Инженеры обычно рассматривают фторсиликон, когда стандартный силикон Не переносит топливо или масло. Сложность заключается в том, чтобы отделить широкую известность полимера от поведения конкретного соединения.
Свойства фторсиликона сочетают в себе низкотемпературную гибкость, характерную для силикона, с улучшенной устойчивостью к топливу, маслам и многим неполярным растворителям. Основными ограничениями являются истирание, трение, прочность на разрыв, динамическая герметизация и химическая совместимость, за исключением углеводородов.
Что такое фторсиликоновый каучук?
Фторсиликоновый каучук — это силиконовый эластомер, модифицированный фторированными боковыми группами, обычно трифторпропильными группами. Эта модификация уменьшает взаимодействие с углеводородными жидкостями, сохраняя при этом большую часть термостойкости и атмосферостойкости силиконового каучука.
Общепринятое обозначение — FVMQ, сокращение от фторвинилметилсиликоновый каучук. ASTM D1418 Обозначает полимер как FVMQ. В соответствии со стандартами ASTM D2000 и SAE J200, фторсиликоновые соединения обычно классифицируются как Тип FK.
FVMQ не следует путать с FKM. Оба являются фторированными эластомерами, но их полимерные основы, поведение при низких температурах, технологические процессы и пределы герметизации различаются.
Какие свойства фторсиликона наиболее важны?
Главное преимущество FVMQ заключается не в каком-либо одном изолированном свойстве, а в сочетании низкотемпературной эластичности и устойчивости к воздействию углеводородов и жидкостей.
| Свойство | Типичное поведение | Последствия для дизайна |
|---|---|---|
| Рабочая температура | Обычно рекомендуемые диапазоны температур составляют примерно от -60°C до 200°C. | Широкий диапазон, но воздействие жидкости и движение уплотнения могут снизить допустимый предел использования. |
| Устойчивость к топливу и маслу | Лучше, чем стандартный силикон VMQ. | Подходит для многих видов нефтяного топлива, авиационного топлива, моторных масел и смазочных материалов после проведения испытаний на совместимость. |
| Гибкость при низких температурах | Прочнее многих эластомеров, устойчивых к воздействию углеводородов. | Подходит для уплотнений в аэрокосмической отрасли и наружных уплотнений, подверженных воздействию холодного запуска. |
| Сжатие | Часто хорошо подходит для использования в качестве герметизирующих составов от статического электричества. | Необходимо проверить при фактической температуре, степени сжатия и времени воздействия. |
| Устойчивость к атмосферным воздействиям, озону и ультрафиолетовому излучению. | В целом сильный | Подходит для уплотнений открытых прокладок и соединительных элементов. |
| Стойкость к истиранию | Бедный | Избегайте скользящего контакта, если испытания не подтверждают правильность конструкции. |
| Трение | Относительно высокий | Повышает риск для возвратно-поступательных или вращающихся уплотнений. |
| Прочность на разрыв | Зависит от состава; часто имеет более низкую вязкость, чем более прочные эластомеры для динамических уплотнений. | Тонкие выступы, острые углы и шероховатые поверхности при установке требуют осторожности. |
| Расходы | Силикон выше стандартного качества. | Используйте его там, где требуется устойчивость к воздействию жидкостей, а не в качестве стандартного улучшения. |
Это скорее тенденции выбора, а не технические характеристики для закупки. Наполнитель, содержание фтора, система отверждения, последующее отверждение, твердость и метод тестирования могут существенно повлиять на результат.
Какой диапазон температур выдерживает фторсиликон?
Практический начальный диапазон для многих соединений FVMQ составляет: примерно от -60°C до 200°C. Специальные уплотнительные кольца могут сохранять свою работоспособность при температуре около -73°C в статическом режиме работы. Опубликованные пределы для сухого нагрева также могут достигать примерно 200°C, но это значение не следует автоматически применять к уплотнению, погруженному в топливо или масло.
