氟硅橡胶为何能在航空航天领域大放异彩?其主要特点是什么?
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氟硅橡胶,也称γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷,是一种侧链改性的有机硅弹性体。一般来说,其分子链中会引入 0.2%~0.4%的乙烯基硅氧烷进行共聚改性。它是一种无色透明的高黏滞塑性直链高分子化合物,主链由硅和氧原子构成,与硅相连的侧基有甲基、乙烯基和三氟丙基,分子量在 50 万至 80 万之间。
主要特点
与甲基乙烯基硅橡胶相比,氟硅橡胶在耐油、耐溶剂和耐化学药品方面表现出更优异的性能。即使与氟橡胶相比,其耐油、耐溶剂性也毫不逊色。在相同的介质、温度和时间下浸渍后,氟硅橡胶均显示出了出色的耐久性,可以说是唯一一种在-68℃~232℃下耐非极性介质的弹性体。此外,它在耐含甲醇汽油方面也有较好的表现,即使在汽油/甲醇混合体系中,硫化胶的硬度、拉伸强度和体积变化都很小,经过 500 小时长时间的浸渍试验后,各项物性也几乎没有变化。
氟硅橡胶的高温分解过程与硅橡胶类似,主要包括侧链氧化、主链断裂、侧链热分解以及各种复合反应。由于分解产物也会引起主链断裂,因此其耐热性通常比硅橡胶稍差一些。在 200℃的温度下,氟硅橡胶已经开始氧化老化,但通过添加少量的热稳定剂,如铁、钛、稀土类氧化物等,其耐热性可以得到显著改善,即使在 250℃的高温下也能保持足够的耐热性。温度对氟硅橡胶的影响比硅橡胶大,但比氟橡胶小。国外还对氟硅橡胶在 150℃×2000 小时、175℃×5000 小时、200℃×4000 小时等条件下的使用寿命进行了研究,结果表明其仅次于甲基乙烯基硅橡胶。
与普通硅橡胶一样,氟硅橡胶的低温性能良好。由于它是以柔软的 Si-O 为主链构成的线型高聚物,所以其低温特性优于以 C-C 为主链的氟橡胶。其中,氟硅橡胶(LS-2370U)的低温特性更佳,脆性温度低达-89℃,而一般的氟橡胶约为-30℃。
氟硅橡胶的电性能与普通硅橡胶相近,在高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学药品、臭氧等苛刻条件下的变化很小。其耐辐射性能虽然并不突出,但耐辐射老化性能优于甲基乙烯基硅橡胶。耐天候老化性非常优良,即使暴露 5 年后,仍能保持良好的性能。在臭氧环境中,氟硅橡胶经过动态或静态试验后都未发现有龟裂或裂纹的现象。此外,它的防霉性、生理惰性和抗凝血性也十分良好。
氟硅橡胶综合了氟橡胶和硅橡胶的优点,具有优异的耐极性和非极性溶剂以及耐油性能,能在-55~+200℃的范围内长期使用。它常用于生产耐油管、带、密封条、密封圈、油封、输送酸碱介质的管类等制品,在汽车工业、航空航天工业、石油化学工业、电子通信、精密仪器、医疗卫生等领域有着广泛的应用。
主要应用
航空领域:油箱调压管路中活门用膜片、油箱通气活门用膜片(可在-55℃~200℃的煤油蒸汽和 150℃的 RP 煤油中使用的氟硅橡胶涂层与聚酯布作骨架材料的夹布薄膜);静、动态密封件等。
汽车制品:燃油水平指示传感器软管、雾化器油泵隔膜、燃油泵隔膜、波纹护套、发动机曲轴后密封圈、气缸垫、燃油泵密封件、油箱盖垫圈、油箱加油垫圈、滤油器密封件等。
其他方面:耐氟氯油、耐氟溴油、耐三氯联苯、耐 H2S 溶液、耐液氮等密封件。
总结
在实际应用中,氟硅橡胶的性能会受到多种因素的影响,如生产工艺、配方设计、使用环境等。因此,在选择和使用氟硅橡胶时,需要根据具体的需求和应用场景,综合考虑其性能特点和相关技术要求。