橡膠密封圈材質(zhì)種類及基本性能如下:
(一)通用合成橡膠:
一、順丁橡膠BR
BR是1,4-聚丁二烯簡(jiǎn)稱,用量?jī)H次于SBR.可分為:高順BR、中順BR、低順BR
1、 BR分子排列規(guī)整,彈性比NR還好。是橡膠中最好的。耐寒性較好,高順BR的Tg為-105℃,通 用橡膠中最耐寒的。另外、耐磨性優(yōu)異、生熱低耐屈撓性好
2、 BR是不飽和的,與NR化性相似,可與硫磺及氧反應(yīng)。雙鍵旁沒(méi)有甲基等,所以雙鍵活性比NR 低,但硫化膠NR慢、耐老化和耐熱好。
3、 BR是結(jié)晶性、結(jié)晶溫度比NR低、故其純膠強(qiáng)度低,用炭黑補(bǔ)強(qiáng)。BR的扯斷強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度都 比NR差
4、 BR是非極性的,溶于烴類、不耐油。對(duì)油類和補(bǔ)強(qiáng)類親和力好??梢源罅刻畛溆秃吞亢诙锢?性能減少較少,可降低成本。
5、 BR加工性能較差,粘著性不好,對(duì)溫濕度的變化較為敏感。一般與NR并用。 BR在濕滑面上易滑,且生膠的冷流性大
BR主要用于輪胎工業(yè)及其他耐磨制品如;膠管、膠鞋等
二、丁基橡膠(IIR)
由異丁烯和少量的異戊二烯在低溫下(-98℃~-103℃)聚合的彈性體。雙鍵含量極少。不飽和度越小、 橡膠的硫化速度越慢,但耐腐蝕和老化。不飽和度為1.6%~2.0%的丁基橡膠分子量較大,硫化速度快,是用量最大的丁基橡膠。
外觀白色、有冷流性,相對(duì)密度091~0.92,分子量為3W~8.5W,拉伸結(jié)晶。
1、 耐透氣性好。 氣密性是所有橡膠中最好的一種,比天然膠高8倍。
2、 化學(xué)穩(wěn)定性高。 不飽和度低,極好的耐熱老化、耐天候老化尤其是抗臭氧和耐酸堿腐蝕??钩?氧比NR高10以上。冷凍不結(jié)晶,耐寒性好。Tg為-73℃。非極性,在醇、酮等極性溶液中溶脹很小。但不耐烴類溶劑。
3、 電性能好。 電絕緣性及耐電暈性比一般合成橡膠好,吸水性也低??勺鼋^緣材料。體積電阻可 達(dá)1016 Ω。cm,比一般合成膠高10~100倍
4、 減震性好。 彈性低,吸收震動(dòng)的能力大。在-30℃~-+50℃內(nèi),具有良好的減震性。
缺點(diǎn):
1、 工藝性能差、硫化速度慢,不易于其他橡膠并用。粘著性和耐油性不好。生熱大,常溫下彈性 較低。
應(yīng)用:制造內(nèi)胎、水胎、風(fēng)胎、防輻射手套、氣密性要求較高的制品?;つ透g容器及電線、電纜的絕緣皮層和外包皮。各種耐熱耐水的密封墊片和防震緩沖器材
改性: 加入鹵素改性。溴化、氯化等解決了丁基橡膠硫化速度慢和粘著性差的缺點(diǎn)。能與NR/SBR/CR等并用,具有更佳的氣密性、耐臭氧和耐化學(xué)腐蝕等機(jī)械性能。
三、氯丁橡膠(CR)
CR是有氯丁二烯的聚合物。淺黃色或褐色彈性體。分三類:
1、 硫黃調(diào)節(jié)型(G型) 制造中用硫黃或含硫有機(jī)物(秋蘭姆類)做調(diào)節(jié)劑。最常用GN-A型,相 當(dāng)于國(guó)產(chǎn)通用型橡膠。