Граница изменяется в зависимости от:
- непрерывное и прерывистое воздействие;
- Сухой воздух против погружения в топливо, смазочный материал или растворитель;
- статическое сжатие против повторяющихся движений;
- поперечное сечение уплотнения и сжатие;
- Составной рецептурный процесс и постполимеризация;
- Состояние жидкости после термического старения.
При высоких температурах жидкости она может окисляться или образовывать кислые побочные продукты. Состав, прошедший испытание на старение в условиях сухого нагрева, может потерять свои герметизирующие свойства даже в стареющей смазке. По этой причине температурную и химическую стойкость следует проверять одновременно, а не подтверждать на основании двух отдельных пунктов в техническом паспорте.
Насколько устойчив фторсиликон к топливу и маслу?
Фторсиликон выбирают в первую очередь из-за его устойчивости к бензину, авиационному топливу, нефтяным маслам, моторным маслам, трансмиссионным жидкостям и многим неполярным растворителям. Обычно он набухает в этих жидкостях меньше, чем стандартный силикон.
Слово “устойчивый” по-прежнему нуждается в числовом определении. После определенного периода погружения следует измерить объемное набухание, изменение твердости, сохранение прочности на разрыв, сохранение удлинения и изменение массы.
Опубликованные данные из Руководство по выбору фторсиликоновой продукции Dow Покажите, как состав влияет на результат. Выбранные твердые основания FVMQ показали приблизительно следующие значения: 15–23% объемное увеличение в эталонных топливах ASTM при указанных условиях. Некоторые соединения показали примерно следующее: 3,5–4% набухание в масле IRM 903 при 150 °C. Эти значения относятся к указанным материалам и условиям испытаний; они не являются универсальными пределами FVMQ.
Жидкости, требующие осторожности
FVMQ не является химически универсальным. В опубликованных руководствах по выбору обычно предостерегают от использования тормозных жидкостей, кетонов, гидразина, альдегидов и аминов. Смешанные жидкости сложнее, поскольку небольшой пакет присадок может контролировать набухание или экстракцию, даже если базовая жидкость кажется совместимой.
Перед указанием FVMQ необходимо определить:
- точный сорт коммерческой жидкости или топлива;
- рабочие и очистительные температуры;
- непрерывное время экспозиции;
- Циклы давления и декомпрессии;
- Допустимое увеличение объема и изменение твердости;
- контактирует ли деталь со свежей или термически состаренной жидкостью.
Каковы типичные механические свойства FVMQ?
Механические свойства полимера слишком сильно различаются, чтобы один “типичный” технический паспорт мог представлять собой полную картину. Полезным примером может служить прочный полимер FVMQ от компании Dow после указанных условий прессования и последующей вулканизации.
| Свойство | Опубликованный диапазон значений по выбранным базам данных Dow FVMQ | Метод тестирования |
|---|---|---|
| Твердость | 25–81 Берег А | ASTM D2240 |
| Предел прочности | 7,5–12,1 МПа | ASTM D412, Штамп C |
| Удлинение при разрыве | 159–676% | ASTM D412, Штамп C |
| Прочность на разрыв | 12–46,4 кН/м | ASTM D624, Штамп B |
| Удельная плотность | 1,40–1,55 | ASTM D792 |
| Сжатие | 7–20% после 22 ч при 177°C | ASTM D395, Метод Б |
В этой таблице указан диапазон характеристик компаунда, а не гарантированная спецификация. Мягкий герметик марки 25 Shore A и герметик марки 80 Shore A не должны иметь одинаковую конструкцию сальника, припуск на разрыв или способ сборки.
Команды часто сосредотачиваются на прочности на растяжение, поскольку ее легко сравнить. Для статической прокладки обычно более важны остаточная деформация при сжатии, релаксация напряжений, набухание в жидкости и усилие герметизации. Прочность на растяжение становится критически важной во время извлечения из формы, сборки, натяжения на крепежные элементы или экструзии под давлением — не обязательно во время стабильной статической герметизации.
Подходит ли фторсиликон для динамических уплотнений?
Фторсиликон обычно лучше подходит для статические уплотнения, прокладки, диафрагмы, уплотнения разъемов и амортизирующие детали чем постоянно скользящие уплотнения.
