橡膠材質(zhì)的耐腐蝕性

1、橡膠材質(zhì)耐腐蝕性的資料分析和初步探究 David.Z（ASYMCHEM）橡膠材質(zhì)的耐腐蝕性張大偉摘要：為了在實(shí)際生產(chǎn)中，更好地根據(jù)所使用的溶劑，選擇合適材質(zhì)的橡膠配件，以便保證生產(chǎn)的安全性，本文選擇了聚丙烯橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠和全氟醚橡膠4個不同材質(zhì)的橡膠，通過搜集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析這些橡膠的耐酸堿性能和耐有機(jī)溶劑性能，為實(shí)際生產(chǎn)中材質(zhì)的選擇提供支持。1、聚丙烯耐腐蝕性能聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)可高達(dá)167。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，較易老化。它對水特別穩(wěn)定，在水中的吸水

2、率僅為0.01%，分子量約8萬15萬。成型性好，但因收縮率大（1%2.5%），厚壁制品易凹陷，對一些尺寸精度較高零件，很難于達(dá)到要求，制品表面光澤好。聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性：1）耐酸堿性：除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對大多數(shù)酸、堿都顯惰性。聚丙烯在浸泡試驗(yàn)中可以看出耐酸性良好。但對發(fā)煙硫酸和發(fā)煙硝酸表現(xiàn)出不耐腐蝕性。濃鹽酸在高溫狀態(tài)下對聚丙烯也有一定腐蝕作用，但在常溫狀態(tài)下，對大多數(shù)酸表現(xiàn)出耐腐蝕性。聚丙烯在堿性條件，不論常溫還是高溫都有很好的耐腐蝕性。聚丙烯耐腐蝕性一覽表溶劑名稱濃度使用環(huán)境溶劑名稱濃度使用環(huán)境20602060鹽酸2AA發(fā)煙硝酸CC10AA氫氟酸55BB30AA王水CC36AC醋

3、酸10AA硫酸2AA30AA5AA50AB10AA97A30AA冰醋酸100B98AC三氯乙酸10AA發(fā)煙硫酸CC氫氧化鈉10AA硝酸10AB30AA30CD50AA50CD氫氧化鉀10AA磷酸10AA50AA30BB氨水15AA85BB25AA注：浸泡6個月A：幾乎不受影響 B：有輕微變色及重量變化，無延展性變化 C：受到變色等肉眼可見的影響，有某種程度的尺寸及重量變化 D：有時會脆化、膨脹，外觀、重量、延展性變化明顯2）耐有機(jī)溶劑腐蝕性聚丙烯的化學(xué)穩(wěn)定性很好，對其它各種化學(xué)試劑都比較穩(wěn)定，但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使聚丙烯軟化和溶脹。室溫下還沒有一種溶劑能使聚丙烯溶解，只是低分

4、子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴對它有軟化或溶脹作用，不能溶解。聚丙烯非極性聚合物，對極性溶劑十分穩(wěn)定（如醇、酚、醛、酮和大多數(shù)羧酸），在部分非極性有機(jī)溶劑中容易溶解或溶脹。根據(jù)相似相溶原理，甲苯、苯、二甲苯、二氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、直鏈烷烴類、鹵代烷類、石油醚等這些有機(jī)溶劑會對聚丙烯產(chǎn)生腐蝕。常用溶劑中，聚丙烯在四氫呋喃、丙酮等長時間浸泡后腐蝕明顯，在芳香烴、二氯甲烷等氯代烴中有一定變化，尤其是在高溫條件下，腐蝕明顯。聚丙烯耐腐蝕性一覽表溶劑名稱濃度使用環(huán)境溶劑名稱濃度使用環(huán)境20602060苯酚50AB液體石蠟37BB甲酚50AB苯10AB氯乙烷40BC100BC氯仿40BCO-二甲苯10A

5、B100CD100BCO-二氯苯40ACP-二甲苯10ABP-二氯苯40AC100BC三氯苯40BCm-二甲苯100BC二氯甲烷40BC甲苯100BC氯苯40BC四氫呋喃100CC甲醇100AA硝基苯100AA乙醇96AA丙酮100CC異丙醇100AA環(huán)己酮100CC乙酸乙酯100BB苯乙醇100CC乙酸丁酯100CC乙醚100B福爾馬林37AA汽油100AB潤滑油100BB煤油100BB豬油100AA石油100BB注：浸泡6個月A：幾乎不受影響 B：有輕微變色及重量變化，無延展性變化 C：受到變色等肉眼可見的影響，有某種程度的尺寸及重量變化 D：有時會脆化、膨脹，外觀、重量、延展性變化明顯2