2、 非硫黃調(diào)節(jié)型 聚合時(shí)用硫醇化合物做調(diào)節(jié)劑,不含硫黃。相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)的54-1型CR
3、 其他類型 這類CR有專門的性能和特殊用途。主要有粘結(jié)型CR、氯丙橡膠、氯苯橡膠、凝膠 CR等 CR結(jié)構(gòu)規(guī)整,伸長(zhǎng)結(jié)晶,純膠抗張強(qiáng)度大。 1、 良好的耐老化和耐熱性。Cl吸電子且其屏蔽作用,使老化性能優(yōu)異。尤其是耐天候和耐臭氧性能。在通用橡膠中僅次于乙丙橡膠和丁基橡膠。耐熱性能與NBR相當(dāng)。陽(yáng)光暴曬后易變色,不宜做淺色或透明制品。
2、 耐燃燒型號(hào)。 燃燒時(shí)放出大量氯化氫,只炭化,不延燃,自熄性好。耐燃性是通用橡膠最好的。
3、 耐油性和耐化學(xué)腐蝕性。 除芳香烴及氯化烴油外,在其他溶劑中都很穩(wěn)定。其耐油性優(yōu)于NR 和SBR,但不如NBR.它耐一般無(wú)機(jī)酸堿,但不耐濃硫酸和濃硝酸。
4、 粘著性好、是一種較好的粘合材料。
5、 耐透氣性好。 僅次于丁基橡膠、NBR比NR、SBR和BR都好。
6、 CR可用金屬氧化物(MgO、ZnO等)硫化
缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)規(guī)整、易結(jié)晶,但分子鏈上含Cl所以帶來(lái)以下缺點(diǎn)。
1、 儲(chǔ)存穩(wěn)定性差。 一般的CR在儲(chǔ)存過(guò)程中易硬化變質(zhì)。20℃放置不超過(guò)一年;30℃下放置不超 過(guò)半年。但是非硫化調(diào)節(jié)性54-1型在30℃下能放40個(gè)月。
2、 低溫性能不好,低溫易結(jié)晶硬化。
3、 加工時(shí)溫度變化敏感,在70~90℃范圍內(nèi)加工時(shí)易粘輥,易焦燒,收縮性大。
應(yīng)用 CR主要用于制造耐熱運(yùn)輸帶、耐油耐化學(xué)腐蝕的膠管、容器襯里、膠輥膠板。也做電線電纜、外包皮和門窗密封膠條。有的可以做膠粘劑等。
四、氫化丁腈橡膠(HNBR)
是由丁腈橡膠進(jìn)行特殊加氫處理而得到的一種高度飽和的彈性體。氫化丁腈橡膠具有良好耐油性能(對(duì)燃料油、潤(rùn)滑油、芳香系溶劑耐抗性良好);并且 由于其高度飽和的結(jié)構(gòu),使其具良好的耐熱性能,優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能(對(duì)氟利昂、酸、堿的具有良好的抗耐性),優(yōu)異的耐臭氧性能,較高的抗壓縮永久變形性能;同時(shí)氫化丁腈橡膠還具有高強(qiáng)度,高撕裂性能、耐磨性能優(yōu)異等特點(diǎn),是綜合性能極為出色的橡膠之一。