Ограничение обусловлено сочетанием относительно низкой износостойкости, высокого трения и прочности на разрыв, зависящей от состава материала. Уплотнение может пройти первоначальное испытание на герметичность, а затем износиться на контактной поверхности после многократных циклов работы. Именно из-за этой задержки изменения, подтвержденной для использования в статических условиях, не следует повторно применять в системах возвратно-поступательного или вращательного движения.
Динамическое использование возможно при наличии специально разработанного состава, контролируемой чистоты поверхности, подходящей смазки и проверочных испытаний. Это следует рассматривать как инженерное исключение, а не как норму.
Чем фторсиликон отличается от силикона и ФКМ?
| Фактор отбора | силикон VMQ | ФВМК фторсиликон | ФФММ фторэластомер |
|---|---|---|---|
| Гибкость при низких температурах | Отличный | Отлично или очень хорошо | Обычно более ограниченный набор оценок; зависит от класса. |
| Устойчивость к топливу и углеводородам | Ограниченное | Подходит для многих видов топлива и масел. | Обычно достаточно прочный, но точная совместимость с различными жидкостями может варьироваться. |
| Устойчивость к сухому теплу | Сильный | Высокий уровень, часто ниже сопоставимых пределов VMQ. | Сильный; зависит от оценки |
| Абразивное и динамическое уплотнение | Ограниченное | Ограниченное | Зачастую более подходящий вариант, в зависимости от состава и конструкции. |
| Устойчивость к погодным условиям и озону | Отличный | Отличный | Отличный |
| Относительная стоимость материалов | Ниже | Высокий | Высокий |
| Общее использование | Уплотнения общего назначения, изоляционные материалы, детали, контактирующие с пищевыми продуктами, и детали для бытовой техники. | Уплотнения для топлива, используемого в холодных условиях, прокладки для авиационной промышленности, уплотнения для соединителей. | Уплотнения для топлива, масла и химических веществ, где к гибкости при низких температурах предъявляются менее строгие требования. |
Выбирать ВМQ Когда необходима экстремальная температурная гибкость, но воздействие углеводородов не является серьезным. Выбирайте этот вариант. FVMQ Когда деталь должна сохранять гибкость в холодных условиях при контакте с топливом или маслом. Оцените. ФКМ когда более высокая химическая стойкость, износостойкость или способность к динамическому уплотнению имеют большее значение, чем гибкость при очень низких температурах.
Это сравнение является инструментом предварительного отбора. Для окончательного выбора необходимы данные анализа на уровне отдельных компонентов, поскольку специализированные сорта могут изменить общий рейтинг.
Какие тесты следует включить в спецификацию FVMQ?
В применимой спецификации для фторсиликона каждое свойство связано с методом испытаний и условиями старения.
| Требование | Метод тестирования | Что записывать |
|---|---|---|
| Твердость | ASTM D2240 | Значение по Шору А и время измерения |
| прочность на растяжение и удлинение | ASTM D412 | Первоначальные и выдержанные значения |
| Прочность на разрыв | ASTM D624 | Тип матрицы и толщина образца |
| Сжатие | ASTM D395 | Метод, сжатие, время и температура |
| Жидкостное сопротивление | ASTM D471 | Точные параметры жидкости, температуры, продолжительности, увеличения объема и изменения свойств. |
| Удельная плотность | ASTM D792 | Состав и эталонные показатели входного контроля |
| Низкотемпературная герметизация | Специфический или требуемый аэрокосмический метод | Утечка или восстановление при фактической минимальной температуре |
| Размеры готовой детали | Чертеж и план осмотра | Устойчивость после последующей полимеризации и кондиционирования. |
Не следует принимать требование типа “топливостойкий фторсиликон, 60 по Шору А” в качестве полной спецификации материала. Оно оставляет неопределенными такие параметры, как текучесть, температура, время старения, предел набухания, условия отверждения и приемка готовых деталей.
Как условия обработки влияют на свойства фторсиликона?
