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橡胶密封件选用指导

随着我国国民经济的不断发展,特别是今年奥运会的申办成功及世贸组织的加入,橡胶密封制品在国防、化工、煤炭、石油、冶金、航空航天、交通运输、机械工业、医疗器材以及近年来迅速发展的IT业等方面,得到了越来越多广泛的应用,成为不可缺少的重要部件。尤其是在市场经济不断发展的今天,占有极其重要的地位。

橡胶密封件主要是指用来封闭间隙或防止各种流体介质泄漏的部件。通常用于防漏、防油、防水、防酸碱等方面,并具有减震、阻尼等作用。

1 橡胶密封制品种类

2 橡胶密封制品材料选择

橡胶密封制品,由于安装使用在各种不同的设备及装置上,因此其工作环境及工况条件也有所不同。

2.1 工作温度

通常橡胶的正常使用温度范围是-40~100℃(除特殊配方外),极限温度不宜120℃(瞬间)。特种合成橡胶其使用温度范围是-60~200℃,通常250~300℃也可使用,但仅为瞬间,超出橡胶产品使用温度范围之外,其产品将出现发脆或老化龟裂。

2.2 工作压力

橡胶制品由于安装在不同机械设备部位和装置中,因此其工作压力是不等的。通常橡胶产品硬度越高,承受压力越大;硬度越小,承受工作压力就越小。一般纯胶密封件仅能耐压10Mpa以内(不是绝对的,视配方工艺情况而定)。超出10Mpa以上,橡胶密封件将借助于塑料支撑环来承受其工作压力/。另外,承受高压工作环境的橡胶密封件,其产品结构也有所不同,结构含有金属骨架或涂有胶浆的夹布密封件(油封除外),工作压力可耐30~50Mpa,有的甚至可达100Mpa以上(泛指O形圈、鼓形、蕾形密封圈等)。

2.3 工作介质

通常,一般的机械设备及仪器上所接触的工作介质是矿物油、芳烃油、植物油、水、汽、酸、碱、乳化液等。

综上所述,就是如何使用户在不同的工作环境和工况条件下,能够正确选择橡胶密封件的密封结构形状、材质(橡胶的种类)以及规格,最终达到最佳的密封效果。

在如何正确选择原材料时,首先要了解和掌握材料名称的一般用途。同一种橡胶材质,但某种组分或化合物不同,则既有共性的地方,也有不同的特性。采用不同配方及工艺,其材质的物理机械性能都会发生改变。

近年来,随着橡胶弹性体及新材料的出现,现有原材料也在不断的完善和改进。各种行业设计人员如何正确选择橡胶密封件的原材料,使其在不同工作环境及工况条件下得到正确地应用,对增加橡胶密封件的使用寿命和提高机械设备与装置效率,保证其完好的技术状态,是至关重要的一个方面。

1 天然橡胶(NR)

天然橡胶是所有橡胶中耐磨性、屈挠性最好的弹性体之一,通常用来做轮胎,除此以外用来做减震、耐磨制品也较为普遍。天然胶的分子结构决定其耐矿物油较差,而耐蓖麻油却是首选的密封材料,而且天然胶耐低温性能良好,在-55℃时仍能保持其屈挠性,一般脆性温度可达-70~-60℃。

2 丁腈橡胶(NBR)

丁腈橡胶是橡胶中使用范围最广泛的弹性体材料之一,作为耐油橡胶密封制品其用量要大于其他弹性体材料。丁腈橡胶的化学成分是丁二烯与丙烯腈的共聚物,丙烯腈含量在18%~46%之间,丙烯腈含量越高,其耐油(矿物油)性越好。丙烯腈含量较低,其耐油性略差,但耐低温性能较好。

丁腈橡胶具有良好的物理机械性能,特别适于制作矿物油、水等介质的橡胶密封件,通常用来做O形圈、旋转轴唇型密封(油封)等耐油制品。

适用温度范围-45~100℃,一般不超过120℃。

3 氯丁橡胶(CR)

氯丁橡胶是通用合成橡胶之一,其主要特点是耐天候老化性能好,耐高温性优于天然橡胶,具有良好的耐油性和耐溶剂中强度酸等,但不耐劳烃油。

氯丁橡胶主体结构含有卤素(氯),其氯指数大于22以上,因此优于一般的通用橡胶,可用来做阻燃材料制品。

4 三元乙丙胶(EPDM)

三元乙丙橡胶具有良好的耐温性和较好的耐化学溶剂及电绝缘性能,其特点主要取决于三元乙丙橡胶主链上不含双键的完全饷的直链型结构,这种主体结构决定三元乙丙胶是不耐芳香族溶剂、矿物油和石油制品的。其最大特点是比任何普通橡胶的耐天候老化性都好。最高作用温度在-50~120℃,极限温度不超过150℃。由于具有上述特点,所以一般用来做耐蒸汽的橡胶产品,如蝶阀、膜等。特别是近年来由于三元乙丙橡胶具有良好的耐臭氧和耐候性,通常用来做汽车、火车、轮船等门窗橡胶密封条。但不足的是橡胶与金属粘合效果不佳,解决此问题的方法之一,就是在混炼时将其进行卤化处理。

5 聚氨酯橡胶(PU)

聚氨酯橡胶是近些年来应用范围较为广泛的弹性体之一。其最大特点是耐磨性好,优于天然胶,其强度和抗撕裂性、耐臭氧性也特别优异,但不耐酮类、酸、碱、蒸汽。使用温度范围一般为-20~80℃。通常用来做各种耐磨制品。

6 丙烯酸酯橡胶(ACM)

丙烯酸酯橡胶具有优异的耐油和耐热老化性能。其性能介于丁腈哥儿们与氟橡胶之间,主要特点之一是可在175℃的条件下耐矿物油、双曲线齿轮油。耐老化和弯曲龟裂性也很好。通常用做双曲线齿轮轴油封。耐低温性和耐水性较差。

7 硅橡胶

硅橡胶是特种合成橡胶之一,它具有耐低温、耐臭氧、耐天候老化的特殊性能,使用温度范围在-70~250℃,即使在-70℃条件下,仍具有一定弹性。最近研究表明:甲基乙烯基硅橡胶在配方中加入一定量的热稳定剂和配合剂后,在300℃×72h的试验条件下,仍具有一定的弹性和伸长率。

硅橡胶的物理机械性能虽然可以通过特殊配合得到提高,但它的强力和耐撕裂性及耐磨性较差,同时也不耐各种油类。

硅橡胶与其他橡胶相比较,能在更广泛的范围内用来做耐高低温密封件,也可以做不接触油类介质的旋转密封件、耐高温密封条等。

8 氟橡胶

氟橡胶是特种合成橡胶弹性体材料之一,其价格比任何一种橡胶都昂贵,它的使用温度范围-25~250℃。通常用于耐高温、酸类、石油基油、芳烃类等介质的旋转密封(油封)或O形圈等橡胶密封制品中。

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