氫化丁腈橡膠目前廣泛用于油田、汽車工業(yè)等方面。瑞翁公司是氫化丁腈橡膠原料的主要供應(yīng)商,在氫化丁腈橡膠配方及加工領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富??梢愿鶕?jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域,專業(yè)提供品種齊全、性能優(yōu)異、品質(zhì)穩(wěn)定的混煉膠產(chǎn)品及各種氫化丁腈橡膠板,模壓制品。 隨著汽車、石油工業(yè)的發(fā)展,橡膠部件除要求耐油外,還需具有良好的耐熱、耐高溫、高壓、耐氧等特性。普通丁腈橡膠(NBR)已遠(yuǎn)不能滿足這些要求,盡管其中一些用途已為氟橡膠所取代,但氟橡膠價(jià)格昂貴。因此人們開始探求對(duì)NBR性能的改進(jìn),氫化丁腈橡膠就是為了滿足這種新的需要而開發(fā)成功的。HNBR的耐高溫性為130~180℃,耐寒性為-55~-38℃且機(jī)械性能優(yōu)良,與其它聚合物相比更能滿足汽車工業(yè)的要求。用ZnO/甲基丙烯酸(MAA)補(bǔ)強(qiáng)的HNBR可制作三角帶、等規(guī)三角帶、多用三角環(huán)的底層膠、隔振器等;也可制備密封圈、密封件,耐熱管等。
在石油鉆井中,要求橡膠制品必須耐受高溫、高壓、酸、胺、H2S、CO2、CH4等蒸汽的考驗(yàn)。而用HNBR制備的各種制品,可耐酸、耐油、耐溶劑。用ZnO/MAA補(bǔ)強(qiáng)的HNBR可用于制作鉆井保護(hù)箱和泥漿泵用活塞。此外,采用打漿法將HNBR制成紙型墊圈可用作石油工業(yè)及汽車工業(yè)的密封墊圈。HNBR的耐熱、耐輻射性能比硅橡膠、氟橡膠、聚四氯乙烯要好,適宜作發(fā)電站的各種橡膠密封件,也用作液壓管、液壓密封、發(fā)電站用電纜護(hù)套,還可作印刷和織物輥筒、武器部件及航天用密封件、覆蓋層、燃油囊等;HNBR膠乳可用作表面涂層(畫),紡織、紙張、皮革、金屬、陶瓷、無(wú)紡布纖維用的粘合劑,以及發(fā)泡橡膠、浸漬膠乳產(chǎn)品等。此外,用ZnO/MAA,過(guò)氧化物、高耐磨爐黑補(bǔ)強(qiáng)的HNBR,其綜合性能比普通HNBR要好。 HNBR在保持NBR原有的優(yōu)異的耐油性的同時(shí),又獲得了非常好的耐熱性(耐150℃高溫)、耐臭氧性,其運(yùn)用領(lǐng)域已突破了NBR的傳統(tǒng)領(lǐng)域,使得氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯等特種橡膠也受到一定的沖擊。
從經(jīng)濟(jì)角度看,HNBR銷售價(jià)暫時(shí)還較貴,但還是比氟橡膠低得多。同時(shí),由于HNBR的剛度低,工藝性能好,密度低,可以加入更多的填料,而且HNBR制品單位體積只有氟橡膠的一半,所以,它將成為氟橡膠等特種彈性體的代用品。雖然,HNBR在國(guó)外已生產(chǎn)多年,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,而在國(guó)內(nèi)尚屬空白,我們應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開發(fā)HNBR.