6、、三元乙丙橡膠的耐腐蝕性三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，最主要的特性就是其優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。三元乙丙的主要聚合物鏈?zhǔn)峭耆柡偷摹＿@個特性使得三元乙丙可以抵抗熱，光，氧氣，尤其是臭氧。三元乙丙本質(zhì)上是無極性的，對極性溶液和化學(xué)物具有抗性，吸水率低，具有良好的絕緣特性。三元乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、充油性及常溫流動性。乙丙橡膠制品在120下可長期使用，耐熱可達(dá)150，在150 200下可短暫或間歇使用。三元乙丙的化學(xué)穩(wěn)定性：1）耐酸堿性：三元乙丙對酸有很好的耐腐蝕性能，但在濃酸長期作用下性能也要下降，常用酸性

7、試劑中，對濃硝酸、濃磷酸（高溫條件下）耐腐蝕性變差。三元乙丙的耐堿性很好。三元乙丙耐酸堿性溶劑名稱濃度溫度（）耐性溶劑名稱濃度溫度（）耐性鹽酸10%251硝酸10%25110%70230%25136%25150%25336%702檸檬酸701硫酸10%251醋酸25%25110%651冰醋酸25230%251次氯酸25230%652氫氟酸65%25150%25265%60498%25265%253磷酸45%25165%60545%251氫氧化鈉50%25145%65350%701草酸651氨水30%251注：1、也可用于動態(tài)部位，體積變化率在10%以內(nèi)。2、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積

8、變化率在20%以內(nèi)。3、也可用于靜態(tài)部位，體積變化率在30%以內(nèi)。4、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積變化率在100%以內(nèi)。5、不能使用。體積變化率在100%以上。2）耐有機(jī)溶劑腐蝕性：由于三元乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動植物油、酮和脂等均有較好的抗耐性；但在脂肪烴和芳香烴溶劑（如汽油、苯等）及礦物油中穩(wěn)定性較差。對極性溶劑如醇、酮、乙二醇及磷酸脂類液壓油抵抗性極佳。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：1、三元乙丙對四氫呋喃、甲叔醚、乙醚等醚類耐腐性表現(xiàn)一般；2、三元乙丙對丙酮、丁酮等酮類有很好的耐腐蝕性；3、三元乙丙對DMF所表現(xiàn)出來的耐腐蝕性較

9、差；4、三元乙丙缺乏極性，所以在脂肪烴和芳香烴溶劑（如汽油、苯等）及礦物油中穩(wěn)定性很差，如正庚烷、甲苯等；同時，對于氯代烴的耐腐蝕性也很差，如二氯甲烷、氯仿等；5、三元乙丙對極性的酯類、醇類有很好的耐腐蝕性能，但正丁醇實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)一般。三元乙丙耐腐蝕性一覽表溶劑名稱溫度/耐性溶劑名稱溫度/耐性溶劑名稱溫度/耐性甲醇251癸烷255煤油255乙醇651乙炔251石油705乙二醇701丁烯炔251汽油255異丙醇251丁二烯251植物油253丁醇253苯乙烯255橄欖油652叔丁醇252己烯355乙醚254異丁醇251二戊烯255甲基醚251苯甲醇652三氯乙烷255二乙醚255戊醇651三氯乙烯

10、255苯乙基醚255甲酚7052-氯丙烷255異丙醚255乙醛252氯丁二烯05丙酮252丁醛252二氯苯255丁酮251苯甲醛251溴化苯255環(huán)己酮252正己醛251氯丁二烯05乙酰胺251丙烷255氯仿255苯胺251異辛烷255苯255乙二胺251環(huán)己烷255聯(lián)苯255二甲基甲酰胺253n-辛烷255四氫化萘255乙二胺251庚烷255甲苯255乙酸甲酯252己烷255氯化苯255乙酸丁酯251注：1、也可用于動態(tài)部位，體積變化率在10%以內(nèi)。2、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積變化率在20%以內(nèi)。3、也可用于靜態(tài)部位，體積變化率在30%以內(nèi)。4、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體

11、積變化率在100%以內(nèi)。5、不能使用。體積變化率在100%以上。3、氟橡膠的耐腐蝕性氟橡膠：橡膠分子中含有氟原子，氟原子與碳原子組成的C-F性能很高，同時氟原子有極大的吸附效應(yīng)，使氟碳分子鏈中的C-C鍵性能增強(qiáng)，且隨其氟化程度的提高而增強(qiáng)，氟原子可以把C-C 主鍵較好的加以屏蔽從而保證了C-C鍵的化學(xué)隋性。這種特殊的分子結(jié)構(gòu)，使氟橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐藥品性、耐溶劑性、耐氟化性、耐真空性、耐油性、耐老化等多種特異性能。缺點(diǎn)是加工性差，價(jià)格昂貴耐寒性差，彈性透氣性較低。使用溫度范圍：20200。氟橡膠的主要類型有23型、26型、246型、四丙氟橡膠、氟硅橡膠、羥基亞硝基氟橡膠、氟化磷腈橡膠、全

