В промышленной сфере выбор уплотнительных колец имеет решающее значение. В качестве распространенных уплотнительных материалов фторкаучук (FKM) и нитриловый каучук (NBR) имеют разный химический состав и физические свойства и подходят для разных условий работы. Чтобы помочь инженерам и техническим специалистам лучше понять преимущества и недостатки этих двух материалов, в этой статье будет проведено всестороннее сравнение уплотнительных колец из фторкаучука и нитрильного каучука с точки зрения химического состава, физических свойств, механических свойств, областей применения и т. д.
1.Химический состав и молекулярная структура.
Фторкаучук (ФКМ):
Фторкаучук — это разновидность фторсодержащего синтетического каучука, обычно сополимеризуемого из винилиденфторида (ВДФ), гексафторпропилена (ГФП) и других фторолефиновых мономеров. Фторкаучук содержит более высокую долю атомов фтора, а содержание фтора обычно составляет от 66% до 70%. Связь CF фторэластомера (энергия связи составляет примерно 485 кДж/моль) очень стабильна, что придает ему превосходную химическую стойкость и термическую стабильность. Чем выше содержание фтора, тем более химически и термостойким является материал, но соответственно снижаются гибкость и низкотемпературные свойства.
Нитриловый каучук (NBR):
Нитриловый каучук сополимеризуется бутадиеном (BD) и акрилонитрилом (ACN). Содержание акрилонитрила обычно составляет от 18% до 50%. Чем выше содержание, тем лучше маслостойкость, но ниже гибкость при низких температурах. Присутствие полярных цианогрупп (-CN) в молекулярной цепи нитрильного каучука придает ему сильную маслостойкость, особенно превосходную устойчивость к минеральному маслу и маслам на нефтяной основе.
2. Сравнение физических характеристик
Температурная устойчивость:
Фторкаучук (FKM): он имеет широкий диапазон температурной стойкости, обычно от -20°C до 200°C. Некоторые специальные типы фторкаучука могут работать даже при высоких температурах выше 250°C, что делает его пригодным для использования в высокотемпературных средах. . Герметизирующие приложения.
Нитриловый каучук (NBR): диапазон температурной устойчивости составляет от -40°C до 120°C. Термостойкость не такая хорошая, как у фторкаучука, и он подходит для условий средней температуры. NBR с высоким содержанием акрилонитрила обладает лучшей термостойкостью, но не рекомендуется использовать в условиях экстремально высоких температур.
Химическая стойкость:
Фторкаучук (FKM): Фторкаучук обладает превосходной устойчивостью к различным химическим веществам, особенно к кислотам, щелочам, маслам, топливу и другим средам. FKM имеет хорошую толерантность к большинству полярных растворителей (таких как кетоны и сложные эфиры), но чувствителен к спиртовым растворителям высокой концентрации и некоторым аминам.
Нитрил-бутадиеновый каучук (NBR): NBR хорошо работает с минеральными маслами, маслами на нефтяной основе и липидными средами, но имеет плохую толерантность к некоторым полярным органическим растворителям (таким как кетоны и ароматические соединения). Сильные кислоты и щелочи также могут разъедать NBR.
Устойчивость к атмосферным воздействиям:
Фторкаучук (FKM): он обладает высокой устойчивостью к факторам старения в окружающей среде, таким как озон, ультрафиолетовые лучи и кислород, и очень подходит для длительного воздействия на открытом воздухе.
Нитрил-бутадиен-каучук (NBR): обладает плохой устойчивостью к атмосферным воздействиям и озону, склонен к старению под действием ультрафиолета и озона, поэтому обычно используется только в закрытых или защищенных помещениях.
3. Сравнение механических характеристик
Износостойкость:
Фторуглеродный каучук (FKM): из-за своей более твердой структуры фторуглеродный каучук имеет относительно низкую износостойкость и не подходит для применений с частым трением или трением при больших нагрузках.
Нитрил-бутадиен-каучук (NBR): Нитрил-бутадиен-каучук обладает превосходными характеристиками по устойчивости к износу и механической усталости и широко используется в уплотнениях, требующих сопротивления трению, таких как сальники, уплотнительные кольца и т. д.
Эластичность и гибкость:
Фторкаучук (FKM): он все еще может сохранять хорошую эластичность в условиях высоких температур, но постепенно затвердевает или даже теряет гибкость в условиях низких температур. Такие материалы могут стать хрупкими при очень низких температурах (ниже -20°C).
Нитрил-бутадиен-каучук (NBR): Нитрил-бутадиен-каучук обладает превосходной эластичностью в условиях средних и низких температур и особенно более гибок при низких температурах. Он подходит для случаев, когда требуется гибкость при низких температурах.
Сопротивление остаточной деформации сжатия:
Фторкаучук (FKM): он обладает хорошей устойчивостью к остаточной деформации сжатия в условиях высокой температуры и высокого давления и может сохранять герметизирующий эффект после длительного использования.
Нитриловый каучук (NBR): при нормальной температуре NBR обладает хорошей устойчивостью к остаточной деформации сжатия, но при длительном использовании в условиях высокой температуры может возникнуть деформация сжатия.
4. Сравнение областей применения
Фторкаучук (ФКМ):
Благодаря своей превосходной химической стойкости и устойчивости к высоким температурам фторкаучук широко используется в тяжелых условиях труда, таких как:
Уплотнения двигателей для аэрокосмической промышленности
Уплотнения в нефтехимическом оборудовании
Высокотемпературные компоненты в автомобильной промышленности, такие как уплотнения двигателя.
Коррозионностойкое оборудование для фармацевтической и пищевой промышленности
Нитриловый каучук (NBR):
Нитриловый каучук в основном используется в следующих областях из-за его превосходной маслостойкости и низкой стоимости:
Сальники, уплотнительные кольца, шланги в автомобильной промышленности
Уплотнения и прокладки в механическом оборудовании
Система уплотнения маслопроводов и мазутопроводов
Уплотнения в гидравлических системах
5. Анализ экономических затрат
Из-за сложного производственного процесса и дорогого сырья фторкаучук (ФКМ) имеет высокую стоимость и обычно используется в высокопроизводительных и востребованных приложениях. Бутадиен-нитриловый каучук (NBR) широко используется в крупномасштабном промышленном производстве благодаря низкой себестоимости производства. Для применений, которые не требуют особенно высокой температуры и химической стойкости, нитриловый каучук является более экономичным выбором.
6. Резюме и предложения
Витон (FKM) и нитриловый каучук (NBR) имеют свои преимущества и ограничения. При выборе конкретного варианта следует учитывать следующие факторы:
Фторкаучук (FKM): подходит для сред с высокой температурой, высоким давлением и высококоррозионными химическими средами, особенно в областях с чрезвычайно высокими требованиями к уплотнению, таких как аэрокосмическая, нефтехимическая промышленность и автомобильные двигатели.
Нитриловый каучук (NBR): подходит для сред с умеренными температурами и умеренной химической коррозией, особенно с высокими требованиями к маслостойкости, например, в автомобильной промышленности и в общем механическом оборудовании.
Выбор между ними следует взвешивать с учетом вашей рабочей среды, требований к производительности и бюджета. Если рабочая среда имеет более высокие температуры или сложные химические среды, лучшим выбором будет фторуглеродный каучук, а в менее требовательных и экономически чувствительных применениях нитриловый каучук обеспечит хорошее соотношение цены и качества;