聚四氟喷涂或包覆橡胶制品提高耐磨、耐腐蚀性能

时间：2020-06-20作者：广东楚越高分子材料有限公司浏览：229

通过采用各种化学粘结、等离子喷涂、离子注入等方法，对橡胶进行处理，皆因过程复杂、设备昂贵、性能不理想， 而得不到广泛应用；即使是二氟化氙（XeF2）表面氟化的表面处理也因需要特殊设备而无法进入寻常生产厂而同样得不到广泛的应用。


    因此操作简单，处理效果好的表面处理是工业界急需要找寻的工艺方法。氟碳表面改性涂层材料赋予普通橡胶的表面耐磨、防粘、耐腐等特性来解决这类问题。

    一、 普通橡胶普遍存在的问题：
    1、耐油问题：橡胶制品在使用过程如果和油类介质长期接触，油类能渗透到橡胶内部使其产生溶胀，致使橡胶的强度和其他力学性能降低。油类能使橡胶发生溶胀，是因为油类渗入橡胶后，产生了分子相互扩散，使硫化胶的网状结构发生变化。橡胶的耐油性，取决于橡胶和油类的极性，橡胶分子中含有极性基团，如氰基、酯基、羟基、氯原子等，会使橡胶表现出极性。极性大的橡胶和非极性的石油系油类接触时，两者的极性相差较大，此时橡胶不易溶胀。如丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氟橡胶、氟硅胶等对非极性的油类有良好的耐油性。近年来，**都在大力开发综合性能优良的耐油橡胶，主要是利用合成阶段的改性、多元共聚，加工阶段的不同橡胶共混、橡塑并用、添加有用的填充剂等方法来改善耐油橡胶的综合性能，已取得了很大的成效。
    2、耐磨性问题橡胶的主要用途之一是用作活动密封件。由于旋转轴的转速较高，密封制品要承受很大的摩擦扭矩，尤其是在润滑效果不良的情况下，密封区域的生热较大，会导致胶料发粘或与金属粘合性能提高，使密封件破坏，进而导致密封失效。降低摩擦区域温度比较有效的方法之一是在橡胶中加入润滑填料，以降低胶料的摩擦因数。如二硫化钼及石墨加入橡胶生产配方中。另外，使用聚四氟乙烯（PTFE），聚四氟乙烯具有优良的耐介质和耐大气老化性能，使用范围广，有良好的自润滑性能，摩擦因数很小，将其包覆在橡胶表面可大大减小橡胶制品的表面摩擦因数，提高耐磨性能和耐介质性能。但是，聚四氟乙烯的表面能较低，很难与其它材料复合，


    目前研究的聚四氟乙烯包覆方法有如下几种：辐照接枝法、等离子体活化法、化学腐蚀法、静电喷涂法、媒介法，普通O型圈表面包裹聚四氟乙烯。而经氟碳橡胶表面改性性处理的过的橡胶能达到比聚四氟乙烯更小的表面能。

    二、 一般橡胶表面化学改性的方法及应用局限性：表面改性可在不影响橡胶胶基材性能的性况下减小其表面的微观结构、致密封性、耐磨性。表面改性的方法分为表面化学改性和物理包覆。表面化学改性方法有氟化、溴化、碘化和磺化，其中氟化的方法有：XeF2氟化，等离子体活化氟化及离子注入法。用二氟化氙晶体对橡胶制品进行表面氟化已实现了工业化应用；物理包覆方法主要有聚对亚苯基二甲基薄膜包覆、润滑膜表面涂覆、聚四氟乙烯包覆和其它氟化物包覆。
    1、 各种表面化学改性性方法只是对橡胶表面进行改进，处理后表面改性层易磨损，使用时间有限；
    2、 各种改性方法只能做为表面处理剂，不能作为配方综合的提高橡胶综合性能。
    3、 表面改性较理想的氟化需要有专门的设备，适合批量生产，操作相对复杂；


    4、 表面改性提高性能有限，对橡胶的表面改性提高程度不一致。

    5、 不能形成纯氟碳结构的改性层，耐磨、防粘、防腐蚀的效果不一致。目前我们所认识到的表面化学改性技术，只是简单的改性而已，改变的橡胶性能的持久性有限。 众所周知，聚四氟乙烯具有优良的耐介质和耐大气老化性能，使用范围广，有良好的自润滑性能，摩擦数很小，将其包覆在橡胶表面可大大减小橡胶制品的表面摩擦因数，提高耐磨性能和耐介质性能。但聚四氟乙烯的表面能较低，很难与其他材料复合。氟塑料在表面处理中的运用较**的是聚四氟乙烯，因其具有很高的化学惰性，可以抵抗诸如燃料、油料和润滑剂等任何工业液体侵蚀的稳定性以及足够高的热稳定性。然而，纯粹考虑使用氟塑料聚四氟乙烯作耐磨材料的相当少，因为它具有冷态流动性。磨损稳定性很低。经氟碳表面涂层材料处理过的橡胶完全可以达到聚四氟乙烯相近的效果。氟碳表面改性涂层，除了具有一般含氟表面活性材料的“三高两憎”（高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性、憎水性和憎油性）特点外，还体现出其低表面能、无固体颗粒、自修复、提高橡胶表面显微硬度的作用。氟碳表面改性涂层材料具有较高的表面活性、热稳定性、化学稳定性和憎油、憎水特性，加上不含任何固体物质，不改变机械的公差，是该产品能应用于空间轨道站的润滑和密封系统的较主要原因。
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