12、氟醚橡膠。氟橡膠23，國內(nèi)俗稱1號膠，為偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。氟橡膠26，國內(nèi)俗稱2號膠，杜邦牌號VITON A，為偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，綜合性能優(yōu)于1號膠。氟橡膠246，國內(nèi)俗稱3號膠，杜邦牌號VITON B，為偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于26膠，耐溶劑性能好。氟橡膠TP，國內(nèi)俗稱四丙膠，旭硝子牌號AFLAS，為四氟乙烯和碳?xì)浔┕簿畚铮退羝湍蛪A性能優(yōu)越。偏氟醚橡膠，杜邦牌號VITON GLT，為偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化點(diǎn)單體四元共聚物，低溫性能優(yōu)異。全氟醚橡膠，杜邦牌號KALREZ，耐高溫性能優(yōu)異，氟含量高，耐溶劑性能優(yōu)異。氟硅橡膠，

13、低溫性能優(yōu)異，具有一定耐溶劑性能。氟橡膠的主要性能：1）化學(xué)穩(wěn)定性氟橡膠具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能最好的一種。26型氟橡膠耐石油基油類、雙酯油類、硅醚硅酸油類, 耐無機(jī)酸（如140下的67%的硫酸、70的濃鹽酸、90以下的30%的硝酸）、耐多數(shù)的有機(jī)溶劑（如氯代烴、苯、高芳烴汽油、丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275下的脂肪酸等）, 但不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氫氟酸、氯磺酸、磷酸類液壓油。23型氟膠的介質(zhì)性能與26型相似，且更有獨(dú)特之處，它耐強(qiáng)氧化性的無機(jī)酸如發(fā)煙硝酸、濃硫酸性能比26型好，在室溫下98%的HNO3中浸漬27天它的體積膨脹僅為13%15%。2）

14、作為一種合成橡膠，氟橡膠具有卓越的耐化學(xué)藥品、耐油、耐溫性能，長期使用溫度達(dá)200°C以上。氟橡膠從化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有高氟含量、強(qiáng)C-F鍵、無不飽和鍵等特點(diǎn)，從而具有杰出的耐溫性和優(yōu)異的耐油性。氟橡膠的耐酸堿性能和耐化學(xué)試劑性能數(shù)據(jù)如下：氟橡膠的耐酸堿性：氟橡膠耐酸堿性溶劑名稱濃度溫度（）耐性溶劑名稱濃度溫度（）耐性鹽酸10%251草酸65110%701檸檬酸70136%251甲酸70436%701醋酸25%255王水252冰醋酸255硫酸10%251次氯酸25110%651氫氟酸65%25130%25165%60330%65165%25150%25165%60398%251硫化氫（干）

15、255磷酸45%251硫化氫（干）65545%251硫化氫（濕）25545%651硫化氫（濕）655發(fā)煙硫酸252氫氧化鈉50%251硝酸10%251碳酸鈉65130%251氨（液體）25550%251氨（氣體）255注：1、也可用于動態(tài)部位，體積變化率在10%以內(nèi)。2、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積變化率在20%以內(nèi)。3、也可用于靜態(tài)部位，體積變化率在30%以內(nèi)。4、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積變化率在100%以內(nèi)。5、不能使用。體積變化率在100%以上。氟橡膠的耐有機(jī)溶劑性能：氟橡膠耐腐蝕性一覽表溶劑名稱溫度/耐性溶劑名稱溫度/耐性溶劑名稱溫度/耐性甲醇251丁烯炔251汽油

16、251乙醇651丁二烯251植物油251乙二醇701苯乙烯252橄欖油651異丙醇251己烯351乙醚255丁醇251二戊烯251甲基醚251叔丁醇251三氯乙烷251二乙醚255異丁醇251三氯乙烯251苯乙基醚255苯甲醇6512-氯丙烷251異丙醚255戊醇651氯丁二烯01丙酮255甲酚701二氯苯251丁酮255苯酚251溴化苯251異丙丁酮255乙醛255氯丁二烯01環(huán)己酮255丁醛255氯仿252丁胺255苯甲醛255苯251二乙胺255正己醛255聯(lián)苯251苯胺1505丙烷251四氫化萘251乙二胺255異辛烷251甲苯252二甲基甲酰胺255環(huán)己烷251氯化苯251二甲基苯胺

