Свойства материалов: nbr, viton, epdm, ptfe, pom

Промышленное применение

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и .

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло-, звуко-, воздухо- и гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Прессованием массы, состоящей из каучука, асбеста и порошковых наполнителей, получают паронит — листовой материал для изготовления прокладочных изделий с высокой термостойкостью, работающих в различных средах — вода и водяной пар с давлением до 5 мН/м2 (50 ат) и температурой до 450 °С; нефть и нефтепродукты при температурах 200—400 °С и давлениях 7—4 мН/м2 соответственно; жидкий и газообразный кислород, этиловый спирт и т. д.. Высокие уплотняющие свойства паронита обусловлены тем, что его предел текучести, составляющий около 320 МПа, достигается при стягивании соединения болтами или шпильками, при этом паронит заполняет все неровности, раковины, трещины и другие дефекты уплотняемых поверхностей и герметизирует соединение. Паронит не является коррозионно-активным материалом и хорошо поддается механической обработке, что позволяет легко изготавливать прокладки любой конфигурации, не теряющие своих эксплуатационных качеств в любых климатических условиях — ни в районах с умеренным климатом, ни в тропических и пустынных климатических условиях, ни в условиях Крайнего Севера. Высокая термостойкость паронита позволяет применять его в двигателях внутреннего сгорания. Армируя паронит металлической сеткой для повышения механических свойств, получают ферронит.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве окислителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония.

Фторкаучуки

Фторкаучуки (фторэластомеры, СКФ – синтетические каучуки фторированные) — сополимеры на основе фторолефинов. Фторорганические каучуки имеют химическую формулу:

где R, например, атом хлора, трифторметильная группа.

Исследование фторированных полиэфиров началось в 1956 г., когда появилась работа Хауптшейна, но широкое развитие это направление получило только с открытия доступным методом получения и полимеризации окисей перфторолефинов.

Наиболее широкое промышленное применение нашли две марки фторкаучуков: СКФ-26 и СКФ-32, выпускается фторкаучук СКФ-26НМ для изготовления термомаслобензостойких герметиков.

Возможность нанесения тонких регулируемых фторполимерных слоев позволяет решить основную сдерживающую проблему применения фторполимеров — высокую стоимость, но при этом важно, чтобы сама технология нанесения не была дорогостоящей

Физические свойства фторкаучуков

Фторкаучуки нашли наиболее широкое применение в огромном количестве изделий, для которых требуются высокие эксплуатационные характеристики. По химической стойкости и теплостойкости фторкаучуки превосходят все известные эластомеры.

Атом фтора, заменяющий атом водорода в алифатической углеродной цепи, обуславливает очень высокую термическую и химическую стабильность полимера.

Фторкаучуки предназначены для работы в жёстких условиях, которые не выдерживают углеводородные и натуральные каучуки.

Фторэластомеры обеспечивают надежность в течение длительного времени даже в агрессивных средах.

По теплостойкости и химической стойкости близки к тефлону.

Фторкаучуки характеризуются хорошим сопротивлением к истиранию, газонепроницаемостью, невоспламеняемостью, умеренной радиационной стойкостью, удовлетворительными диэлектрическими свойствами. Не растворяются в спиртах, не набухают в воде.

Фторкаучуки устойчивы к минеральным кислотам, алифатическим и ароматическим углеводородам, бензину, маслам и смазкам.

Способность фторкаучуков растворяться в некоторых кетонах и сложных эфирах позволяет использовать их для производства герметиков и клеев.

Повышение морозостойкости фторкаучуков при сохранении их ценных свойств достигается путем применения перфторалкилвиниловых эфиров для сополимеризации со фторалкенами.

Области применения фторкаучуков

Фторкаучук применяются в различных отраслях промышленности — автомобильная, авиационная, ракетно-космическая, нефтяная, химическая промышленность, кабельная промышленность и электроника.

Фторкаучуки нашли применение и в производстве рукавов, шлангов и трубок для горячих агрессивных жидкостей и газов, изоляций проводов и кабелей, эксплуатируемых в условиях высоких температур.

Важной областью применения фторкаучуков является антикоррозионная защита аппаратуры и деталей от действия агрессивных сред, в том числе от 90%-ной перекиси водорода, азотной кислоты и др. Ткани, прорезиненные смесями из фторкаучука, применяются для изготовления прокладок, диафрагм, защитной одежды и защитных занавесей

Наряду с тепло- и химической стойкостью ткани характеризуются хорошими механическими свойствами и высокой износостойкостью

Ткани, прорезиненные смесями из фторкаучука, применяются для изготовления прокладок, диафрагм, защитной одежды и защитных занавесей. Наряду с тепло- и химической стойкостью ткани характеризуются хорошими механическими свойствами и высокой износостойкостью.

