Page 93 - 《橡塑技术与装备》2023年5期

测试与分析 宋玉倩 等·FKM 和 FFKM 在不同硫化体系下其对密封件最高使用温度的影响

FKM 和 FFKM 在不同硫化体系下其

对密封件最高使用温度的影响

宋玉倩，梁刚 译
( 山东美晨工业集团有限公司，山东 潍坊 262200)

摘要： 文章阐述了氟橡胶（FKM）及全氟橡胶（FFKM）的基本结构，根据不同硫化体系的选择设计配方，按照标准进行实验。
通过密封圈的高温压变性能实验结果研究不同硫化体系下氟橡胶（FKM）及全氟橡胶（FFKM）最高使用温度。
关键词 ： FKM ； FFKM ；密封圈 ；耐高温 ；硫化体系学
中图分类号 ： TQ330.67 文章编号 ： 1009-797X(2023)05-0039-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.05.010

0 引言 为耐高温材料（如 FFKM）就会使设备在故障前的工
氟橡胶（FKM）在 50 多年前首次引入市场，以 作时间翻一番。通过延长 ESP 的使用寿命，操作员可
满足航空航天行业的性能需求。氟橡胶有较好的热稳 以避免非生产性停机并节约了将 ESP 从油井中拉出进
定性和耐化学性，与烃类橡胶材料相比，其机械性能 行定期维护的费用。不过，确定材料在该应用中是否
也有显著的性能优势。因此，FKM 很快被广泛应用于 能可靠运行的关键步骤就是确定适当的高温范围。
汽车、石油和天然气、半导体、制药、食品加工等行 在本文中，我们研究了一组 FKM 和 FFKM 弹性
业中，用来制作密封件和垫片。这些行业中，材料在 体材料在不同硫化体系下的最高使用温度。
恶劣环境中的长期耐用性和可靠性显得至关重要。 本文所述弹性体材料的具体配方是保密的 ；它们
全氟橡胶（FFKM）是耐高温材料的下一个发展 都含有至少 20 份的炭黑，并使用主要含氟聚合物供应
方向。聚四氟乙烯（PTFE）是一种耐热且具有化学惰 商（如 3M、大金和苏威）提供的基础橡胶。在硫化
性的氟塑料，全氟烷氧基（PFA）共聚物可以改进熔 成型之前，在两辊开炼机上或在密炼机中混合混炼胶。
融加工性能，从而为特殊应用行业提供了全氟管材、 根据 ASTM D1414 标准，在标准 O 型环上测量物理性
管道、配件和薄膜材料。人们在聚合物主链中加入硫 能。根据 ASTM D2240 标准，在试柱上测量邵氏 A 硬度。
化单体，以实现交联反应，获得材料的高弹性性质。 根据 ASTM D395 标准方法 B，对 ASTM D1414 标准
FFKM 是所有橡胶中耐温等级最高、耐化学性最 中的要求对标准 O 型环进行压缩永久变形试验。
广泛的橡胶。它们被应用于最恶劣环境中的密封，包
括飞机发动机中的燃气轮机、化工厂中的处理泵、油 1 研究背景
气勘探的井下钻井设备以及半导体处理设备中的腔室 研究氟弹性体和全氟弹性体的分子结构和交联结
密封。尽管 FFKM 的成本较高，但其价值是通过减少 构有助于了解这些材料的性能。所有 FKM 弹性体均
设备故障时间以及新技术开发来实现的。 含有偏氟乙烯（VDF）并至少含有一种单体类型。这
在蒸汽辅助重力泄油（SAG-D）中使用潜油电 些单体包括四氟乙烯（TFE）、六氟丙烯（HFP）、全
泵（ESP）就是一个很好的例子，说明了 FFKM 的耐 氟甲基乙烯基醚（PMVE）和可选的硫化单体（CSM）。
高温性能如何通过减少发生故障时间为客户提供价值。 这些单体的结构如图 1 所示。
在此应用中，ESP 在 135 ℃和 220 ℃之间运行，最高
工作温度约为 250 ℃。根据公开报告的数据进行的内 作者简介 ：宋玉倩（1989-），女，配方工程师，主要从事
橡胶产品配方研发工作。
部分析表明，将 ESP 内的关键部件（如密封件）升级
收稿日期 ：2022-01-14

2023 第 49 卷 ·39·
年