相當(dāng)於VitonB,國外的氟橡膠生膠,有不少已加好了硫化劑,美國3M公司和日本大金公司供應(yīng)的氟橡膠已經(jīng)加好了硫化劑。
(2) 硫化劑
硫化是使氟橡膠產(chǎn)生一定程度的交聯(lián),使其具有良好的使用性能。氟橡膠硫化可以采用親核試
劑的離子加成機(jī)理進(jìn)行,也可以以過氧化物或射線以自由基機(jī)理進(jìn)行。
胺類化合物(1#、3#硫化劑)硫化氟橡膠,可以解決一般產(chǎn)品的要求;采用2#硫化劑,可以解決膠漿的加工。
在密封製品中,為使其有較小的壓縮變形值,應(yīng)優(yōu)先選用酚類化合物作為硫化劑。如對苯二酚、雙酚A、雙酚AF等,並配用相應(yīng)的促進(jìn)劑,以適合高層次的性能要求。
在解決腐蝕介質(zhì)的抗耐性上,建議采用過氧化物硫化氟橡膠。
(3) 吸酸劑
吸酸劑也稱為穩(wěn)定劑。它是為了解決氟橡膠加工過程產(chǎn)生氟化氫對金屬的腐蝕和汙染,使硫化反應(yīng)順利進(jìn)行。Ca(OH)2等。一般采用 MgO、CaO、ZnO、PbO、二鹽基亞磷酸鉛,其用量一般在5 ~10份。它們的加入各有特點:MgO耐熱性好; PbO 耐酸性好;CaO壓縮變形?。粚ο龤馀萦欣籞nO和二鹽基亞磷酸鉛,膠料流動性得到改善,耐水性好;Ca(OH)2壓縮變形小,加入Ca(OH)2和活性MgO,在酚類硫化體係中,可得到低壓縮變形的膠料??傊?,要選擇合適的吸酸劑,以滿足實際性能的要求。
(4) 補(bǔ)強(qiáng)填充劑
氟橡膠是一種自補(bǔ)強(qiáng)性能的橡膠。由於性能要求和用途的不同,需要通過補(bǔ)強(qiáng)、填充體係進(jìn)行調(diào)節(jié),使其功能和成本適應(yīng)用戶的需要。一般用量在10-30份之間。目前常用的補(bǔ)強(qiáng)填充劑大致上有熱裂法炭黑(N-990)、噴霧碳黑、白炭黑、硫酸鈣、硫酸鋇、氧化鈣、炭纖維等。
用加拿大進(jìn)口的N990炭黑或噴霧碳黑,在黑色製品中均取得較好的加工工藝和相應(yīng)的物理性能。
加入20份炭纖維的氟橡膠,膠料流動性好,加工硫化複雜形狀產(chǎn)品之後,其外觀好於N-990和噴霧碳黑,表麵光滑。由於炭纖維的膠料導(dǎo)熱係數(shù)大,適合高速運(yùn)動橡膠件的使用。應(yīng)該指明的是加入炭纖維的成本高,其伸長率低。
彩色氟橡膠製品可以使用白炭黑、鈦白、氟化鈣、碳酸鈣等,並配用相應(yīng)的顏料即可得到相應(yīng)的膠料。但是,在加工壓縮型密封製品時,在選用彩色原料時,要注意顏料與高溫的合理匹配,還要控製膠料的壓縮變形值,以使產(chǎn)品適應(yīng)壓縮下的工作需要。
(5)加工助劑
加工助劑是近年來氟橡膠加工的一大進(jìn)步,它是在不影響膠料發(fā)揮的前提下,能改善氟橡膠的混煉工藝,防止焦燒,改進(jìn)膠料的流動性和壓出性能,並能在加工中防止粘輥、粘模,起到外脫模劑的作用。
在氟橡膠的加工中,已出現(xiàn)過氟蠟、低分子聚乙烯、硬脂酸鋅、Ws280、棕櫚蠟、模特麗935P等新的加工助劑,為氟橡膠的加工和應(yīng)用提供了新的手段。它的加入量在1-2份。
4. 氟橡膠的加工工藝
氟橡膠的加工過程和使用設(shè)備、加工方法,和一般橡膠相同。由於它的結(jié)構(gòu)特點,它的加工
性能較差,以下簡要敘述一下。
(1) 塑煉:生膠在輥距0.3~0.5mm的開煉機(jī)薄通10次,包輥即可加入配合劑。
(2) 混煉:
容量:氟橡膠的容量比合成膠還要小。
63混煉機(jī) 500克
143混煉機(jī) 5000克
輥溫:40-60℃
加料順序: 生膠→吸酸劑→加工助劑→填充劑→硫化促進(jìn)劑。
配合劑加完,均勻、薄通打三角包、打卷、放下後片。
(3) 硫化
一段 165-170℃ ×10min
二段 230℃×24h(要保證逐步加溫,到230℃後,恒溫記時。
5. 氟橡膠於金屬粘合
金屬件采用金屬噴砂或鹽酸浸泡,清洗乾淨(jìng),建議采用CHEMLOK5150或首立公司PC-22作為金屬粘合劑。(詳細(xì)操作可參考相應(yīng)公司的規(guī)定)
6. 國內(nèi)外氟橡膠的性能對比
表5是國內(nèi)外氟橡膠的性能對比情況,可以看出,國產(chǎn)膠的試驗數(shù)據(jù)與美國杜邦、3M、日本大
金公司及德國K.G.K所報道的數(shù)據(jù)比較接近,常態(tài)下的拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)有較大差異,伸長率的波動範(fàn)圍基本一致。但是,在相同硬度下的伸長率,國產(chǎn)的數(shù)據(jù)低於國外的數(shù)值。
表5.國內(nèi)外氟橡膠的性能對比
性能 |
鐵嶺 |
3M公司1 |
杜邦公司2 |
大金公司3 |
K.G.K4 |
蘇聯(lián)5 |
拉伸強(qiáng)度MPa |
9-20 |
9-19 |
8.9-17.2 |
17.2 |
14.2 |
7.0 |
伸長率 % |
130-180 |
100-500 |
100-300 |
250 |
228 |
225 |
硬度 (邵氏A) |
65-95 |
|
65-95 |
70 |
76 |
70-85 |
撕裂強(qiáng)度 KN/m |
18-35 |
|
|
|
|
|
壓縮變形 % |
(B法3.5mm O型圈) |
|||||
23℃×70h |
|
9-16 |
|
13 |
|
|
200℃×70h |
18-80 |
10-30 |
20-70 |
20 |
26 |
|
200℃×24h |
|
|
|
|
|
70-100 |
【1】《R、C、T》VOL55No3
【2】杜邦公司樣本VT210·1 編號81/06
【3】大金公司樣本
【4】《K.G.K》No2 P111(1989)
【5】ΝΡΠ-1144
關(guān)於200℃×70h壓縮變形,因為我們是按照GB1683進(jìn)行測試,它的樣品是10×10㎜的圓柱體,所得的數(shù)值要比環(huán)形式樣(3.5㎜)大。因此,我們的壓縮變形數(shù)值,還是比較好的。應(yīng)該說明的是:氟橡膠的壓縮變形是一個關(guān)鍵指標(biāo)。杜邦公司進(jìn)行大量工作,他們研究出來的低壓縮變形氟橡膠,在200℃×336h壓縮變形為19%。200℃×1000h時為37%。這樣的數(shù)據(jù),目前,我們是達(dá)不到的。