FVMQ выпускается в виде высококонсистентной резины для компрессионное формование, трансферное формование, литье под давлением, экструзия и каландрирование. Также доступен фторсодержащий жидкий силиконовый каучук для автоматизированного литья под давлением.
Лечение и условия после отверждения влияют на остаточную деформацию при сжатии, содержание летучих веществ, размеры и конечные механические свойства. В опубликованных компанией Dow данных по твердому каучуку многие свойства измерялись после 10-минутная прессовая сушка при 171°C с последующей 4-часовой сушкой при 200°C.. Эти условия описывают испытанные образцы; их не следует копировать в производственную спецификацию без проверки толщины детали, химического состава отверждения, загрузки печи и допусков по размерам.
Фторсиликоновые компаунды также могут давать иную усадку по сравнению с нитриловым каучуком или стандартным силиконом. Повторное использование существующей пресс-формы может привести к изменению размеров, даже если номинальная геометрия детали остается неизменной. Поэтому припуск на оснастку должен основываться на выбранном компаунде и данных испытаний.
Где обычно используется фторсиликон?
Технология FVMQ наиболее полезна там, где одновременно требуется широкий температурный диапазон и устойчивость к углеводородам.
Типичные детали включают в себя:
- аэрокосмическая топливная система силиконовые уплотнительные кольца и прокладки;
- Уплотнения соединителей автомобильных топливопроводов;
- диафрагмы и мембраны, подверженные воздействию масла или топлива;
- Вставки для электрических разъемов и уплотнители от воздействия окружающей среды;
- Вкладыши шлангов турбокомпрессора;
- уплотнительные элементы для нефти, газа и нефтехимической промышленности;
- низкотемпературные промышленные прокладки;
- Проводящие фторсиликоновые уплотнительные прокладки для защиты от электромагнитных помех в корпусах, подверженных воздействию топлива.
Данный материал менее убедителен для динамических уплотнений с высоким износом, агрессивных полярных растворителей, для которых отсутствуют данные о совместимости, или для проектов, где стандартный силикон уже соответствует требованиям к рабочей жидкости.
Часто задаваемые вопросы о свойствах фторсиликона
Фторсиликон — это то же самое, что и ФКМ?
Нет. FVMQ — это фторированный силиконовый эластомер. FKM — это фторэластомер с углеродным остовом. FVMQ обычно обеспечивает лучшую гибкость при низких температурах, в то время как FKM часто выбирают из-за более высоких показателей химической герметизации или динамических свойств.
Устойчив ли фторсиликон к топливу?
Да, многие компаунды FVMQ лучше противостоят бензину, авиационному топливу и нефтепродуктам, чем стандартный силикон. Для получения одобрения по-прежнему требуется... ASTM D471 или специализированные испытания на погружение в ту же самую жидкость.
Каков нормальный диапазон твердости фторсиликона?
Коммерческие сорта обычно имеют показатель в диапазоне 40–80. Берег А, Хотя специализированные составы могут выходить за пределы этого диапазона. Сама по себе твердость не позволяет предсказать остаточную деформацию при сжатии, прочность на разрыв или набухание под воздействием топлива.
Можно ли использовать фторсиликон при температуре 200°C?
Некоторые соединения могут работать при температуре около 200 °C в сухом воздухе. При непрерывной эксплуатации в горячем топливе или масле может потребоваться более низкий предел, поскольку жидкость и эластомер стареют вместе.
Граница отбора
Фторсиликон оправдан в тех случаях, когда требуется как низкотемпературная герметизация, так и устойчивость к углеводородам. Если выполняется только одно из этих условий, то VMQ, FKM, NBR или другой эластомер могут удовлетворить требованиям при меньших затратах или с лучшими износостойкими характеристиками.
Для принятия окончательного решения о выборе материала необходимо точно определить параметры рабочей среды, непрерывную и пиковую температуры, движение уплотнения, давление, целевую твердость, предел остаточной деформации при сжатии, ожидаемый срок службы и требуемые стандарты, такие как... МИЛ-ДТЛ-25988 или соответствующей спецификации AMS. Без этих данных “FVMQ” — это всего лишь семейство полимеров, а не спецификация готовой детали.
