氟橡胶性能

Kalrez®全氟弹性体的性能
肖风亮（广州机械科学研究院密封研究所，广东，广州，510701）编译
摘要：介绍了Kalrez®全氟弹性体常用牌号的物理性能及相互之间的性能比较。

重点介绍了Kalrez®Spectrum™6375，7075在化学工业中的耐介质性能和压变形能。

关键词：FFKM、物理性能、耐介质性能
1常用牌号及典型物理性能
Kalrez®全氟密封件由一系列不同的材料及相关的优化配方的胶料制造而成。

分别赋予不同工况下最佳的使用性能。

最终的性能可以通过填料和其它助剂的变更来修正。

表1概述了常用胶料的基本物理性能，给出了每种胶料各自的特点和应用领域。

表1：典型的物理性能a
注释：a非特定用途；b 杜邦公司专用实验方法；c ASTM D2240；d ASTM D412, 500 mm/min ；e ASTM D395B, 球状试样；f ASTM 1329。

2、普通牌号的性能
2.1Kalrez®Spectrum™6375
2.1.1概述
Kalrez®Spectrum™6375碳黑填充的胶料，通常用于化学工业中的O形圈、密封件、垫片和其它特殊制品的制造。

这种胶料具有极佳的广谱耐介质性能，良好的物理机械性能以及突出的耐热空气老化性能。

6375特别适合在混合介质中使用，因为它具有极佳的耐酸、碱、胺的性能。

此外，还可用于耐热水、水蒸气、环氧乙烷、环氧丙烷的工况下。

推荐连续工作的最高温度是275℃。

2.1.2耐化学介质性能
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。

混合介质，过去曾经是化学处理中的一个难题，现在可以通过使用6375来解决(表2)。

连续工作的上限温度是275℃，这比其它声称广谱耐化学介质的产品高了大约100°F。

这么高的高温稳定性意味着几乎所有的温度的化学介质都可以满足使用，特别是当生产过程中发生温度偏高的工况下。

今天在化学工业中使用的4079、1050LF、2035等几种产品,分别用于满足独特的耐热和耐介质性能，Kalrez®Spectrum™6375在很大一部应用上可取代上述产品。

当然为了获得最佳的耐介质性能，每一个特定的用途下还是需要分别评估和选择最佳的胶料。

表2：Kalrez®Spectrum™6375相对耐化学介质性能
注释：++++ =极佳；+++ =良好++ = 好；+ = 可；X =不推荐使用
在多种用途中，低体积溶胀性能是满足使用的判定标准。

过大的体积溶胀可能会导致设备停止、发生泄漏及永久的密封失效。

表3中给出了实验室测试中Kalrez®Spectrum™6375在各种化学介质中的体积溶胀值。

选择这些化学介质是因为它们代表了工业中常见的侵蚀性介质。

这些测试的结果表征了6375的耐介质性能；然而实际中每一个应用都有其独特性，强烈推荐实际使用前进行浸渍试验。

表3：Kalrez®Spectrum™6375在各类介质中的体积溶胀
注释：溶胀等级：A：0～10%、B:10～20%、C:20%以上。

2.1.3耐热和耐压缩永久变形性能
表征耐热性能的一个方法就是压缩永久变形测试，压缩永久变形是指在一个标准的压缩量或偏转程度下，测试试样（O形圈或圆柱）在一个固定的压缩时间后，试样的恢复程度。

下图给出了几种弹性体的压缩永久变形的比较。

图1：204℃下的压缩永久变形（ASTM D395B, 214 O形圈）
图2：260℃下的压缩永久变形（ASTM D395B, 214 O形圈）
2.2 Kalrez®Spectrum™7075
2.2.1 概述
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。

