真空密封用橡膠的概述

用于真空密封的橡膠(塑料)材料，除要求具有光潔表面、無劃傷、無裂紋外，還要有低的出氣率、揮發(fā)率和透氣率，良好的耐熱性、耐油性，抗老化和適宜的耐壓縮變形值(小于35%)及壓力松弛系數(shù)(不小于0.65)。z*常用于真空密封的橡膠材料有下列幾種：

(1)天然橡膠

天然橡膠是z*早使用的一種真空用密封材料，但它的透氣率很大(大約為丁腈橡膠的10倍)，耐油性、抗老化性能都較差，一般只用于粗真空、低真空密封。

天然橡膠使用溫度在100℃以下。提高天然橡膠的耐熱性，可采用無硫硫化，用2～4份的促進(jìn)劑TMTD硫化，配方見表6-8。



          (2)丁基橡膠

丁基橡膠的透氣率很小，可用于10-5Pa的真空密封。但在超高真空環(huán)境下(低于10-6Pa)材料出現(xiàn)升華現(xiàn)象，其質(zhì)量損失可達(dá)30%，因此不適用于10-6Pa以上的超高真空。

(3)丁腈橡膠

丁腈橡膠是耐油性和其它各種性能都較好的一種橡膠，在高真空范圍內(nèi)廣泛用于烘烤溫度150℃以下的各類真空密封。

丁腈橡膠是耐油合成橡膠，有100多個(gè)牌號，品種主要是低溫聚合丁腈橡膠、易加工的軟橡膠及改性丁腈膠。丁腈18-26-40是按丙烯腈含量多少而分，丙烯腈含量越高，耐油性、耐水性越好;含量越低，耐寒性越好，彈性也隨之增加。

丁腈橡膠可以加入其它材料改進(jìn)其性能，常見的混用材料有：尼龍、聚乙烯、ABS樹脂、DAP樹脂、氯化聚醚、聚四氟乙烯等。和尼龍并用以三元尼龍效果z*好，尼龍用量控制在10%～25%，溫度控制在150℃～160℃。與尼龍并用的丁腈橡膠具有磨、耐寒、耐熱、耐臭氧等特點(diǎn)，適宜制作各類密封件。丁腈膠混入30%聚氯乙烯，不僅保持了丁腈膠的耐熱性、耐透氣性，而且提高了耐臭氧性、耐磨性、耐油性和抗撕裂性能，改善了加工性能，使用溫度提高到150℃～160℃。丁腈橡膠與氯化聚醚并用，壓縮永久變形z*小，在橡膠“O”形圈中應(yīng)用z*為合適。

丁腈橡膠具有優(yōu)異的耐油性、耐水性、耐熱性和較低的透氣性，壓縮永久變形小，使用壽命長、價(jià)格便宜，在高真空范圍內(nèi)廣泛用于烘烤溫度在150℃以下的各類真空密封中。

(4)聚氨酯橡膠

聚氨酯橡膠是由聚酯與二異氰酸酯共聚制成的一種新穎的彈性體。按加工方法可分為混煉型聚氨酯、澆注型聚氨酯和熱塑型聚氨酯，目前澆注型產(chǎn)量占50%以上，混煉型僅占5%。熱塑聚氨酯不需要固化和交煉，也不需混合，成型后處理加工，和熱塑料一樣，可采用擠出、注塑等方法加工成各種形狀的密封條，但不宜制造截面直徑大于300mm的密封圈，同時(shí)粗細(xì)不勻也會(huì)影響密封性能。

聚氨酯橡膠能達(dá)到20MPa～74MPa的機(jī)械強(qiáng)度，是丁腈膠的1倍～4倍，耐磨性能優(yōu)異，是天然橡膠的5倍～10倍;具有較強(qiáng)的抗撕裂強(qiáng)度，較高的耐油、耐磨、耐臭氧、耐輻照、耐沖擊性等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯橡膠在真空設(shè)備、各類真空閥門、真空低速傳動(dòng)部件上，可獲得良好的密封效果。

聚氨酯橡膠的主要缺點(diǎn)是不耐高溫，不耐水，特別不宜在高溫、濕度大的環(huán)境中使用，易水解乳化，使用溫度范圍為- 30℃—100℃，z*好在70℃～80℃使用。不宜長期在高速轉(zhuǎn)動(dòng)或摩擦力大的動(dòng)態(tài)下使用。只能在低速和良好的散熱條件下使用。此外，聚氨酯橡膠不耐酸堿，不能用于帶有酸堿的介質(zhì)中。

(5)氟橡膠

氟橡膠是一種耐高溫、耐各種介質(zhì)的密封材料。各種氣體在維通(Viton)型氟橡膠中有較小的擴(kuò)散速度和較大的溶解度，透氣性很小，與丁基橡膠相當(dāng)，在高溫、真空中出氣率很低(在2.6×10-7Pa的失重為2.3%)，可用于10-5Pa—l0-7Pa的真空密封;采用雙“O”圈密封結(jié)構(gòu)，烘烤到200℃，并加上冷卻措施，可達(dá)到10-8Pa的超高真空。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，通常只限于需要烘烤的高真空及超高真空系統(tǒng)中。

氟橡膠具有較高的扯斷強(qiáng)度，但在高溫下扯斷強(qiáng)度明顯降低，在常溫下扯斷強(qiáng)度為15.1MPa，205℃高溫下扯斷強(qiáng)度僅為2.25MPa，所以，氟橡膠不能用在應(yīng)力集中的地方，否則容易過早損壞。氟橡膠的物理機(jī)械性能見表6-9。

Viton型氟橡膠的玻璃化溫度(由玻璃態(tài)向高彈性態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度)，是影響氟橡膠在低溫使用的重要性能參數(shù)。VitonA的玻璃化溫度為- 20℃，(在動(dòng)態(tài)下使用溫度極限為- 29℃)，國產(chǎn)氟橡膠26 - 41為-17℃，VitonB為0℃。

Viton型氟橡膠的脆性溫度是指試件在一定的條件下受沖擊產(chǎn)生破壞時(shí)的z*高溫度，它是碳化橡膠的特性溫度，并不代表碳化溫度及其制品工作溫度下限。國產(chǎn)氟橡膠26 - 41的脆性溫度為- 30℃～- 34℃。氟橡膠的脆性溫度與試樣的厚度關(guān)系很大，表6-14是不同厚度的VitonA試樣的脆性溫度。