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氟胶的生产应用

发布时间:2017/03/20

  硫化体系
  氟橡胶与其他橡胶一样, 需采用交联手段对其进行加工,从而制得可满足应用的氟橡胶材料。但氟橡胶与传统橡胶又不同, 它是一种高度饱和的含氟聚合物,一般不用硫磺进行硫化,同时,为了获得最佳的物理性能, 常用氟橡胶需通过2 步硫化过程获得:第1 步硫化是在一定的温度(150~180 ℃)和压力下(10~30 MPa)进行,第2 步硫化(二段硫化)是在200~250 ℃的空气中常压下进行12~24 h。不同种类的氟橡胶使用硫化体系及硫化过程不同,经过近50 a 的氟橡胶实用硫化体系研究,氟橡胶的硫化体系主要有4 种[4]:1)有机二胺类:通过分子结构中含有2 个氨基的化合物进行的硫化;2)二羟基化合物类:在促进剂的存在下,通过分子结构中含有2 个羟基的化合物进行的硫化;3)有机过氧化物类:通过过氧化物及多官能化合物进行的硫化;4)辐射交联类:通过高能辐射进行的硫化。根据交联机理可归纳为离子型和自由基型2种。离子型包括有机二胺类硫化和双酚类硫化体系,自由基型包括有机过氧化物类和辐射交联类体系。
  生产技术
  氟橡胶的生产一般采用高压、自由基引发乳液聚合工艺。以水为介质, 引发剂可选用有机或无机过氧化物如过硫酸盐、过硫酸盐-亚硫酸氢盐、过氧化二碳酸二异丙酯(IPP), 乳化剂为全氟辛酸铵。将一种或一种以上的含氟烯烃单体溶解在乳液中进行聚合, 聚合温度为80 ~ 125 ℃, 反应压力为2.2 ~10.4 MPa, 聚合物分子量可通过调节引发剂用量或选用链转移剂控制, 也可以二种方法同时应用。常用的链转移剂有四氯化碳、甲醇、丙酮、丙二酸二乙酯、十二烷基硫醇、异戊烷、异己烷和醋酸乙酯等, 其中某些链转移剂可制得非离子化端基胶乳。除此之外, 还可采用一步种子乳液聚合。第一步选用无机过氧化物, 如过硫酸铵作为聚合引发剂, 它具有引发速度快的优点;第二步是把第一步聚合成的共聚物作为种子, 选用有机过氧化物如IPP作为聚合引发剂, 制得非离子化端基聚合物。
  合资状况
  中国化工集团公司所属中昊晨光化工研究院有限公司(以下简称“中昊晨光”)与杜邦中国集团有限公司在北京正式签订合资合同,双方将在中国建立合资企业,生产并销售氟橡胶生胶和预混胶,更好地服务市场并为本地和全球客户创造价值。新公司预计将于2012年下半年启动运营。中国化工集团公司总经理任建新、杜邦董事会主席兼CEO柯爱伦(EllenKullman)出席了当天的签字仪式。
  据悉,合资公司将利用中国化工集团所属中昊晨光在中国建立的生产基地和市场渠道,以及杜邦的领先技术和全球市场,优势互补,通过向客户提供以技术为驱动力的解决方案,推动以汽车、石油和天然气为中心的氟橡胶市场。
  重点应用
  由于氟橡胶具有耐高温、耐油、耐高真空及耐酸碱、耐多种化学药品的特点,已应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等尖端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪器、机械等工业领域。
  典型应用
  氟橡胶密封件,用于发动机的密封时,可在200℃~250℃下长期工作,在300℃下短期工作,其工作寿命可与发动机返修寿命相同,达1000~5000飞行小时(时间5~10年);用于化学工业时,可密封无机酸(如140℃下的67%的硫酸、70℃的浓盐酸,30%的硝酸),有机溶剂(如氯代烃、苯、高芳烃汽油)及其它有机物(如丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等);用于深井采油时,可承受149℃和420个大气压的苛刻工作条件;用于过热蒸汽密封件时,可在160~170℃的蒸汽介质中长期工作。在单晶硅的生产中,常用氟橡胶密封件以密封高温(300℃)下的特殊介质—三氯氢硅、四氯化硅、砷化镓、三氯化磷、三氯乙烯以及120℃的盐酸等。
  在高真空应用方面,当飞行高度在200~300Km时,气压为133×10-6 Pa(10-6mmHg),氯丁橡胶,丁橡胶、丁基橡胶均可应用;当飞行高度超过643Km时,气压将下降为133×10-7Pa(10-7mmHg)以下,在这种高真空中只有氟橡胶能够应用。一般在高真空或超高真空装置系统使用前,需经过高温烘烤处理,26型、246型氟橡胶能承受200℃~250℃高温老化,因此成为高真空设备及宇宙飞行器中最主要的橡胶材料。
  用氟橡胶制造的胶管适用于耐高温、耐油及耐特种介质场合,如用作飞机燃料油、液压油、合成双酯类油、高温热空气、热无机及其它特种介质(如氯化烃及其它氯化物)的输送、导引等。用氟橡胶制成的电线电缆屈挠性好,且有良好的绝缘性。氟橡胶制作的玻璃纤维胶布,能耐300℃的高温和耐化学腐蚀。芳纶布涂氟胶后,可以制作石油化工厂耐高温、耐酸碱类储罐间的连接伸缩管(两端可有金属法兰连接),可承受高压力、高温度和介质腐蚀,并对两罐的变形伸缩起缓冲减震连接作用。尼龙布涂氟胶后制成的胶布密封袋,作为炼油厂的内浮顶贮罐用软密封件,起到密封、减少油液面的挥发损失等作用。
  23型、四丙型氟橡胶主要用作耐酸、耐特殊化学品的腐蚀性密封场合。羟基亚硝基氟橡胶主要用作防护制品和密封制品,以溶液形式作为不燃性涂料,应用于防火电子元件及纯氧中工作的部件。其溶液和液体橡胶可用喷涂、浇注等方法制造许多制品,如宇宙服、手套、管带、球等。也可用作玻璃、金属”濑性体、织物的胶粘剂,制造海绵及接触火箭推进剂(N2O4)的垫圈、“O”型圈、胶囊、阀尹畴各类密封件等。
  G型系列氟橡胶制作的密封件具有使用VitonA、B、E等氟橡胶无法达到的耐高温蒸汽性、耐甲醇汽油或含高芳香烃汽油的性能;GLT型氟橡胶、氯化磷橡胶、全氟醚橡胶等更具有宽广的使用温度范围,低温柔软性、弹性密封性等。全氟醚橡胶还具有突出的耐介质腐蚀性,在军工尖端技术中得到广泛应用。
  用氟橡胶制成的密封剂—腻子,耐燃料油性能突出,可在200℃左右的油中使用,被用作飞机整体油箱的密封材料。用氟橡胶制得的闭孔海绵,具有耐酸、耐油、宽广使用温度范围和良好的绝缘性,可用作火箭燃料、溶剂、液压油、润滑油及油膏的密封和火箭、导弹的减震材料,耐温达204℃,浸渍氟胶乳液的石棉纤维布,可制成石棉胶板,用于耐高温、耐燃烧和耐化学腐蚀性的场合

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