1. Fluororubber (FKM)
1.1 Cấu trúc hóa học và cơ chế hiệu suất
Chuỗi chính của cao su fluoro chứa liên kết CF (năng lượng liên kết 485 kJ/mol) và các nhóm fluorin được đưa vào chuỗi bên để tạo thành hiệu ứng che chắn không gian. Hàm lượng fluorine của perfluoro ether - loại FKM (FFKM) là hơn 70%, điều trị nó với sự trơ hóa hóa học cực mạnh.
1.2 Hiệu suất kháng trung bình
Kháng dầu: Theo thử nghiệm ASTM D471, trong dầu IRM903 ở 150 độ trong 70 giờ, tốc độ thay đổi khối lượng là nhỏ hơn 5%.
Kháng axit: Nó có thể chống lại 70% axit sunfuric (23 độ) và 50% axit nitric (nhiệt độ phòng), nhưng kiềm tập trung ở nhiệt độ cao (như NaOH> 40%) có khả năng gây ra phản ứng làm lệch hướng.
Đang đeo điện trở: Mất Taber (CS - 17 bánh xe, tải 1 kg) là khoảng 80 - 120 mm³, và nó có thể được giảm xuống dưới 50mm³ bằng cách thêm bột vi mô PTFE.
1.3 Công nghệ sửa đổi
Giới thiệu Monome thứ ba (như TFE): Nó cải thiện tính linh hoạt nhiệt độ thấp (TR10 có thể đạt đến - 30 độ).
Củng cố với Nano - SiO₂: Độ bền rách được tăng từ 40% đến 50 kN/m.
Perfluoroether cao su (Kalrez®): Hiệu suất chống lại hỗn hợp axit mạnh được tăng thêm 3 lần.
1.4 Ứng dụng điển hình
Con dấu cơ học trong các nhà máy lọc dầu (tiêu chuẩn API 682), vòng niêm phong cho thiết bị khắc ướt bán dẫn.
2. Nitrile hydro hóa - cao su butadien (HNBR)
2.1 Đặc điểm cấu trúc
Sau khi hydro hóa xúc tác của cao su nitrile-butadien, độ bão hòa liên kết kép là> 95% và liên kết kép còn lại là <5%. Bờ một độ cứng dao động từ 55 đến 90.
2.2 Hiệu suất
Chỉ số kháng dầu: Trong dầu ASTM#3 ở 150 độ trong 168 giờ, tốc độ mở rộng âm lượng là 8 - 12%.
Kháng hóa chất: Nó có độ ổn định tuyệt vời trong phạm vi pH của 4 - 10 và có thể chống lại 50% axit sunfuric (80 độ).
Đặc điểm chống hao mòn: Mất mài mòn được kiểm tra bởi DIN53516 là 25 - 40 mm³, tốt hơn 2 lần so với NBR thông thường.
2.3 Tối ưu hóa công thức
Hệ thống lưu hóa peroxide: Mật độ liên kết ngang được tăng lên 5 × 10⁻⁵mol/cm³.
Củng cố sợi carbon: Bộ nén (150 độ × 70H) giảm xuống còn 15%.
Sửa đổi silicone: Giới hạn nhiệt độ trên để sử dụng được tăng lên 180 độ.
2.4 Ví dụ ứng dụng
O - Nhẫn trong hệ thống nhiên liệu ô tô (tiêu chuẩn SAE J2643), ghế van cho thiết bị khoan mỏ dầu.
3. Cao su polyurethane (PU)
3.1 Thiết kế phân tử
Nó có cấu trúc phân tách pha vi mô của các phân đoạn cứng (MDI/TDI) + các phân đoạn mềm (polyester/polyether). Hiệu suất là tối ưu khi nội dung phân đoạn cứng là 40 - 60%.
3.2 Hiệu suất chính
Mức kháng dầu: Điện trở nhiên liệu của PU polyester đạt đến mức ASTM D2000 BC.
Kháng hóa chất: Nó có thể chống lại dung dịch NaOH 10% (60 độ) và 30% H₂so₄ (nhiệt độ phòng).
Chỉ số chống mòn: Sự mài mòn Akron nhỏ hơn 0. 03cm³/1.61km, gấp 10 lần cao su tự nhiên.
3.3 Củng cố và sửa đổi
Sự xen kẽ của đất sét nano: Độ bền kéo được tăng lên 60MPa.
Silicon cacbua râu ria: Sức mạnh nước mắt đạt 120 kN/m.
Ổn định UV: Kháng thời tiết ngoài trời được kéo dài đến hơn 5 năm.