據(jù)初步了解,我國(guó)大慶、勝利油田有2000余口二期井需用潛油泵在井深2000米,溫度140℃左右下抽油,如用NBR的錠子,使用周期僅有幾個(gè)月甚至更短,如用HNBR的錠子,使用周期可達(dá)一年以上。我國(guó)南京橡膠制品一廠每年就需HNBR30余噸。在HNBR的制造中,NBR的催化加氫技術(shù)是關(guān)鍵,溶液加氫NBR生產(chǎn)技術(shù)條件苛刻,蘭化公司已在進(jìn)行這項(xiàng)研究工作,由于銠回收率低,成本相對(duì)較高。
近年來(lái),水溶性兩相催化劑加氫及加氫甲?;难芯空侵塾谫F金屬催化劑的分離回收及循環(huán)使用,一旦能使這類催化劑的應(yīng)用擴(kuò)大到高分子的加氫上,就可以用它們來(lái)進(jìn)行NBR的氫化,目前,我們已合成了兩個(gè)水溶性膦配體,正在進(jìn)行這方面的嘗試。
五、丁苯橡膠SBR
1、 SBR是不飽和膠,雙鍵比NR含量少。但苯環(huán)減少雙鍵的活性。故,SBR比NR的硫化速度慢, 不易焦燒。耐熱、耐氧、耐臭氧和耐日光老化性好。
2、 SBR不結(jié)晶,無(wú)補(bǔ)強(qiáng)劑的強(qiáng)度低約2MPa.炭黑補(bǔ)強(qiáng)后達(dá)17~24MPa
3、 因苯環(huán)存在,摩擦大。SBR的彈性、強(qiáng)度、耐屈撓龜裂、耐寒性等不如NR.多次變形時(shí),生熱 大,壓延、壓出形變大,難以加工。粘著性差,貼合成型困難。但SBR的耐磨和透氣性好。
4、 SBR是非極性的,能溶于烴類溶劑,不耐油,但耐油性比NR好。耐酸堿性、介電性和NR相當(dāng)
5、 成本低廉,主要用于制造輪胎和其他絕緣產(chǎn)品、膠管、電纜、膠鞋等
六、異戊橡膠IR
IR是聚異戊二烯的簡(jiǎn)稱。
1、 IR與NR很相似。但I(xiàn)R中的凝膠量較低,雜質(zhì)少,質(zhì)地均勻。
2、 加工性能較好,易于塑煉,甚至可以省去塑煉工藝。
3、 半成品壓出收縮少,流動(dòng)性好。
4、 較NR比,IR彈性較好,生熱小,抗龜裂性好。但定伸應(yīng)力,扯斷強(qiáng)度和硬度稍低,抗撕裂性 差。煉膠時(shí)易粘輥。
5、 IR中非橡膠成分極少,耐水性、電絕緣性及耐老化比NR好。
6、 IR與CR(氯丁橡膠)并用,可大大改善其耐臭氧性和耐候性,同時(shí)扯斷強(qiáng)度及硬度和壓縮變 形有所改進(jìn)。
IR用于載重汽車輪胎,飛機(jī)輪胎、醫(yī)療制品,膠黏劑,膠鞋及浸漬品等。一切可用NR的制品都可以用IR
七、乙丙橡膠
乙丙膠是有乙烯和丙烯為主要單體定向共聚所得。它包括二元乙丙膠(EPM)和三元乙丙膠兩類(EPDM)。 EPM由乙烯和20%~30%的丙烯共聚而成。,分子鏈中無(wú)雙鍵,是飽和橡膠。不能用硫黃硫化,只能用過(guò)氧化物交聯(lián)。硫化慢、硫化劑貴限制了其的應(yīng)用。 EPDM是在乙烯丙烯的共聚物中引入不飽和的第三單體。如:亞乙烯降冰片烯、雙環(huán)戊二烯等。這樣就可以硫黃硫化,性質(zhì)與EPM相似。分子內(nèi)沒(méi)有極性取代基,非結(jié)晶性,相對(duì)密度0.86~0.88.