Листовые материалы из фторкаучука могут эксплуатироваться в интервале температур от -43 до +200С.

Широкое применение находят герметики из фторкаучуков для герметизации кабин самолетов, уплотнений швов и стыков, а также для наружного покрытия головок болтов, заклепок и т. д. Эти герметики могут быть успешно использованы в электротехнической промышленности при изготовлении электродвигателей.

Из фторкаучуков изготавливают губчатый материал, характеризующийся высокой стойкостью к агрессивным жидкостям, электрической прочностью и широким температурным диапазоном работы.

Фторэластомеры получают посредством радикальной сополимеризации основных фтормономеров: тетрафторэтилена (ТФЭ), винилиденфторида (ВДФ), гексафторпропена (ГФП) и перфторметилвинилового эфира (ПФМВЭ).

Для придания перфторэластомерам способности вулканизоваться, в состав полимерных звеньев необходимо вводить мономеры, содержащие функциональные реакционноспособные группы. В качестве таких соединений используют фторолефины, содержащие такие группы как нитрильная (-C≡N), кислотная (-СООН), сложноэфирная (-СООCH3), сульфофторидная (-SO2F), фторсульфатная (-OSO2F), галогенные (-Br, -I).

Рубрики: Каучуки

Материал для колец фтористая резина Viton, FKM, FPM

Viton — это зарегистрированная торговая марка фторкаучука, принадлежащая компании DuPont, на сегодняшний день из всех существующих фторкаучуков Viton считается лучшим.
На основе фторкаучука изготавливают резиновую смесь, из которой, затем делают уплотнение. В соответствии с различными системами стандартизации
словосочетание «фторкаучук» обозначается различными аббревиатурами, но смысл от этого и сам материал не изменяются.

Аббревиатура FPM — в соответствии с указаниями международной организации стандартизации (ISO), аббревиатура FKM — в соответствии с обозначением,
принятым Американским обществом тестирования и материалов (ASTM). Т.е. FPM — международное название, а FKM — американское название одного и того же
материала. В России принято сокращение — ФК (СКФ-26, СКФ-32).

Фторкаучук Viton начали выпускать в 1957 году. Начало производства данного материала позволило решить множество проблем в основных отраслях промышленности таких, как:

  • Аэрокосмическая промышленность
  • Автомобилестроение
  • Химическая промышленность и транспорт
  • Пищевая и фармацевтическая промышленность
  • Оборудование для работы в неосвоенной местности и в тяжелых условиях эксплуатации
  • Разведка и добыча на нефтегазовых месторождениях
  • Переработка и транспортировка нефти

Основные применения фторэластомеров — сальники, манжеты, герметики, покрытия, виброгасители, компенсаторы, прокладки, мембраны, заглушки, диафрагмы, термостойкие уплотнительные кольца, уплотнения штоков, термостойкие шнуры и пластины.

На данный момент, самые распространенные типы каучуков — это каучуки общего назначения: Viton A, Viton B, Viton F.

Различаются фтористые резины на основе этих каучуков — стойкостью в кислородосодержащих автомобильных топливах, моторных маслах, жидкостях на водной основе.

Так же, существуют фторкаучуки специального назначения — Viton GLT, Viton GFLT, Viton Extreme, Viton Base Resistant.

Типы фторкаучуков:

Viton A B F GLT GFLT Extreme Base Resistant
% фтора 66 68 70 64 66 66
Химическая стойкость ++ +++ ++++ + ++++ ++++ ++++
Стойкостьк высокой температуре +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++
Стойкостьк низкой температуре + ++++ ++ + +

Примечание: чем больше знаков +, тем лучше свойства каучука.

FPM / FKM / Viton (Фторкаучук) — хорошо работает в условиях воздействия разнообразных агрессивных жидкостей. Системы, в которых используются изделия из Viton, обладают более высокой стойкостью к воздействию широкого диапазона химических веществ.
Обладает отличными механическими и физическими свойствами, содержание в резиновой смеси фтора обеспечивает негорючесть данного материала.
Фтористые эластомеры имеют небольшое газопропускание и минимальную потерю веса при работе в вакууме.

Устойчив к:

  • горючему
  • старению
  • агрессивным химическим соединениям
  • минеральным маслам и жирам
  • силиконовым маслам и жирам
  • маслам с серой и высоко ароматическим маслам
  • биологически разлогающимся гидравлическим жидкостям
  • озону
  • алифатическим углеводородам (пропан, бутан, бензины)
  • ароматическим углеводородам (бензин, толуол)
  • хлорированым углеводородам
  • ультрафиолетовому излучению

Не устойчив к:

  • эфирам
  • торммозным жидкостям на гликолевой основе
  • органическим кислотам, например октовой и муравьиной
  • флюсовой кислоте
  • хлорносульфоновая кислота
  • кетонам (ацетон, ацетофенон)
  • раскаленному водяному пару
  • аммиаку
  • аминам
  • полярным растворителям (ацетон, метилэтилкетон, диоксан)

Диапазон рабочих температур фторкаучуковых колец: от -20°С до +200°С, выдерживает кратковременный нагрев до +230°С. В некоторых случаях, правильно спроектированные детали из фтористой резины на основе специального морозостойкого каучука Viton могут обеспечить герметичность неподвижных соединений даже при температуре ниже -60°С.

