浅谈橡胶密封制品技术现状与热塑弹性体的应用与拓展.docx

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1、浅谈橡胶密封制品技术现状与热塑弹性体的应用与拓展在橡胶工业制品中,密封件产品是一类技术含量非常高的且是多门类的基础配件.它虽然被安装在不起眼的密封装置中,但却是在于无声处与泄漏在博弈.关系着生死存亡的作用.干的是蓝领的活.在人类不断追求科学进步和开拓创新过程中,防止”三漏油,水液,气,己是决定成败的关键.天空,地上,海洋,密封装置无处不在.尤其是在太空领域的发展,密封工程是最为关键的高科技,它是多学科交叉的产物.所以说,密封技术,应走在其它工程的前列,为各个领域的安全性保驾护航.保不泄漏”将是现在和未来永15追求的主题.在历史的长河中,密封技术的持续发展,记载着人类为其不懈努力的历程.从动物的

2、皮革,矿物纤维,金属与非金属密封材料,发展到今天采用高分子材料,尤其是使用高弹性硫化橡胶作为密封材料加工成各式各样的配件,按装在需要密封的设备上,最大限度地防止了各种液体和气体的泄漏.可以毫不夸张地说,人类现代生活,离不开密封,将来更不会离开密封.目前我国常用的橡胶密封材料仍以合成橡胶为主体,热塑弹性体及天然橡胶占少部份;以生胶为主材,辅以助剂,用科学的配合技术,加工成密封产品.橡胶之所以成为高分子密封材科的首选,是因为橡胶具有的独特的力学性能,主要表现在低应力下,会产生较大变形,而在变形后又能恢复其原始或接近原始形态.其泊松比接近0.5,也就是在压缩下,体积可以基本不变,同时与液压和气动的工

3、作液,有较好的相容性,可以根据特定的外界因素和工况条件,通过选择不同胶种和配方设计,去完成密封配件的工作性能.众所周知,橡胶工艺配合复杂,热硫化和炼胶耗能高,清洁化生产难度大.而有一种和我同时“出生”在上世纪三十年代的高分子弹性体物质,它的奇妙之处在于,常温下,显示出高弹态,而在一定高温下,又以可塑性成型的,介于橡胶与塑料性能之间可逆性加工材料.这就是被誉为第三代橡胶”的热塑性弹性体.现在正大力开发和应用.使得在密封制品生产选材中,得以有更多的选择.随着热塑弹性体性能的不断改善,特别是在耐热性方面的提高,拓宽了应用范围.它像颗高分子的名星,在闪烁着耀眼光芒.有的橡胶界人士认为,热塑弹性体的广泛

4、应用,是对橡胶加工技术的冲击和挑战.可我不认为.恰恰是日臻成熟的热塑弹性体的广泛应用,性能改善,品种增多,以及和橡胶并用,丰富了密封材料的选择,为高分子材料密封工艺,开辟了新领域.下面浅谈一下目前最常用的密封制品橡胶材料的现状现在以高分子材料生产制造各类不同形状和规格密封件产品,仍以合成橡胶为主,因为大凡需要密封的工况条件,大部份都是在恶劣苛刻的环境下工作,如要求耐油,耐化学介质腐蚀,耐高,低温,耐天候,耐有害气体等等,必须根据不同工况,针对性地选择不同特性的合成橡胶.所以丁庸橡胶,三元乙丙橡胶,氟橡胶,丙烯酸酯橡胶,硅橡胶,以及能符合使用条件的各种热塑弹性体材料.从使用性能需求和成本考虑,用

5、于密封件制品最多的合成橡胶是丁脂橡胶,三元乙丙橡胶,硅胶,氟胶和丙烯酸酯橡胶.一.丁脐橡胶系列:NBR因为丁精橡胶品种齐全,工艺成熟.它是由丁二烯和丙烯般共聚而成.因其具有极性的月青基，有着优良的耐油性能仅次于氟胶1耐热可达130搦氏度,耐磨性,气密性,耐腐蚀性等良好综合物理性能,成为耐油密封件普及橡胶.同时其品种按结合丙烯月青含量,表征耐非极油程度.国际上分类,有低丙烯腊丁脯胶,丙烯脯含量24%以下中丙烯脯丁胞胶丙烯胞含量25%至30%和中高丙烯月青丁月青胶.丙烯精含量31%至35%,高丙烯懵含量丙烯懵含量36%至42%,还有极高丙烯肥胶丙烯胞含量在43%以上.我们国产丁脂橡胶的丙烯胞含量般

6、分为高,中，低三个等级.技术人员可以综合考虑其非结晶性,不饱和性,分子量较窄,和耐油性能,又要兼顾其它物理性能,特别的耐低温性能,去选择合适品级胶种去设计硫化体系.丁腾橡胶在密封领域用途广泛.常用作生产各种油封,各类O型密封圈,垫圈和膜片,阀片等.在丁膻橡胶系列中,还有一种出类拔粹的佼佼者,那就是世界上为数不多的厂家能生产的氢化丁晴橡胶.不要小看前辍“氧化”二字,它具有饱和度高的主链,丁二烯链段被聚乙烯链段结构所替代,因此具有结晶性趋势,烯丙基氢原子的大大减少,使得氢化丁般胶的热稳定性明显增强.因其氢化度程度越高,耐臭氧,耐化学介质腐蚀性能就越强.但必须指出,就配方设计技术而言,并非是氢化度最

