目前,构成市场主导品种的是偏氟乙烯(VDF)与六氟丙烯(HFP)共聚的二元类FKM,其组成为:VDF摩尔分数80%,氟质量分数约66%,Tg为-20℃。近年来,共聚入四氟乙烯(TFE)、减少VDF含量(提高氟含量)的三元类FKM的需求明显有所增加。对三元类FKM来讲,FFKM密封圈,氟含量愈高、耐药品性、耐腐蚀性、耐油性、耐燃油渗透性就愈好,但低温特性会变差。目前,市售的FKM各品级的低温特性见表2。作为改善低温特性的品种,除共聚了全氟乙烯醚的FKM外,还有含氟硅类(FVMQ)和主链中含有六氟丙烯氧化物单元的FKM。由于VDF单元遇碱性化合物容易引起脱氟酸反应,所以三元类FKM的耐碱性是有限的。在接触有机胺化合物或强碱性水溶液的场合,比较适用的是TFE/丙烯(Pr)共聚的四丙氟橡胶或TFE/全氟乙烯醚共聚的FKM。在含有VDF的品级中,耐碱性较好的是分子中不含HFP而含乙烯醚的FKM。其次,FFKM密封圈耐化学,则是VDF含量低、氟含量高的三元类FKM。不过,通过四丙氟橡胶与三元乙丙橡胶(EPDM)共混来改善耐碱性也是十分有效的。在接触强氧化剂(N2O4、发烟硝S等)的场合,则可选用羧基亚硝基FKM或全氟醚型的FKM。
(1)软环材料:机械密封用软环材料已由原来的普通浸渍树脂/金属石墨等增强型石墨发展为硅化石墨、气相沉积碳石墨、BN增强石墨、碳-碳复合材料等。(2)硬环材料:机械密封用硬环材料已由原来的铸铁、Al2O3陶瓷、硬质合金发展为综合性能优异的SiC、CrC,并采用物理/化学沉积法在硬环摩擦表面沉积耐磨层(如DLC膜),激光溶覆、热喷涂陶瓷、热喷熔镍基自熔合金/热喷熔铁基自熔合金、热喷涂陶瓷/热喷熔铁基涂等技术来降低成本,获得高性价比的机械密封基础件。(3)辅助密封圈材料:辅助密封圈材料除了传统的橡胶类材料、普通增强型PTFE复合材料和柔性石墨外,近20年人们通过在上述基体材料中填充各种微纳尺度的粒子、纤维和新型树脂,并通过应用新的表面处理技术与方法对填料表面进行处理,提高了填料与基体材料之间的相容性,从而提高了传统橡塑材料的力学性能、热性能和摩擦性能,使密封圈的性能稳定性、耐磨性和耐久性远远超过了原有的橡塑辅助密封圈[35,36]。另外,聚醚醚酮(PEEK)、超高分子聚乙烯(UHWPE)、聚苯硫醚、聚甲醛(POM)等树脂材料以及全氟橡胶(FFKM)和氟塑料包覆橡胶作为密封新材料,已经得到成功应用。
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