7075是Kalrez®Spectrum™系列产品中的一员，应用于化学工业领域。

在动态应用情况下，需要更低的摩擦系数和更高的密封性能时，7075 O形圈的表面光滑程度优于其它的Kalrez®产品。

7075是专门开发用于化学和烃类加工工业中的O形圈或常用密封件的制造。

Kalrez®Spectrum™7075在提供以上弹性性能改善的同时，耐化学介质性能也优于化学工业上常用的Kalrez®4079。

2.2.2耐化学介质性能
Kalrez®Spectrum™7075是为了满足化学工业的要求而开发的Kalrez®Spectrum™系列的产品。

7075拓展了Spectrum™系列产品的耐化学介质性能。

表4：Kalrez®
化学介质Kalrez®7075 Kalrez®4079 Kalrez®6375
芳香/脂肪烃++++ ++++ ++++
酸++++ ++++ ++++
碱+++ +++ ++++
乙醇++++ ++++ ++++
醛++++ +++ ++++
胺++ + ++++
醚++++ ++++ ++++
酯++++ ++++ ++++
酮++++ ++++ ++++
水蒸气/热水++ + ++++
强氧化剂++ ++ ++
环氧乙烷+++ X ++++
热空气++++ ++++ +++
注释：++++ =极佳；+++ =良好++ = 好；+ = 可；X =不推荐使用
2.2.3耐热和压缩永久变形性能
今天机械密的发展已经越来越小、越来越轻，但其性能要求全要同原来一样。

这就要求弹性体密封件的O形圈的断面尺寸缩小到设计尺寸的要求。

小断面的O形圈更容易发生压缩永久变形而丧失密封功能，因此降低了机械密封的有效性。

为了满足机械密封的需要，杜邦公司开发了一种性能改善的产品—Kalrez®Spectrum™ 7075，它扩展了Kalrez®4079的性能，具有低压变、高密封力保持率、
图3：Kalrez®Spectrum™7075在204℃下的压缩永久变形（ASTM D395B 214 O形圈）
图4：Kalrez®Spectrum™7075在200℃下密封力的保持率（ISO 3384：1991, 方法A，214 O 形圈）
Kalrez®Spectrum™7075 按照ASTMD395的测试结果来看（图3、4），具有较低的耐压变性能。

在压缩永久变形的试验方法上，杜邦公司把ASTM中标准的70h小时的压缩时间
拓展到了336和672小时，因此可以更好的预测长时间工作下密封性能。

Kalrez®4079过去曾经是苛刻密封条件下一个标准选用材料，如今在类似苛刻工况下又多了一个新成员——Kalrez®Spectrum™7075，它的压变几乎将低了50%。

低压变就意味着密封性能的改善和更长的密封寿命。

这些优良特点增大了弹性体密封件在更小更轻的机械密封领域的应用，改变了该领域中弹簧密封占主导地位的市场局面。

Kalrez®Spectrum™7075的弹性性能及耐化学介质性能方面都优于原有的Kalrez®4079。

Kalrez®Spectrum™7075密封力的保持率比Kalrez®4079大约高10%。

更高的密封力保持率意味着在工作温度和压力下具有更好的弹性性能，提高更加可靠的、长时间的密封性能。

2.3 Kalrez®4079
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。

3特殊牌号的性能
3.1 Kalrez®1050LF
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。

3.2 Kalrez®1058
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。

3.3 Kalrez®3018
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。

3.4 Kalrez®2037
2037是白色的胶料，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。

4 Kalrez®的杂项性能
在特殊应用情况下，需要了解相关的一些杂项性能。

其中的一些杂项性能要求可能不会影响到胶料的选择，但另外一些可能会对硬度和伸长率性能提出一些要求，例如，摩擦系数通常随着硬度的下降而增大。

一般来讲，Kalrez®的杂项性能与Viton®氟弹性类似。

®
透过率*的单位：10cm.cm/s.cm.cm.Hg△P
这个单位是含义是：在1cm汞柱压力下，每秒钟每平方厘米的表面上有10-9cm3的气体扩散入1cm深的试样中。

5参考文献：
[1]:Physical Properties and Compound Comparisons. Technical Information ,Rev 6,Jan,2006.
[2]:Kalrez®Spectrum™6375. Technical Information.10，1999 Printed in U.S.A.
[3]:Kalrez®Spectrum™7075. Technical Information, Rev 3,June,2005.。