17、254n-辛烷251動物油251乙二胺255庚烷251脂肪酸651乙酸甲酯255己烷251煤油251乙酸丁酯255乙炔251石油701丙烯酸乙酯255注：1、也可用于動態(tài)部位，體積變化率在10%以內(nèi)。2、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積變化率在20%以內(nèi)。3、也可用于靜態(tài)部位，體積變化率在30%以內(nèi)。4、根 使用條件，也可用于動態(tài)部位，體積變化率在100%以內(nèi)。5、不能使用。體積變化率在100%以上。4、全氟醚的耐腐蝕性全氟醚橡膠是以四氟乙烯、全氟化甲基乙烯基醚、全氟苯氧丙基乙烯基醚系的三元共聚物，是一種完全不含有CH鍵的橡膠，具有和聚四氟乙烯類似的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)介質(zhì)性。全氟醚具有非常優(yōu)

18、異的耐化學(xué)腐蝕性能，耐酸、堿、酮、酯、醚、醛、強(qiáng)氧化劑等絕大多數(shù)化學(xué)品。最高耐熱可到330。通常用于極端性條件的解決密封問題。通過進(jìn)行直觀的溶漲實(shí)驗(yàn)，化學(xué)攻擊可以破壞普通橡膠的分子鏈或交橋架，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致O形圈和密封部件溝槽無法匹配，產(chǎn)生泄漏。全氟醚橡膠產(chǎn)品能夠耐受多達(dá)1600多種化學(xué)品的攻擊。在甲苯、丙酮和二氯甲烷的混合溶液中浸泡6個月后，全氟醚橡膠O形圈幾乎沒有體積變化，而其它橡膠已經(jīng)嚴(yán)重變形了，而將全氟醚橡膠與氟化橡膠浸泡在丙酮、甲苯等有機(jī)介質(zhì)中，16分鐘后，氟化橡膠明顯發(fā)生溶漲。全氟醚橡膠幾乎能承受一切化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，其中包括醚類、酮類、苯環(huán)類溶劑、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等，并能承

19、受其他橡膠所不能使用的化學(xué)藥品如：丙烯腈、丁基丙烯腈、DNT、醚類、二氯甲烷、苯乙烯、胺基類、乙氧基乙醇、氧化乙烯、氧化合物、氮化合物、THF、苯胺基、DMF、二環(huán)氧丙烷、酮類、稀釋劑類、氯乙烯、丁二烯類、DMT、酯類、氧化丙烯等，在這些介質(zhì)中全氟醚橡膠也能顯現(xiàn)出優(yōu)異的使用性能。但是，全氟醚橡膠的耐溶劑性能會因?yàn)樯z牌號的不同有著一定的差異，所以在使用時一定要正確選擇膠的牌號，尤其是應(yīng)用于胺基化合物時應(yīng)特別注意。以杜邦 Kalrez 全氟醚橡膠為例，說明全氟醚橡膠的耐腐蝕性能。杜邦 Kalrez 全氟醚橡膠 (FFKM) 件可以耐受 1800 多種不同化學(xué)物質(zhì)，同時提供與 PTFE一致的高溫穩(wěn)

20、定性 (327°C)。Kalrez 零件與其他彈性體相比，在苛刻的工作環(huán)境中耐受更久、密封效率更高。杜邦 Kalrez普通牌號的性能：A、Kalrez®Spectrum6375是專門為化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，結(jié)合了創(chuàng)新性的聚合物結(jié)構(gòu)和硫化技術(shù)。具有更廣譜的耐化學(xué)介質(zhì)和溫度性能?？梢杂糜谒?、堿、胺、水蒸氣、環(huán)氧乙烷和其它強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)中。B、Kalrez®Spectrum7075拓寬了Kalrez全氟密封件的選擇范圍，物理機(jī)械性能，耐壓縮永久變形性能以及密封力的保持能力均有改善。它是碳黑填充的膠料，使用特殊的交聯(lián)技術(shù)，在高溫及循環(huán)溫度下的密封性能都有提高。C、Kalrez®4079是低壓變膠料，通常制造O形圈、墊片及其它密封制品，用于一般及航空工業(yè)領(lǐng)域。它是碳黑填充的膠料，具有極佳的耐化學(xué)介質(zhì)性能、良好的物理機(jī)械性能、突出的耐熱老化性能。在有機(jī)酸、無機(jī)酸、醛中的體積溶脹低，在循環(huán)溫度下具有良好的響應(yīng)性