1、 耐老化性能優(yōu)異。 抗臭氧能力突出,遠(yuǎn)勝于丁基橡膠和CR.耐候性好,陽(yáng)光下暴曬3年 不見裂縫。NR150天開裂、SBR5天開裂,70天斷裂。耐老化性能好。150℃下可長(zhǎng)期使用。 耐老化性是通用橡膠中最好的。
2、 耐化學(xué)腐蝕。 對(duì)各種極性化學(xué)藥品和酸、堿有較大抵抗力。對(duì)烴類油的抗耐性差。
3、 電絕緣性優(yōu)良。 超過(guò)丁基橡膠,適合45~65KW的高壓。
4、 沖擊性和耐寒性好。 回彈率可達(dá)50%~60%,僅次于NR和BR,低溫下的彈性保持性能較 好,-57℃變硬,-77℃變脆。
缺點(diǎn):硫化速度慢
比一般慢3到4倍。與其他不飽和膠并用困難;自粘性和互粘性差,粘合困難,工藝加工性能不好。 但它原料易得,價(jià)格便宜,主要用于膠管、膠帶、汽車配件、電線電纜等。
八、丁腈橡膠(NBR)
NBR是由丁二烯和丙烯腈乳液聚合而成的彈性共聚物。 丁腈的含量不同可分為5個(gè)等級(jí):極高- -高- -中高- -中等- -低42~46% 36~41 % 31~35% 25~30% 18~24% 丙烯腈含量大耐油性好彈性卻降低。所以一般控制丙烯腈含量在15~50%間以保證既耐油又有彈性。 國(guó)產(chǎn)一般有三個(gè)等級(jí);NBR-40、NBR-26、NBR-18相當(dāng)于國(guó)外的中高低含量等級(jí)。 側(cè)腈基( -CN ),使得其性能優(yōu)良性能。
1、 NBR為非結(jié)晶橡膠,純硫化膠的扯斷強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度很低,3~4MPa,但是炭黑補(bǔ)強(qiáng) 后強(qiáng)度達(dá)24.5~30MPa
2、 耐油性優(yōu)良。丙烯腈含量越高耐油性越好。耐油性僅次于聚硫橡膠、丙烯酸酯橡膠和氟橡膠。 但對(duì)芳香烴油及氯化烴油的抵抗能力較差。
3、 氣密性好。 僅次于丁基橡膠,優(yōu)于其他通用橡膠。
4、 耐熱耐磨耐老化性能優(yōu)于NR 5、 可與其他橡膠并用,改善加工性能。
缺點(diǎn):
1、彈性、耐寒性差。 丙烯腈含量越高,彈性越差。
2、電絕緣性差,是各種橡膠中的最差者。可用用于需要導(dǎo)出靜電,以免引起火災(zāi)的地方如紡織皮 輥。
3、耐臭氧性能不好。 一般要價(jià)抗臭氧劑或者PVC改善。
4、耐酸性差。最不能抵抗硝酸、濃硫酸、次氯酸等的腐蝕。但耐堿性比NR好。
NBR廣泛用于各種耐油橡膠制品。丁腈-40一般用于直接與油類接觸的橡膠制品。如油封、輸油管、化工容器襯里、墊圈等。丁腈-26一般用于耐油膠管、油箱、印刷膠輥、耐油手套等。
(二)天然橡膠NR:
=NR沒(méi)有一定的熔點(diǎn),加熱慢慢軟化,在130℃~140℃完全軟化,150℃~160℃變成粘性很大的粘流體,200℃開始分解,270℃開始急劇分解。常溫下,NR富有彈性,溫度降低則逐漸變硬,低至0℃彈性大大減少,到-70℃以下變脆。受冷凍的天然橡膠加熱到常溫可以恢復(fù)彈性。
=1、 彈性 NR的彈性模量約為3~6MPa,能伸長(zhǎng)1000%而不斷裂。
=2、 硬度 NR會(huì)結(jié)晶,外力拉伸下易結(jié)晶,自補(bǔ)性很強(qiáng);NR分子量大,機(jī)械強(qiáng)度高。純膠硫化膠斷裂強(qiáng)度為16.7~28.4MPa,炭黑補(bǔ)強(qiáng)后可達(dá)24.5~34.3MPa.NR多次變形后生熱低,具很好的耐屈撓疲勞性能。
=3、 老化 NR含雙鍵,易吸氧氧化,在紫外線下易分解,龜裂。
=4、 介質(zhì)性 NR不含極性基團(tuán),是非極性膠,只能耐一些極性溶劑。不溶于乙酸乙酯、酒精和丙酮。在汽油、苯等非極性溶劑中被溶脹。耐油耐溶劑性差、耐堿性好、但不耐濃強(qiáng)酸。
=5、 加工性 NR分子量分布寬、具有很好的加工性能。NR與配合劑的分散性與共溶性好。經(jīng)機(jī)械加工,具有適宜的塑性和粘性,易于壓延壓出。
6、 NR有較好的透氣性、防水性、耐寒性和電絕緣性。彈性和耐寒性優(yōu)異。