氟橡胶和硅橡胶在化学结构、物理性能、应用领域及加工特性等方面存在显著差异,这些差异决定了它们在不同场景下的适用性。以下是具体对比:
一、化学结构差异
- 氟橡胶
- FKM(氟橡胶):含偏氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物,耐油、耐溶剂性能突出。
- FFKM(全氟醚橡胶):主链和侧链均含氟,耐温性达327℃,耐化学性接近“万能”。
- 主链结构:以碳-碳(C-C)为主链,侧链含氟原子(如三氟甲基、全氟烷基)。
- 键能特性:C-F键能高达485 kJ/mol(远高于C-H键的413 kJ/mol),赋予其极强的化学稳定性。
- 典型类型:
- 硅橡胶
- 二甲基硅橡胶(MQ):通用型,耐温-60℃~200℃。
- 甲基乙烯基硅橡胶(VMQ):通过引入乙烯基改善加工性能,应用最广泛。
- 苯基硅橡胶(PVMQ):耐低温性优异(-100℃仍保持弹性)。
- 主链结构:以硅-氧(Si-O)为主链,侧链为有机基团(如甲基、苯基)。
- 键能特性:Si-O键能(452 kJ/mol)高于C-C键(347 kJ/mol),但低于C-F键,耐热性优于普通橡胶但弱于氟橡胶。
- 典型类型:
二、物理性能对比
三、化学稳定性差异
- 氟橡胶
- 不耐强碱(如浓氢氧化钠)、低分子量酮类(如丙酮)和酯类(如乙酸乙酯)的长期侵蚀。
- 耐浓硫酸、硝酸、盐酸等强酸(室温下98%硝酸浸渍27天体积膨胀仅13%~15%)。
- 耐石油基油、双酯类油、硅油等(在IRM 903油中23℃×70h体积变化率<10%)。
- 耐溶剂性优异(如丙酮、甲苯等有机溶剂中几乎不溶胀)。
- 耐介质性:
- 局限性:
- 硅橡胶
- 不耐油(在矿物油中体积膨胀率可达50%~100%)。
- 不耐浓酸、浓碱及有机溶剂(如甲苯、丙酮会使其溶胀)。
- 耐水、耐蒸汽(吸水率<1%,长期浸水性能稳定)。
- 耐稀酸、稀碱(如5%盐酸或氢氧化钠溶液中无显著变化)。
- 耐臭氧、耐紫外线(户外使用10年以上无龟裂)。
- 耐介质性:
- 局限性:
四、应用领域对比
- 氟橡胶
- 汽车工业:涡轮增压管路密封、燃油系统油封、发动机密封垫。
- 航空航天:火箭燃料密封、高温液压系统密封。
- 化工领域:强腐蚀介质输送管道密封、反应釜搅拌轴密封。
- 半导体行业:等离子蚀刻设备密封(耐氟化氢等腐蚀性气体)。
- 硅橡胶
- 医疗领域:导管、人工器官、药物缓释载体(生物相容性优异)。
- 食品接触:烘焙模具、奶嘴、密封圈(符合FDA标准)。
- 电子电器:键盘按键、绝缘套管、LED封装(耐高温、耐老化)。
- 建筑密封:玻璃幕墙密封胶、防水卷材(耐候性突出)。
五、加工特性差异
- 氟橡胶
- 硫化体系:需高温硫化(160℃~200℃),常用过氧化物或双酚AF硫化剂。
- 加工难度:门尼粘度高(ML1+4 100℃约50~100),需专用混炼设备。
- 成本:原料价格高(是硅橡胶的3~5倍),加工能耗大。
- 硅橡胶
- 硫化体系:室温硫化(RTV)或高温硫化(HTV),常用过氧化物或铂金催化剂。
- 加工难度:门尼粘度低(ML1+4 100℃约20~50),易成型,支持注塑、挤出等多种工艺。
- 成本:原料价格较低,加工效率高,适合大规模生产。
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