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生产油封所需密封材料特点有哪些?

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2014-09-27 08:42【

油封生产所需密封材料特点

  目前油封制造所需密封材料以合成橡胶为主体,由于密封材料的选择和结构设计都是影响油封密封性能和使用寿命的主要因素,因此,正确掌握橡胶的性能以适当地选择所用的橡胶密封材料非常重要。到底选择哪种橡胶作为油封材料最合适?这应根据油封的关联参数来决定,即:对轴的径向力应高到足以防止油封泄漏,低到能维持一定的油膜厚度以保持低的摩擦热;油封应该具有足够的过盈量,以克服使用中的偏心度影响;唇部在接触区的面积也是决定因素之一。

  油封材料直接影响上述三个参数,因为材料随时间和温度而变化,各个关键参数也随着变化,比如:随温度增加、材料的模量降低、使油封材料径向力发生变化。热膨胀、密封介质所造成的材料溶胀、胶料的软硬度等均影响径向力和过盈量。

  基于上述原因,在选择油封材料时要考虑如下特性:油封密封材料与密封介质相容,油封密封材料不因密封介质发生溶胀、硬化等现象;油封密封材料具有良好的耐热性、耐磨性;油封密封材料具有适度的弹性,能适应轴的粗糙度和偏心度变化。

  由于橡胶密封材料的配方变化很多,新密封材料不断出现,现有密封材料也不断得到改进。以下仅对制造油封最常用的丁腈橡胶、聚丙酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶和聚四氟乙烯进行简要说明。

  1、丁腈橡胶

  在密封件的制造材料中,丁腈橡胶的用量可能要大于其它弹性体的总和。丁腈橡胶的化学成份为丁二烯和丙烯的共聚物,丙烯含量在18%~40%之间,分为“低”、“中”、“高”丙烯含量的丁腈橡胶。丁腈橡胶的耐油性,随丙烯含量增加而提高,但同时低温曲挠性却随之下降。为了获得良好的低温性能,常常要牺牲一些耐高温燃料和油类的性能。丁腈橡胶具有良好物理性能,其耐冷流、抗撕裂和耐磨性比其它大部分橡胶都好,但是丁腈橡胶不耐臭氧、天候和日光,这方面的性能可以通过配方设计进行改进。丁腈橡胶适用于石油基油、燃料油、水、硅油和硅酯以及乙二醇的混合物。但丁腈橡胶不适于与EP油、卤化碳氢化合物、硝基碳化物、磷酸酯流体、酮类或强酸及某些汽车刹车油等接触。

  2、聚丙烯酸酯橡胶

  聚丙烯酸酯(ACM)橡胶为丙烯酸烷基酯为主体与其他不饱和单体的乳液共浆物。通常采用的丙烯酸烷基酯是乙烯乙酯和丙烯酸丁酯。聚丙烯酸酯橡胶的性能介于丁腈橡胶和氟橡胶之间。由于其分子主链上不含有双键,使其具有较高的耐热、耐臭氧和天候的性能。侧链上含氯(Cl)或(CM)的官能基团,又使其具有优异的耐油性,可在170℃~180℃的热油中使用。聚丙烯酸酯橡胶的主要特点之一是在178℃条件下耐矿物油,双曲线油和黄油性能好。耐老化和弯曲龟裂性也很好,适于做油封材料。聚丙烯酸酯橡胶的主要缺点是加工性能差,混炼时粘辊,低温性能不太好,不耐水及蒸汽,对乙二醇和高芳香族油类等的抗耐性差,压缩永久变形大,对金属模具和轴腐蚀较厉害。弹性、耐磨及电绝缘性较差。此外,由于聚丙烯酸酯橡胶的高度饱和硫化速度较慢。耐磨性通过适当的配方可显著改善,但仍比不上丁腈橡胶。

  3、硅橡胶

  硅橡胶在比较广泛的温度范围内能够保持其机械性能,在-65℃仍能保持柔性,同时能在230℃下长时间工作。尽管硅橡胶的机械性能可以通过特殊配合使其得到提高,但硅橡胶的强力、抗撕裂和耐磨性基本上还是较差的。耐碱、弱酸和臭氧的性能一般良好;但硅橡胶耐油性中等。硅橡胶的化学性能可以用配合剂进行改进,例如通过配合剂使其具有较好的耐油性和耐燃料性。但是一般来说,硅橡胶不宜用于碳氢化合物,例如汽油、石蜡、轻质矿物油,在上述介质中会引起硅橡胶膨胀和软化。硅橡胶的主要优点是,它在很低的温度下仍能保持弹性。而且硅橡胶能长时间在高温下不硬化,因此与其它橡胶相比,能在更广泛的范围内用于高温和低温密封件。硅橡胶用作旋转密封件,硅橡胶使用温度高于普通橡胶。但硅橡胶的价格比其它大多数橡胶都高。

  氟硅橡胶是价格更高的一种橡胶,工作性能基本与硅橡胶相同,但是氟硅橡胶使用范围较窄。氟硅橡胶的主要优点是耐油性好,可以与丁腈橡胶相媲美或者是接近丁腈橡胶。所以氟硅橡胶既能在丁腈橡胶的使用温度极限以外使用,同时又具有硅橡胶所缺乏的耐油性。

  氟橡胶

  氟橡胶是主链或侧链碳原子上含有氟原子的饱和聚合物,具有独特的优异性能。氟橡胶的特点是耐高温、耐油、强腐蚀、耐溶剂、耐天候老化、耐臭氧、透气性低、物理性能良好,可在200℃~250℃下连续工作。氟橡胶缺点是低温性能不太好,压缩永久变形大,为改善氟橡胶的压缩永久变形,国内外曾做过不少研究工作。

  聚四氟乙烯

  塑料往往都是半刚性材料,一般不用作密封件。只有聚四氟乙烯例外,它是一种具有独特性能的碳氟化合物,聚四氟乙烯最显著的特点是耐化学浸蚀使用温度范围;与金属接触的摩擦系数低,但是如果不进行填充补强,聚四氟乙烯的机械强度却不高。聚四氟乙烯一个很有用的方面是作复合结构的密封件,例如,可用机械加工的或模压的聚四氟乙烯作为低摩擦表面和耐化学腐蚀的包覆表面。