1. Fluororubber (FKM)
1.1 Structura chimică și mecanismul de performanță
Lanțul principal de cauciuc fluoro conține legături CF (energie de legătură 485 kJ/mol), iar grupurile fluorurate sunt introduse în lanțurile laterale pentru a forma un efect de ecranare steric. Conținutul de fluor al Ether Ether Perfluoro - tip FKM (FFKM) este de peste 70%, înzestrându -l cu o inerție chimică extrem de puternică.
1.2 Performanță de rezistență medie
Rezistența la ulei: Conform testului ASTM D471, în uleiul IRM903 la 150 de grade timp de 70 de ore, rata de modificare a volumului este mai mică de 5%.
Rezistență la acid: Poate rezista acidului sulfuric de 70% (23 grade) și 50% acid azotic (temperatura camerei), dar alcalinul concentrat cu temperaturi ridicate (cum ar fi NaOH> 40%) este probabil să provoace reacții de defluorinare.
Rezistența la uzură: Pierderea de abraziune Taber (cs - 17 roată, 1 kg încărcare) este aproximativ 80 - 120 mm³ și poate fi redusă la mai puțin de 50mm³ prin adăugarea PTFE Micro Powder.
1.3 Tehnologii de modificare
Introducerea celui de -al treilea monomer (cum ar fi TFE): Îmbunătățește flexibilitatea scăzută - temperatură (TR10 poate atinge gradul - 30).
Întărire cu nano - sio₂: Rezistența la lacrimă este crescută cu 40% până la 50 kN/m.
Cauciuc perfluoroethethether (Kalrez®): Performanța rezistenței amestecurilor puternice de acid este crescută de 3 ori.
1.4 Aplicații tipice
Garnituri mecanice în rafinării (standard API 682), inele de etanșare pentru echipamente de gravură umedă semiconductor.
2. Nitril hidrogenat - cauciuc de butadienă (HNBR)
2.1 Caracteristici structurale
După hidrogenarea catalitică a cauciucului nitril-butadienă, saturația dublă a legăturii este> 95%, iar legăturile duble reziduale sunt <5%. Shore, o duritate variază între 55 și 90.
2.2 Performanță
Indicele de rezistență la ulei: În uleiul ASTM#3 la 150 de grade pentru 168 de ore, rata de expansiune a volumului este 8 - 12%.
Rezistență chimică: Are o stabilitate excelentă în gama de pH de 4 - 10 și poate rezista 50% acid sulfuric (80 grade).
Caracteristici rezistente la uzură: Pierderea de abraziune testată de DIN53516 este 25 - 40 mm³, care este de 2 ori mai bună decât NBR obișnuită.
2.3 Optimizarea formulei
Sistem de vulcanizare a peroxidului: Densitatea de reticulare este crescută la 5 × 10⁻⁵mol/cm³.
Armarea fibrelor de carbon: Setul de compresie (150 grade × 70H) este redus la 15%.
Modificare siliconică: Limita temperaturii superioare pentru utilizare este crescută la 180 de grade.
2.4 Exemple de aplicație
O - Inele în sisteme de combustibil auto (SAE J2643 Standard), scaune de supapă pentru echipamente de foraj cu câmpul petrolier.
3. Cauciuc poliuretan (PU)
3.1 Proiectare moleculară
Are o structură separată de micro-faza a segmentelor dure (MDI/TDI) + segmente moi (poliester/polieter). Performanța este optimă atunci când conținutul segmentului dur este 40 - 60%.
3.2 Performanță cheie
Nivel de rezistență la ulei: Rezistența la combustibil a PU de tip poliester atinge nivelul ASTM D2000 î.Hr.
Rezistență chimică: Poate rezista soluției de 10% NaOH (60 grade) și 30% H₂so₄ (temperatura camerei).
Indicele de rezistență la uzură: Abraziunea Akron este mai mică decât 0. 03cm³/1,61 km, care este de 10 ori mai mare decât a cauciucului natural.
3.3 Armare și modificare
Intercalarea nano-argilotei: Rezistența la tracțiune este crescută la 60MPa.
Whiskers din carbură de siliciu: Forța de lacrimă atinge 120 kN/m.