Следует учитывать, что при повышении температуры уплотнений из фторэластомеров более +300°С из них начинают выделяться
токсичные газы и пары, и даже после охлаждения данные материалы небезопасны.

Cведения о работоспособности резин на основе фторкаучука Viton при повышенных температурах:

  • 10000 часов при Т=204 °С.
  • 3000 часов при Т=232 °С.
  • 1000 часов при Т=260 °С.
  • 240 часов при Т=288 °С.
  • 48 часов при Т=316 °С.

Viton сохраняет хорошие уплотняющие свойства после пребывания на воздухе в течении более 10000 часов при температуре до 204°С.

Механизм действия ряда фторорганических соединений

Вот что пишет известный фармаколог Александр Шульгин в своей книге TiHKAL:

Атом фтора любят манипуляторы молекулярной структурой, потому что он имеет форму «поддельного» водорода. В действительности, как атомный бугорок на ароматическом кольце, он существенно больше и значительно тяжелее, но это бугорок, который не стремится ассоциироваться с чем-либо еще. Его связь с углеродом кольца такой же двухэлектронной природы, как и у атома водорода, но его невозможно окислить аналогичным образом. Таким образом, если вещество имеет чувствительное к окислению положение, и это окисление считается ответственным за некое отдельное фармакологическое свойство, поместите туда фтор, и вы воспрепятствуете этому свойству вещества.

Material Properties of Rubber Seals

Rubber Types

International designation EPDM NBR FPM
Rubber type Ethylene propene Nitrile Fluorine (Viton)
Nominal hardness IRHD 60 (+/-5) 60 (+/-5) 60(+/-5)
Color Black Black/yellow dot Green
Tensile strength MPa ≥ 10 N/mm² ≥ 10 N/mm² ≥ 8 N/mm²
Elongation after fracture % ≥ 300% ≥ 300% 260%
Max. temperature range -35/+100º C -30/+80º C -25/+200º C

Resistance

  EPDM NBR FPM
Wearability B B B
Resistance to mineral oil D A A
Resistance to vegetable oil B A A
Resistance to benzene/petrol D A A
Resistance to aromatic compounds and hydrocarbons D B A
Resistance to ketones A D D
Resistance to ordinary diluted acids and alkalines A A A
Resistance to ordinary diluted acids and alkalines A C A
Resistance to air diffusion D C A

A lip sealing ring constitutes the seal between socket an spigot end. The lip sealing ring ensures quick and efficient jointing of the pipe system while providing a tight seal
in case of both pressure and vacuum. BLÜCHER sealing rings are available in three different rubber qualities.

NBR

This sealing ring is black with a yellow spot and made from nitrile rubber and is the sealing ring to be used where there are petrol or oil residues on the waste
water (e.g. in connection with oil and petrol separators at service stations, garages etc.).

The NBR lip seal should not be used where there is a risk of temperatures above 80ºC. NBR is not resistant to solvents.

EPDM

This sealing ring is black and made of ethylene propene rubber. This is BLÜCHER’s standard sealing ring and it is suitable for all rainwater and waste
water installations where there is no oil or no petrol residues in the waste water.

The EPDM lip seal is a good all-round rubber quality suitable for a wide range of applications.

For advice regarding the suitability of the different rubber qualities, consult BLÜCHER.

FPM

This sealing ring is Green and made from fluorine rubber (Viton).

This is BLÜCHER’s sealing ring for special applications. The material is particularly
heat-resistant and resistant to oil, solvents and strong acids. However, the FPM seal has only limited resistance to e.g. butyl acetate, acetone and methyl alcohol.

Load Ratings

Load ratings are based upon maximum anticipated traffic, in accordance with American National Standards ASME A112.21.1M.

Виды резины и их применение

В зависимости  от структуры резину делят на непористую (монолитную) и пористую.

Непористую резину изготовляют на основе бутадиенового каучука. Она отличается высоким сопротивлением истиранию. Срок износа подошвенной резины в 2—3 раза превышает срок износа подошвенной кожи. Предел прочности резины при растяжении меньше, чем натуральной кожи, но относительное удлинение при разрыве во много раз превышает удлинение натуральной подошвенной кожи. Резина не пропускает воду и практически в ней не набухает.