3.4 Sản phẩm điển hình
Lưới màn hình mỏ (tiêu chuẩn ISO 14890), ống lót chống mài mòn cho các xi lanh thủy lực.
4. Cao su fluorosilicon (FVMQ)
4.1 Đặc điểm cấu trúc
Chuỗi chính của silicone - oxy - alkane (-si - o -) được kết hợp với chuỗi bên trifluoropropyl, có cả tính linh hoạt và trơ hóa hóa học.
4.2 Tham số hiệu suất
Điện trở trung bình: Nó có thể chống lại JP - 8 nhiên liệu (150 độ) với sự thay đổi âm lượng dưới 15%.
Kháng ăn mòn: Khi chống lại 98% axit sunfuric cô đặc (23 độ × 168H), tốc độ duy trì cường độ là> 85%.
Chỉ số chống mòn: Giá trị được kiểm tra bởi DIN53516 là 40 - 60 mm³ và nhựa MQ cần được thêm vào để gia cố.
4.3 Sửa đổi tổng hợp
Chất độn chứa flo: Điện trở dầu tăng 30%.
Xử lý bề mặt huyết tương: Sức mạnh liên kết đạt 4,5MPa.
Sửa đổi độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt được tăng lên 0. 8W/mk.
4.4 Trường ứng dụng
Các bộ phận niêm phong cho các đường ống nhiên liệu tàu vũ trụ (tiêu chuẩn AMS 3327), màng ngăn cho máy bơm được sử dụng trong môi trường ăn mòn mạnh.
5. Cao su Epichlorohydrin (ECO)
5.1 Cấu trúc phân tử
Nó là một copolyme của epichlorohydrin, chứa các liên kết ether cực (C - O - C) và nhóm chloromethyl (-ch₂cl).
5.2 Phân tích đặc trưng
Cân bằng khả năng chống dầu: Trong hỗn hợp dầu ASTM B/C, sự thay đổi thể tích là dưới 20%.
Kháng axit và kiềm: Nó có sự ổn định tốt trong phạm vi pH của 2 - 12.
Điện trở hao mòn động: Tạo nhiệt trong thử nghiệm Goodrich Flex nhỏ hơn 25 độ.
5.3 Thiết kế công thức
Kẽm oxit/magiê tổng hợp hóa lưu hóa: Điện trở nhiệt được tăng lên 130 độ.
Sửa đổi graphene: Độ dẫn nhiệt được tăng lên 0. 35W/mk.
Nhựa chất lỏng ion: Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh được giảm xuống - 45.
5.4 Ứng dụng công nghiệp
Lớp phủ các lớp để in các con lăn (độ cứng 90 ± 5 bờ A), niêm phong trục nghiêm trọng cho tàu.
6. Chiến lược lựa chọn và so sánh hiệu suất vật chất
| Chỉ số hiệu suất | Fkm | HNBR | Pu | Fvmq | Eco |
|---|---|---|---|---|---|
| Kháng dầu (ΔV%) | < 5 | < 12 | < 15 | < 15 | < 20 |
| Khả năng chống lại nồng độ h₂so₄ | 0.7 | 0.5 | 0.3 | 0.98 | 0.4 |
| Wear - Chỉ số kháng (MM³) | 80 - 120 | 25 - 40 | < 30 | 40 - 60 | 50 - 70 |
| Nhiệt độ dịch vụ (độ) | - 20~230 | - 40~170 | - 50~100 | - 60~250 | - 40~130 |
Nguyên tắc lựa chọn:
Đối với môi trường axit mạnh, FVMQ hoặc FKM được ưa thích.
Đối với các thành phần chống hao mòn động, tốt nhất là HNBR.
Đối với chi phí - điều kiện làm việc nhạy cảm, vật liệu sinh thái đã được sửa đổi có thể được xem xét.
Đối với các ứng dụng phạm vi nhiệt độ rộng, các hệ thống trộn FKM/HNBR có thể được sử dụng.
Các vật liệu như cao su fluoro và cao su nitrile-butadien hydro hóa đã đạt được sự cải thiện phối hợp trong kháng hóa học, kháng dầu và kháng mòn thông qua thiết kế phân tử và sửa đổi tổng hợp. Trong tương lai, cần phải kết hợp các tham số điều kiện làm việc cụ thể và sử dụng mô phỏng đa quy mô để hướng dẫn phát triển công thức, để thúc đẩy ứng dụng sáng tạo của vật liệu cao su trong môi trường khắc nghiệt.
