氟橡膠低溫密封性能的發揮

眾所周知,絕大部分的含氟聚合物均可在200℃以上使用[1]。這是因為在氟高分子材料中,氟碳健十分堅固,氟包圍在碳外面形成強有力的保護層,使它不被高溫、油和化學藥劑及氧的破壞和侵襲。因此,它具備極高的穩定性。事實上,以往發表的大量資料都涉及氟橡膠的耐高溫、耐油、耐化學腐蝕、耐氧化等方面的性能,極少涉及到氟橡膠在低溫下的性能特點。本文主要以氟橡膠中量大面廣的維通型氟橡膠(相當于國產氟橡膠26-41和246)的低溫性能作為討論對象,使它更好地應用于低溫工程的密封上,以求拓寬其應用溫度范圍,做到物盡其用。從表面上看,氟橡膠在-20℃左右就失去橡膠的高彈性,它在動態下的使用溫度極限為-29℃,在-32℃左右就變硬發脆。這一點,只能從高分子化學觀念去理解它:碳鍵化合物中的氫原子被氟原子取代之后,碳—碳鍵的旋轉勢壘增高了,分子鍵引起相應的變化,比原來要僵硬些。因此,它的耐低溫的性能也相應降低了。橡膠的玻璃化溫度和脆性溫度是橡膠耐塞性能中的兩個概念。以下簡要介紹氟橡膠的具體情況。(1)維通型氟橡膠的玻璃化溫度,是指氟橡膠由玻璃態向高彈態轉變的溫度。當溫度低于氟橡膠的玻璃化溫度時,氟橡膠不能呈現高彈性,而表現為堅硬玻璃狀物[2]。VitonA(相當于國產氟橡膠26-41)的玻璃化溫度為-20℃,VitonB(相當于國產氟橡膠246)是0℃[3]。(2)維通型氟橡膠的脆性溫度是指在一定條件下,試樣在低溫下受沖擊產生破壞時的最高溫度。它是橡膠的特性溫度,但不能代表橡膠及其制品的工作溫度下限。利用脆性溫度,可以比較不同橡膠材料或不同配方的低溫性能的優劣。國產氟橡膠26-41的脆性溫度為-32℃左右(此數據是在2mm厚的試樣中得出的數據)。橡膠的脆性溫度與試樣的厚度關系很大,不同厚度下氟橡膠試樣的脆性溫度也不同。