Резина уступает коже по морозостойкости и теплопроводности, что снижает теплозащитные свойства обуви. И, наконец, резина является абсолютно воздухо- и паронепроницаемой. Непористая резина бывает подошвенная,  кожеподобная, и транспарентная. Обычную непористую резину применяют для изготовления формованных подошв, накладок, каблуков, полукаблуков, набоек и других деталей низа обуви.

Пористые резины применяют в качестве подошв и платформ для весенне-осенней и зимней обуви.

Кожеподобная резина — это резина для низа обуви, изготовленная на основе каучука с  высоким содержанием стирола (до 85%). Повышенное содержание стирола придаёт резинам твёрдость, вследствие чего возможно снижение их толщины до 2,5—4,0 мм при сохранении хороших защитных функций. Эксплуатационные свойства кожеподобной резины сходны со свойствами натуральной кожи. Она обладает высокой твёрдостью и пластичностью, что позволяет создавать след обуви любой  формы. Кожеподобная резина хорошо окрашивается при отделке обуви. Она имеет высокую износостойкость благодаря хорошему сопротивлению истиранию и устойчивости к многократным изгибам.

Срок носки обуви с подошвой из кожеподобной резины составляет 179—252 дня при отсутствии выкрашивания в носовой части. Недостатком этой резины являются невысокие гигиенические свойства: высокая теплопроводность и отсутствие гигроскопичности и воздухонепроницаемости.

Кожеподобную резину выпускают трёх разновидностей: непористой  структуры  с плотностью  1,28 г/см3, пористой структуры, имеющую плотность 0,8-0,95 г/см3, и пористой структуры с волокнистым наполнителем, плотность которых не выше 1,15 г/см3. Пористые резины с волокнистыми  наполнителями называются «кожволон». Эти резины по внешнему виду сходны с натуральной кожей. Благодаря волокнистому наполнителю повышаются их теплозащитные свойства, они отличаются лёгкостью, эластичностью, хорошим внешним  видом. Кожеподобные резины применяют в качестве подошвы и каблука при  изготовлении летней и весенне-осенней обуви клеевого метода крепления.

Транспарентная резина — это полупрозрачный материал с высоким содержанием натурального каучука. Отличается высоким сопротивлением истиранию и твёрдостью, по износостойкости превосходит все виды резин. Транспарентные резины выпускают в виде формованных подошв (вместе с каблуками), с глубоким рифлением на ходовой стороне. Разновидностью транспорентной резины является стиронип, который содержит большее количество каучука. Сопротивление многократному изгибу у стиронипа в три с лишним раза выше, чем у обычных непористых резин. Стиронип применяется при изготовлении обуви клеевого метода крепления.

Резина пористой структуры имеет замкнутые поры, объём которых в  зависимости от вида резины колеблется от 20 до 80 % её общего объёма. Эти резины имеют ряд преимуществ по сравнению с непористыми резинами: повышенные мягкость, гибкость, высокие амортизационные свойства, упругость. Недостатком пористых резин является способность давать усадку, а также выкрашиваться в носочной части при ударах. Для повышения твёрдости  пористых резин в их состав вводят полистирольные смолы.

В настоящее время освоено производство новых видов пористых резин: порокрепа и вулканита. Порокреп отличается красивым цветом, эластичностью, повышенной прочностью. Вулканит — пористая резина с волокнистыми наполнителями, обладающая высокой износостойкостью, хорошей теплозащитностью. Пористые резины применяют в качестве подошв для весенне-осенней и зимней обуви.

Примечания

  1. Химический энциклопедический словарь / гл. редактор И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1983. — С. 413-414. — 792 с.
  2. Гудлицкий М. Химия органических соединений фтора / под ред. А. П. Сергеева. — пер. с чешского Ю.И.Вайнштейн. — М.: Госхимиздат, 1961. — 372 с.
  3. Ловлейс А., Роуч Д., Постельнек У. Алифатические фторсодержащие соединения / под ред. И. Л. Кнунянца. — пер. с англ. А.В.Фокина, Р.Н.Стерлина, А.А.Складнёва. — М.: Инлитиздат, 1961. — 346 с.
  4. Синтезы фторорганических соединений / Г.Г.Беленький, В.М.Власов, Г.Ф.Гребенщикова и др.; под ред. И. Л. Кнунянца и Г. Г. Якобсона. — М.: «Химия», 1973. — 312 с.
  5. Синтезы фторорганических соединений (мономеры и промежуточные продукты) / А.Н.Воронков, Д.С.Рондарёв и др.; под ред. И. Л. Кнунянца и Г. Г. Якобсона. — М.: «Химия», 1977. — 304 с.
  6. Шеппард У., Шартс К. Органическая химия фтора / под редакцией И. Л. Кнунянца. — пер с англ. — М.: Мир, 1972. — 480 с.
  7. . ScienceDaily (5 сентября 2018). Дата обращения 11 декабря 2019.
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector