橡胶材质的耐腐蚀性

——张大伟

摘要：为了在实际生产中，更好地根据所使用的溶剂，选择合适材质的橡胶配件，以便保证生产的安全性，本文选择了聚丙烯橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶和全氟醚橡胶4个不同材质的橡胶，通过搜集的实验数据分析这些橡胶的耐酸碱性能和耐有机溶剂性能，为实际生产中材质的选择提供支持。

1、聚丙烯耐腐蚀性能

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。缺点是耐低温冲击性差，较易老化。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，分子量约8万~15万。成型性好，但因收缩率大（1%~2.5%），厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好。

聚丙烯的化学稳定性：

1）耐酸碱性：

除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对大多数酸、碱都显惰性。

聚丙烯在浸泡试验中可以看出耐酸性良好。但对发烟硫酸和发烟硝酸表现出不耐腐蚀性。浓盐酸在高温状态下对聚丙烯也有一定腐蚀作用，但在常温状态下，对大多数酸表现出耐腐蚀性。

聚丙烯在碱性条件，不论常温还是高温都有很好的耐腐蚀性。

2）耐有机溶剂腐蚀性

聚丙烯的化学稳定性很好，对其它各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀。室温下还没有一种溶剂能使聚丙烯溶解，只是低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃对它有软化或溶胀作用，不能溶解。

聚丙烯非极性聚合物，对极性溶剂十分稳定（如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸），在部分非极性有机溶剂中容易溶解或溶胀。根据相似相溶原理，甲苯、苯、二甲苯、二氯甲烷、正己烷、环己烷、直链烷烃类、卤代烷类、石油醚等这些有机溶剂会对聚丙烯产生腐蚀。

常用溶剂中，聚丙烯在四氢呋喃、丙酮等长时间浸泡后腐蚀明显，在芳香烃、二氯甲烷等氯代烃中有一定变化，尤其是在高温条件下，腐蚀明显。

2、三元乙丙橡胶的耐腐蚀性

三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得三元乙丙可以抵抗热，光，氧气，尤其是臭氧。三元乙丙本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性。

三元乙丙橡胶有优异的耐天候、耐臭氧、耐热、耐酸碱、耐水蒸汽、颜色稳定性、电性能、充油性及常温流动性。乙丙橡胶制品在120℃下可长期使用，耐热可达150℃，在150~ 200℃下可短暂或间歇使用。

三元乙丙的化学稳定性：

1）耐酸碱性：

三元乙丙对酸有很好的耐腐蚀性能，但在浓酸长期作用下性能也要下降，常用酸性试剂中，对浓硝酸、浓磷酸（高温条件下）耐腐蚀性变差。三元乙丙的耐碱性很好。

2）耐有机溶剂腐蚀性：

由于三元乙丙橡胶缺乏极性，不饱和度低，因而对各种极性化学品如醇、酸、碱、氧化剂、制冷剂、洗涤剂、动植物油、酮和脂等均有较好的抗耐性；但在脂肪烃和芳香烃溶剂（如汽油、苯等）及矿物油中稳定性较差。对极性溶剂如醇、酮、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。

根据实验数据得：

1、三元乙丙对四氢呋喃、甲叔醚、乙醚等醚类耐腐性表现一般；

2、三元乙丙对丙酮、丁酮等酮类有很好的耐腐蚀性；

3、三元乙丙对DMF所表现出来的耐腐蚀性较差；

4、三元乙丙缺乏极性，所以在脂肪烃和芳香烃溶剂（如汽油、苯等）及矿物油中稳定性很差，如正庚烷、甲苯等；同时，对于氯代烃的耐腐蚀性也很差，如二氯甲烷、氯仿等；

5、三元乙丙对极性的酯类、醇类有很好的耐腐蚀性能，但正丁醇实验数据表现一般。

3、氟橡胶的耐腐蚀性

氟橡胶：橡胶分子中含有氟原子，氟原子与碳原子组成的C-F性能很高，同时氟原子有极大的吸附效应，使氟碳分子链中的C-C键性能增强，且随其氟化程度的提高而增强，氟原子可以把C-C 主键较好的加以屏蔽从而保证了C-C键的化学隋性。这种特殊的分子结构，使氟橡胶具有优异的耐热性、耐药品性、耐溶剂性、耐氟化性、耐真空性、耐油性、耐老化等多种特异性能。缺点是加工性差，价格昂贵耐寒性差，弹性透气性较低。使用温度范围：－20℃~＋200℃。

氟橡胶的主要类型有23型、26型、246型、四丙氟橡胶、氟硅橡胶、羟基亚硝基氟橡胶、氟化磷腈橡胶、全氟醚橡胶。

氟橡胶23，国内俗称1号胶，为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。

氟橡胶26，国内俗称2号胶，杜邦牌号VITON A，为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，综合性能优于1号胶。

氟橡胶246，国内俗称3号胶，杜邦牌号VITON B，为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于26胶，耐溶剂性能好。

氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐碱性能优越。

偏氟醚橡胶，杜邦牌号VITON GLT，为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物，低温性能优异。

全氟醚橡胶，杜邦牌号KALREZ，耐高温性能优异，氟含量高，耐溶剂性能优异。

氟硅橡胶，低温性能优异，具有一定耐溶剂性能。

氟橡胶的主要性能：

1）化学稳定性氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯油类、硅醚硅酸油类, 耐无机酸（如140℃下的67%的硫酸、70℃的浓盐酸、90℃以下的30%的硝酸）、耐多数的有机溶剂（如氯代烃、苯、高芳烃汽油、丁二烯、苯乙烯、丙烯、苯酚、275℃下的脂肪酸等）, 但不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有独特之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的HNO3中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。