7、高就的理想,因为它涉及到氢化丁脯胶的弹性和硫化交联密度.氢化丁脂橡胶的性能,主要从分子量,结合丙烯精含量和氢化度去分析.氢化丁懵橡胶由于氢化饱和赋予了新的优良的性能.在保持丁月青橡胶基因上,又增添了更高的耐热性和优异的物理机械性能.同时还具有耐各种工业用油,含添加剂的流体以及燃料油.在苛刻的工况条件下,仍能表现良好的耐曲挠和耐磨性能.由于氢化丁精具有上述的耐高温性,耐油性和优良的物理机械性能,其应用面很广,油田深井开采的恶劣工况,其橡胶配件非氢化丁肥胶莫属,如油田机械设备密封用各类O圈,封隔器胶简,螺杆泵定子,防喷器配件,钻探机用压缩皮囊,等,本人作者曾亲赴克拉玛依油田,研发油井用氢化丁胞橡胶

8、配件,改变依赖进口的格局.氢化丁腑橡胶在机械工业和电器工业中,应用也很多,包括动密封和静密封各种高档次的密封配件,和耐制冷液的配件.由于耐久性好,最大限度地减少维修成本,延长设备使用寿命.氢化丁般橡胶是丁脯橡胶中的贵族,价格昂贵,一般用于高端密封制品.二.乙丙橡胶系列EPR乙丙橡胶是以乙烯和丙烯为基础单体共聚而成.乙丙橡胶包括两种类型.一类如前所述,是乙烯,丙烯共聚的二元乙丙橡胶,其分子链完全饱和,很难硫化,即使是采用有机过氧化物硫化,也会带来不少困扰.另一类就是现在广泛应用的三元乙丙橡胶,它是由乙烯-丙烯-非共物二烯三种单体共聚而成.其最大特点是,由于在侧链上引入第三单体,大大加快了硫化速度

9、,并可以用任何常用硫化体系硫化.三元乙丙橡胶品种很多,随乙烯,丙烯含量变化及第三单体种类和含量,还有充油或不充油规格等等.三元乙丙橡胶是所有橡胶中密度最小的,只有086,由于其分子主链全部由乙烯,丙烯单元链节所构成,具有高饱和性和柔顺性.因此三元乙丙橡胶具有优异的耐候性,耐水性,耐低温性,耐热性和电绝缘性,特别的是三元乙丙橡胶对于耐化学介质还有独到之处,如耐动物,植物脂,乙醇,酮类,水,碱类,对于耐乙醇.水及耐碱性能都优于其它合成橡胶,其应用广泛,特有的可以高填充量性能,使得制品价格相对便宜,在合成橡胶总消耗量排列在丁苯,顺丁之后,居第三位,而在工业方面,则是目前主力胶种.三元乙丙橡胶由于其优

10、异的耐候和耐老化性.在密封制品应用方面,以汽车用内外装饰及门窗密封条,海绵胶条,最具代表性,用量也最大,用于卫浴和水龙头。型圈,阀片,水管道止水阀，水泵连接密封垫片,耐氯胺密封圈,还有低压变屏蔽泵密封垫,燃料箱密封圈,电气仪表盘密封片,其中以压缩永久变形不大于10%的屏蔽泵密封垫,技术含量比较高,还有水务行业接触消毒水的,耐氯胺三元乙丙密封件,都是关键产品.三元乙丙橡胶除了在密封制品应用外,在胶管,胶带,模压制品,防水材料方面也获得广泛应用,前景广阔.三.氟橡胶系列FPM氟橡胶FPM是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种合成高分子弹性体.众所周知,氟元素是己知化学原素中电负性最强的元素,它的

11、聚合物不容易被氧化分解.氟原子能紧密地排列在碳原子周围,形成对C-C键的屏障,保证了C-C的化学稳定性,不受侵蚀.氟橡胶具有优良的耐高温性能,在250搦氏度下,仍能长期工作.并且抗老化性能优于其它合成橡胶,尤其是耐腐蚀性能更为突出,对于耐有机溶剂,燃料油,浓酸,强氧化剂,过热水,耐真空,和耐臭氧等方面,效果非常好,令人感兴趣的的它的气密性利耐高真空性能.气密性与丁基橡胶接近,而耐高真空性能,则是无其它橡胶能及.它的这一特性,使得成为宇宙飞行器首选橡胶配件.氟橡胶品种可分为含氟烯燃类氟橡胶,其中有偏氟乙烯三氟氯乙烯共聚物,偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物,偏氟乙烯-四氟乙烯六氟丙烯三元共聚物,偏氟乙烯五