Stabilizator UV: Rezistența la vreme în aer liber este prelungită la mai mult de 5 ani.
3.4 Produse tipice
Ochiuri de ecran mine (standard ISO 14890), bucșe rezistente la uzură pentru cilindri hidraulici.
4. Cauciuc fluorosilicon (FVMQ)
4.1 Caracteristici structurale
Lanțul principal de silicon - oxigen - alcan (-si - o -) este combinat cu lanțuri laterale trifluoropropilice, care are atât flexibilitate, cât și inertism chimic.
4.2 Parametri de performanță
Rezistență medie: Poate rezista JP - 8 combustibil (150 grade) cu o schimbare de volum mai mică de 15%.
Rezistență la coroziune: Când rezistă la 98% acid sulfuric concentrat (23 grade × 168H), rata de retenție a forței este> 85%.
Indicele de rezistență la uzură: Valoarea testată de DIN53516 este 40 - 60 mm³, iar rășina MQ trebuie adăugată pentru întărire.
4.3 Modificare compusă
Umpluturi care conțin fluor: Rezistența la ulei este crescută cu 30%.
Tratamentul de suprafață plasmatică: Puterea de legătură atinge 4,5MPa.
Modificarea conductivității termice: Conductivitatea termică este crescută la 0. 8w/mk.
4.4 Câmpuri de aplicație
Piese de etanșare pentru conducte de combustibil pentru nave spațiale (standard AMS 3327), diafragme pentru pompele utilizate în medii puternic corozive.
5. Epichlorohidrin cauciuc (ECO)
5.1 Structura moleculară
Este un copolimer al epiclorohidrinei, care conține legături eterice polare (c - o - c) și grupe clorometil (-Ch₂Cl).
5.2 Analiza caracteristică
Echilibrul rezistenței la ulei: În amestecul de ulei ASTM B/C, modificarea volumului este mai mică de 20%.
Rezistență la acid și alcalin: Are o stabilitate bună în gama de pH din 2 - 12.
Rezistență dinamică la uzură: Generarea de căldură în testul Goodrich Flex este mai mică de 25 de grade.
5.3 Proiectare formulă
Vulcanizare compozită cu oxid de zinc/magneziu: Rezistența la căldură este crescută la 130 de grade.
Modificare grafen: Conductivitatea termică este crescută la 0. 35W/mk.
Plasticizare lichidă ionică: Temperatura de tranziție a sticlei este redusă la gradul - 45.
5.4 Aplicații industriale
Straturi de acoperire pentru role de imprimare (duritate 90 ± 5 țărm A), sigilii arborelui de pupa pentru nave.
6. Comparația performanței materiale și strategiile de selecție
| Indicele de performanță | FKM | Hnbr | Pu | FVMQ | Eco |
|---|---|---|---|---|---|
| Rezistența la ulei (ΔV%) | < 5 | < 12 | < 15 | < 15 | < 20 |
| Rezistența la concentrația de h₂so₄ | 0.7 | 0.5 | 0.3 | 0.98 | 0.4 |
| Uzură - Indicele de rezistență (mm³) | 80 - 120 | 25 - 40 | < 30 | 40 - 60 | 50 - 70 |
| Temperatura serviciului (grad) | - 20~230 | - 40~170 | - 50~100 | - 60~250 | - 40~130 |
Principiile de selecție:
Pentru medii cu acid puternic, este preferat FVMQ sau FKM.
Pentru componente dinamice rezistente la uzură, PU sau HNBR sunt de preferință selectate.
Pentru costuri - condiții de muncă sensibile, pot fi luate în considerare materiale ecologice modificate.
Pentru aplicații largi - cu gamă de temperatură, pot fi utilizate sisteme de amestec FKM/HNBR.
Materiale precum cauciucul fluoro și cauciucul cu nitril hidrogenat au obținut o îmbunătățire coordonată a rezistenței chimice, a rezistenței la ulei și a rezistenței la uzură prin proiectarea moleculară și modificarea compozită. În viitor, este necesar să se combine parametrii specifici ai condiției de lucru și să utilizăm simularea pe mai multe scări pentru a ghida dezvoltarea formulei, astfel încât să promoveze aplicarea inovatoare a materialelor de cauciuc în medii extreme.
