为何氟硅橡胶能够在航空航天领域光彩夺目

一、前言

于工业领域而言,氟硅橡胶因具备耐腐蚀、耐酸碱等性能,通常会被用于生产阀门密封件等,从而确保生产设备的正常运作。新思界产业研究中心公布的《2024-2029 年氟硅橡胶(FVMQ)行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》指出,随着汽车、航空航天等行业的高速进步,作为基础原料的氟硅橡胶,市场需求不断增长。基于此背景,氟硅橡胶市场发展极为迅速,规模持续扩大。预估到 2026 年,全球氟硅橡胶市场规模可达 3.2 亿美元。

氟硅橡胶,又名γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷,为一种侧链被改性的有机硅弹性体。一般情况下,其分子链中会引入 0.2%至 0.4%的乙烯基硅氧烷用于共聚改性。这是一种无色透明的高黏滞塑性直链高分子化合物,主链由硅和氧原子构成,和硅相连的侧基有甲基、乙烯基与三氟丙基,分子量在 50 万至 80 万之间。

二、主要特点

和甲基乙烯基硅橡胶相较而言,氟硅橡胶于耐油、耐溶剂以及耐化学药品这几方面展现出更为出色的性能。即便与氟橡胶对比,其耐油、耐溶剂性也丝毫不差。在相同的介质、温度以及时间下进行浸渍之后,氟硅橡胶均呈现出了极佳的耐久性,能够称得上是唯一一种在-68℃~232℃下耐受非极性介质的弹性体。另外,它在耐含甲醇汽油方面也有着不错的表现,即便处于汽油/甲醇混合体系之中,硫化胶的硬度、拉伸强度以及体积变化都甚小,历经 500 小时长时间的浸渍试验后,各项物性几乎未发生变化。

氟硅橡胶的高温分解进程和硅橡胶相似,主要涵盖侧链氧化、主链断裂、侧链热分解以及各类复合反应。因为分解产物同样会致使主链断裂,所以它的耐热性通常要比硅橡胶略逊一筹。在200℃的温度环境中,氟硅橡胶就已经开始出现氧化老化的情况,不过通过添加少量诸如铁、钛、稀土类氧化物等热稳定剂,其耐热性能能够得到明显的提升,哪怕是在 250℃的高温之下,也能够保持充足的耐热性。温度对于氟硅橡胶的影响要比硅橡胶大,但是小于氟橡胶。国外还针对氟硅橡胶在 150℃×2000 小时、175℃×5000 小时、200℃×4000 小时等条件下的使用期限展开了研究,研究结果显示其仅次于甲基乙烯基硅橡胶。

和普通硅橡胶类似,氟硅橡胶的低温性能不错。鉴于它是以柔软的Si - O为主链构建的线型高聚物,所以其低温特性强于以C - C为主链的氟橡胶。其中,氟硅橡胶(LS - 2370U)的低温特性越发突出,脆性温度低达- 89℃,而一般的氟橡胶约为- 30℃。

氟硅橡胶的电性能和普通硅橡胶相接近,于高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学药品、臭氧等严苛条件下的变化甚微。其耐辐射性能虽说不算突出,然而耐辐射老化性能却优于甲基乙烯基硅橡胶。耐天候老化性极其出色,即便暴露5年之后,依旧能够保持优良的性能。在臭氧环境当中,氟硅橡胶历经动态或者静态试验后,均未发觉有龟裂或者裂纹的情况。另外,它的防霉性、生理惰性以及抗凝血性也相当不错。

氟硅橡胶融合了氟橡胶与硅橡胶的长处,拥有出色的耐极性和非极性溶剂以及耐油的性能,能够在-55至 +200℃的区间内长期运用。它常常被用于制造耐油管、带、密封条、密封圈、油封、输送酸碱介质的管类等产品,在汽车工业、航空航天工业、石油化学工业、电子通信、精密仪器、医疗卫生等领域存在广泛的运用。

三、主要应用

航空领域:油箱调压管路中活门所用的膜片、油箱通气活门所用的膜片(能够在-55℃~200℃的煤油蒸汽和 150℃的 RP 煤油中使用的以氟硅橡胶涂层与聚酯布作为骨架材料的夹布薄膜);静、动态的密封件等等。

汽车制品:燃油水平指示传感器软管、雾化器油泵隔膜、燃油泵隔膜、波纹护套、发动机曲轴后密封圈、气缸垫、燃油泵密封件、油箱盖垫圈、油箱加油垫圈、滤油器密封件等。

其他方面:耐氟氯油、耐氟溴油、耐三氯联苯、耐H2S 溶液、耐液氮等密封件。

四、总结

在实际的应用过程中,氟硅橡胶的性能会被多种因素所影响,像是生产工艺、配方设计、使用环境等等。所以,在对氟硅橡胶进行选择和使用时,必须依照具体的需求以及应用场景,全面考量其性能特点和相关的技术要求。

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