AFLAS、FKM、TPV的特點(diǎn)與區(qū)彆
1976年，美國杜邦公司推出係列過氧化物硫化氟橡膠，其中就有氟醚橡膠Viton GLT和GFLT，GFLT是高氟含量的GLTE6,73。前幾年，杜邦公司采用白有的APA(**聚合物設(shè)計(jì))技術(shù)開發(fā)出性能更好的氟醚橡膠VitonGLT-S，GBLT-S和GFLT-Sc82。杜邦公司的氟醚橡膠VitonGLT和GFLT是VDF，PFMVE和TFE的共聚物，在主鏈上引入含溴的提供過氧化物硫化位置的單體(CSM)，可能是三氟溴乙烯。采用APA技術(shù)的新型耐寒氟橡膠的聚合物組成與GLT相同，隻是采用改進(jìn)的提供過氧化物硫化位置的單體(1CSM)，但ICSM的成分不詳。采用APA技術(shù)的氟醚橡膠可大大縮短二段硫化時(shí)間，由24h縮短至4h(硫化溫度為230℃)。
日本大金公司工業(yè)化生產(chǎn)的氟醚橡膠DALELL丁-302的聚合物組成和CSM與杜邦公司產(chǎn)品有所不同，其為VDF、HFP和全氟烷基乙烯基醚的共聚物，CSM為含碘化合物。通過碘轉(zhuǎn)移聚合(10dine-transferP01ymerizatiOn)將含碘的可硫化單體引入聚合物中，位於直鏈聚合物的兩端。對於密封性能要求較高的製品，需要提高交聯(lián)密度，因此開發(fā)了支化型氟醚橡膠，即將碘基團(tuán)也引入側(cè)基，以增大硫化位置的濃度。DALEL LT-302可以不用二段硫化，或在較低溫度下進(jìn)行短時(shí)間二段硫化(180℃×4h)。
俄羅斯也生產(chǎn)氟醚橡膠，牌號(hào)為CK中260和CK0460，具體成分不詳。
氟醚橡膠與全氟醚橡膠不同，全氟醚橡膠分子鏈中全部為C-F鍵，不含C-H鍵，而氟醚橡膠中含有C-H鍵。全氟醚橡膠耐高溫和耐介質(zhì)性能優(yōu)異，使用溫度可達(dá)288℃，經(jīng)過316℃×336 h老化後，其拉伸強(qiáng)度保持率達(dá)到76%。全氟醚橡膠主要用於航天、石化和原子能等部門，價(jià)格昂貴，但其耐寒性能不佳，脆性溫度雖然達(dá)到-39℃，但溫度回縮試驗(yàn)TR10僅為-2℃，克拉什-伯格柔軟溫度也僅為-2℃。
氟醚橡膠與氟橡膠的性能對比如表5和6所示。從表5可以看出，氟醚橡膠的耐寒性能優(yōu)於低壓縮長久變形氟橡膠ⅥtonE-60和GH。從表6可以看出，雖然V讓onGLT和GFLT在高溫下的耐壓縮長久變形性能不及Vi-tonE-60，但其在-30℃時(shí)的耐壓縮長久變形性能卻明顯優(yōu)於VitonE-60C，因此VitonGLT在低溫密封臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)的表現(xiàn)較好。此外，采用細(xì)煤粉(AustingBlack，美國SlabFOrkCoal公司產(chǎn)品)部分替代炭黑N908，可明顯改善氟醚橡膠在高溫下的耐壓縮長久變形性能，使ⅥtonGLT的耐壓縮長久變形性能與VitonE-60C接近。
日本大金公司的氟醚橡膠DALELLT302由於采用了一些特殊技術(shù)，如采用碘轉(zhuǎn)移聚合控製相對分子質(zhì)量分布，在共聚物分子鏈端部提供過氧化物硫化位置以及通過分子設(shè)計(jì)提高耐低溫性能，因此具有更好的耐壓縮長久變形性能，同時(shí)保持良好的耐寒和耐油性能(見表7)。
與ⅥtonGLT相比，DALELLT-302的二段硫化溫度大幅度降低，硫化時(shí)間明顯縮短，若采用硫化劑DCP或BIPB替代硫化劑雙25，還可以取消二段硫化，其耐壓縮長久變形性能不會(huì)下降(見表8)。
表5 氟醚橡膠與氟橡膠物理性能和耐寒性能對比
項(xiàng)目 | VitonGLT | VitonGFLT | VitonE-60C | VitonGH5) | |||
低硬度1) | 中硬度1) | 低硬度1) | 中硬度1) | 低硬度1) | 中硬度1) | ||
邵爾A型硬度/度 | 57 | 70 | 60 | 72 | 61 | 74 | 77 |
100%定伸應(yīng)力/MPa | 2.6 | 7.4 | 3.2 | 8.6 | 2.8 | 6.5 | 5.2 |
拉伸強(qiáng)度/MPa | 10.4 | 17.5 | 6.8 | 15.2 | 10.5 | 14.0 | 13.1 |
拉斷伸長率/% | 147 | 179 | 206 | 149 | 233 | 196 | 186 |
壓縮長久變形/% |
| ||||||
150℃×70 h | 2l | 22 | 24 | 26 | 10 | 12 |
|
200℃×70 h | 32 | 26 | 34 | 36 | 19 | 16 | 51 |
Tg/℃ | --31 | --30 | --24 | --23 | --15 | -18 |
|
溫度回縮試驗(yàn)TR10/℃ | --31 | --31 | --25 | --25 | 一17 | --17 | --11 |
脆性溫度/℃ | --49 | --45 | --41 | --40 | --23 | --22 | --40 |
注：1)配方為氟醚橡膠 100，炭黑N990 10，氫氧化鈣 3，加工助劑 l，硫化劑雙25(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45) 3，助交聯(lián)劑TAlC 3；2)配方為氟醚橡膠 100，炭黑N990 30，氫氧化鈣 3，加工助劑 1，硫化劑雙25(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45) 3，助交聯(lián)劑TAIC 3；3)配方為VitonE-60C(含硫化劑雙酚AF和促進(jìn)劑BPP的母煉膠) 100，炭黑N990 10，高活性氧化鎂 3，氫氧化鈣 6，加工助劑 1；4)配方中炭黑N990用量為30份，其餘組分和用量與低硬度VitonE-60C相同；5)配方為VitonGH 100，炭黑N908 30，升華氧化鉛 3，加工助劑 2，硫化劑雙25(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45) 2.5，助交聯(lián)劑TAIC 2.5。一段硫化條件為177℃×10min，二硫化條件為232℃×24h。
表6 氟醚橡膠與氟橡膠耐壓縮長久變形和低溫密封性能對比
項(xiàng)目, | VitonGLT | VitonE-60C | |
l#配方 | 2#配方 | ||
壓縮長久變形/% |
| ||
232℃×70h | 57 | 36 | 30 |
200℃×70h | 30 | 21 | 18 |
0℃×70h | 47 | 48 | 23 |
-20℃×70h | 77 | 77 | 73 |
-30℃×70h | 73 | 73 | 92 |
低溫臺(tái)架試驗(yàn) |
| ||
密封溫度/℃ | -40 | -46 | -29 |
泄漏溫度/℃ | -46 | -54 | -34 |
注：p配方(標(biāo)準(zhǔn)配方)為VitonGLT 100，炭黑N908 30，氫氧化鈣 4，硫化劑雙2S(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45) 4，助交聯(lián)劑TA-IC 4；2#配方(低壓縮長久變形配方)為VitonGLT 100，炭黑N908 10，細(xì)煤粉 20，氫氧化鈣 4，硫化劑雙25(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45) 4，助交聯(lián)劑TAIC 4 Vlton E-60C配方為VitonE-60C 100，炭黑N908 30，活性氧化鎂 3，氫氧化鈣 6。一段硫化條件為177℃×10min，二段硫化條件為232℃×24h。
表7 DAI-ELLT-302與VitonGLT的性能對比
項(xiàng)目 | DAI-ELLT-3021) | VitonGLT2) |
邵爾A型硬度/度 | 67 | 67 |
100%定伸應(yīng)力/MPa | 3.7 | 3.9 |
拉伸強(qiáng)度/MPa | 18.9 | 19.1 |
拉斷伸長率/% | 260 | 250 |
壓縮長久變形/% |
| |
200'C×70 h | 17 | 27 |
-20℃×70 h |
| |
-30℃×70 h | 24 | 44 |
吉曼扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) | 39 | 67 |
T10/℃ | 一29.5 | -27.5 |
溫度回縮試驗(yàn) |
| |
TR10/℃ | -31 | -31 |
TR70/℃ | -25 | -22 |
脆性溫度/℃ | -38 |
|
40'C×70h燃油浸泡後 |
| |
體積變化率/% |
| |
燃油C | +13 | +13 |
M-153) | +37 | +40 |
注：1)配方為DAI-ELLT-302 100，炭黑N990 20，硫化劑雙25 1.5，助交聯(lián)劑TAlC 4；一段硫化條件為160℃×10rain，二段硫化條件為180℃×4 h。2)配方為VitonGLT 100，炭黑N990 20，氫氧化鈣 3，硫化劑雙25 1.5，助交聯(lián)劑TA-IC 4；一段硫化條件為160℃×15min，二段硫化條件為230℃×24 h。3)燃油C/甲醇(體積比為85/15)混合液。 美國杜邦公司VitonGLT和GFLT的氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)分彆為0.64和0.67。ⅥtonGLT符合美國宇航材料標(biāo)準(zhǔn)AMS-R-83485的要求，V讓onGFLT符合美國通用汽車公司標(biāo)準(zhǔn)GM6269M、福特汽車公司標(biāo)準(zhǔn)M2D40l-A3和戴姆勒-克萊斯勒汽車公司標(biāo)準(zhǔn)MSBZ-832-F的要求。3種采用APA技術(shù)生產(chǎn)的新型氟醚橡膠VitonGL丁-S，GBLT-S和GFL丁-早的氟質(zhì)量分?jǐn)?shù)分彆為0.64，0.66和0.67。
表8 硫化條件對氟醚橡膠性能的影響
項(xiàng)目 | DAI-ELLT-302 | VitonGLT3) | |
| 一段硫化1) | 二段硫化2) | |
硫化儀數(shù)據(jù)(160℃) |
| ||
ML/(N·m) | 3.4 | 2.1 | 7.8 |
MH/(N·m) | 47.0 | 49.5 | 35.7 |
t10/min | 0.6 | 0.5 | 0.8 |
t10/min | 2.1 | 1.5 | 5.4 |
邵爾A型硬度/度 | 72 | 74 | 71 |
100%定伸應(yīng)力/MPa | 6.7 | 8.8 | 7.5 |
拉伸強(qiáng)度/MPa | 15.8 | 20.7 | 20.4 |
拉斷伸長率/% | 210 | 220 | 200 |
壓縮長久變形/% | 20 | 20 | 30 |
溫度回縮試驗(yàn) |
| ||
TR10/℃ | -32 | -32 | -31 |
注：1)配方為DAI-ELLT-302 100，炭黑N990 30，氧化鋅 10，硫化劑DCP 0.75，助交聯(lián)劑TAIC(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6)6.7；硫化條件為160℃×10 min。2)配方為DAI-ELLT-302100，炭黑N990 30，氧化鋅 10，硫化劑雙25 1.5，助交聯(lián)劑TAIC(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6) 6.7；一段硫化條件為160℃×10min，二段硫化條件為180℃×4 h。3)配方為VitonGLT 100，氫氧化鈣 3，硫化劑雙25 1.5，助交聯(lián)劑TAlC(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為o.6)6.73一段硫化條件為170℃
10min，二段硫化條件為230℃×24 h。4)200℃×70h。
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