2）作为一种合成橡胶，氟橡胶具有卓越的耐化学药品、耐油、耐温性能，长期使用温度达200°C以上。氟橡胶从化学结构上具有高氟含量、强C-F键、无不饱和键等特点，从而具有杰出的耐温性和优异的耐油性。

氟橡胶的耐酸碱性能和耐化学试剂性能数据如下：

氟橡胶的耐酸碱性：

氟橡胶的耐有机溶剂性能：

4、全氟醚的耐腐蚀性

全氟醚橡胶是以四氟乙烯、全氟化甲基乙烯基醚、全氟苯氧丙基乙烯基醚系的三元共聚物，是一种完全不含有C—H键的橡胶，具有和聚四氟乙烯类似的热稳定性和耐化学介质性。

全氟醚具有非常优异的耐化学腐蚀性能，耐酸、碱、酮、酯、醚、醛、强氧化剂等绝大多数化学品。最高耐热可到330℃。通常用于极端性条件的解决密封问题。通过进行直观的溶涨实验，化学攻击可以破坏普通橡胶的分子链或交桥架，产生体积膨胀，导致O形圈和密封部件沟槽无法匹配，产生泄漏。全氟醚橡胶产品能够耐受多达1600多种化学品的攻击。在甲苯、丙酮和二氯甲烷的混合溶液中浸泡6个月后，全氟醚橡胶O形圈几乎没有体积变化，而其它橡胶已经严重变形了，而将全氟醚橡胶与氟化橡胶浸泡在丙酮、甲苯等有机介质中，16分钟后，氟化橡胶明显发生溶涨。

全氟醚橡胶几乎能承受一切化学介质的腐蚀，其中包括醚类、酮类、苯环类溶剂、强氧化剂、强酸、强碱等，并能承受其他橡胶所不能使用的化学药品如：丙烯腈、丁基丙烯腈、DNT、醚类、二氯甲烷、苯乙烯、胺基类、乙氧基乙醇、氧化乙烯、氧化合物、氮化合物、THF、苯胺基、DMF、二环氧丙烷、酮类、稀释剂类、氯乙烯、丁二烯类、DMT、酯类、氧化丙烯等，在这些介质中全氟醚橡胶也能显现出优异的使用性能。但是，全氟醚橡胶的耐溶剂性能会因为生胶牌号的不同有着一定的差异，所以在使用时一定要正确选择胶的牌号，尤其是应用于胺基化合物时应特别注意。

以杜邦 Kalrez 全氟醚橡胶为例，说明全氟醚橡胶的耐腐蚀性能。

杜邦 Kalrez 全氟醚橡胶 (FFKM) 件可以耐受 1800 多种不同化学物质，同时提供与 PTFE一致的高温稳定性 (327°C)。Kalrez 零件与其他弹性体相比，在苛刻的工作环境中耐受更久、密封效率更高。

杜邦 Kalrez普通牌号的性能：

A、Kalrez®Spectrum™6375是专门为化学工业上的应用而设计，结合了创新性的聚合物结构和硫化技术。具有更广谱的耐化学介质和温度性能。可以用于酸、碱、胺、水蒸气、环氧乙烷和其它强腐蚀性的介质中。

B、Kalrez®Spectrum™7075拓宽了Kalrez全氟密封件的选择范围，物理机械性能，耐压缩永久变形性能以及密封力的保持能力均有改善。它是碳黑填充的胶料，使用特殊的交联技术，在高温及循环温度下的密封性能都有提高。

C、Kalrez®4079是低压变胶料，通常制造O形圈、垫片及其它密封制品，用于一般及航空工业领域。它是碳黑填充的胶料，具有极佳的耐化学介质性能、良好的物理机械性能、突出的耐热老化性能。在有机酸、无机酸、醛中的体积溶胀低，在循环温度下具有良好的响应性能。该胶料不使用应用于热水/水蒸气，脂肪胺、环氧乙烷、环氧丙烷的工况下。

Kalrez Spectrum相对耐化学介质性能

杜邦 Kalrez特殊牌号的性能

A、Kalrez®1050LF是碳黑填充通常用途的胶料，用于化学工业中O形圈、密封件和其它制品的制造。它具有良好的耐热水/水蒸气，极佳的耐胺碱性能。不适宜用于高温的有机/无机酸的工况下。

B、Kalrez®1058是碳黑填充的胶料，含全氟化油作为增塑剂。它是柔软、低模量的胶料。耐化学介质与1050LF类似。典型用途是低应力或高伸长率的工况下，如流体套色版隔膜、减压阀/管的密封套。它的收缩率比其它的Kalrez®胶料大，因此最终制品可能与标准的规格不同。

C、Kalrez®3018是碳黑填充的胶料，类似于1050LF，但具有高硬度/模量。具有较好的耐热水/水蒸气性能及最佳的耐挤出性能。通常用于油田和化工工业中需要耐胺碱和一般化学介质的情况下。

D、Kalrez®2037白色的胶料，应用于半导体或其它有高纯度的要求的工业领域中。2037具有极佳的耐化学介质性能，在有机酸、无机酸、碱、酯、酮、醛中的体积溶胀都很小。在氧气和含氟的等离子体中具有极低的重量损失和良好的物理机械性能。

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