12、氟丙烯共聚物,偏氟乙烯-四氟乙烯-五氟丙烯三元共聚物,四氟乙烯-丙烯共聚物.目前,最常用的是偏氟乙烯类橡胶，全氟酸橡胶属特种氟胶,价格十分昂贵,一般的也要三,四万元一公斤.氟橡胶广泛用于石油,化工,航空,航天,汽车,机械,电子的国防工业的密封配件,如汽车空调器密封,水泵和真空泵密封,燃油滤清器法兰密封,排气阀,燃装置密封,喷油器O形圈,还有应用在其它工业不同性能的密封膜片Q形圈,油封,垫片,膜片,尤其是交通方面耐燃油加乙醇等混合燃料密封配件,及化工装置抗爆密封件.氟橡胶还在管道防腐,耐多种流体降解,有着特殊贡献.如四丙氟橡胶生产的密封件,可以在230撮氏度下,经得起酸,碱,腐蚀,纺织工业的漂白

13、机中密封件非它莫属.氟橡胶在密封领域起着举足轻重的作用,同时氟橡胶还可以与丁U青橡胶,丙烯酸脂橡胶,乙丙橡胶,硅橡胶进行并用,以降低成本和改善物理机械性能和工艺性能.四,丙烯酸酯橡胶ACM丙烯酸酯橡胶是由丙烯酸烷基酯单体与少量具有交联活性基团单体的共聚物.聚合物的主链是钝和型.且含有极性的酯基.从而使丙烯酸酯橡胶具有突出的耐热油性能,用于汽车发动机内部橡胶配件极为合适.被人们称为“车用橡胶.丙烯酸酯橡胶特点是耐热氧老化和耐油性,在热油中其性能优于丁懵耐油橡胶,可以长期浸在热油中工作,这一优异特性,使得它在汽车各类密封配件中占有很大优势.用它作汽车上变速箱密封,活塞杆密封,以及火花塞帽,散热器软

14、管,阀门捍挡油器非常合适,除用在汽车工业外,还可应用在其它领域需要耐臭氧,气密性,耐屈挠,与耐日光老化等方面,的密封件产品,如耐油密封垫,耐热油隔膜,以及石油深井勘探用设备密封产品.与氟橡胶相比,在耐油和耐热方面,虽稍逊,但在价格上却占有很大优势.只要在不十分苛刻的工况下,而使用温度在180摄氏度范围内,用它生产各类橡胶油封,O形圈,密封垫片,性价比能赢得市场认可.丙烯酸酯橡胶,是很有前途的车用密封橡胶.随着它的“短板耐寒性差的改进,新的耐寒性,超耐寒性的丙烯酸酯的开发和应用,更会有广阔前景.硅橡胶Q说起硅橡胶,我们必须了解它仅仅是有机硅高分子家族中的聚有机硅氧烷中的一部份.是由各种二氯硅烷经

15、过水解,缩聚而得到的一种有机弹性体.也就是高温热硫化硅橡胶.它具有其它橡胶不具备的许多独特而优异的性能.在作为密封用胶种,广泛用于汽车工业,航空航天领域,电气电子工业,医疗卫生方面,人们日常生活用品等方面.我们现在常用于密封的热硫化硅橡胶,主要有两类,一是二甲基硅橡胶,MQ,二是甲基乙烯基硅橡胶MVQ二甲基硅橡胶是最早开发的品种,虽然使用温度宽阔,从-60到250搦氏度，但硫化时间长,工艺性能差,高温压变大.现已逐渐被甲基乙烯基硅橡胶所取代.这是因为甲基乙烯基硅橡胶中引入少量不饱和乙烯基,因而使它的硫化工艺及成品性能特别是耐热老化性和高温抗压缩变形方面,有着质的飞蹬.在硅橡胶系列中,甲基乙烯基

16、硅橡胶是品种最多，产量最大的.硅橡胶之所以用来作密封制品胶种,是因为它优异的耐高,低温性能.工作温度能达到-80摄氏度到250摄氏度.同时具备卓越的耐臭氧,耐天候.特别是它的特殊的生理惰性,是所有橡胶中都不具备的.硅橡胶优良的电绝缘性,高透气性,都是独特的.由于硅橡胶具备了以上多种特性,在制造橡胶密封件方面也多被广泛应用.特别是用于能耐高低温,耐臭氧,耐辐射,阻燃等苛刻恶劣环境的航空航天和国防军工产品.如航天员和战斗机驾驶员的呼吸面罩,密封垫圈,皮碗,开关护套,等在电子电气工业中耐高温电位器密封圈,电子元件减震密封件,汽车机械工业中,常用的变速器配件耐高温密封圈,还有食品工业各种机械装配的无毒环保的密封配件.在日常生活用品高压锅密封圈,保温杯密封圈,都是由不同性能的硅橡胶制造的.人们经常接触到的手机,其密封部件也是由硅橡胶配套.硅橡胶独有的生理惰性,是植入人体某些人造器官