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特种橡胶材料介绍--氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)

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特种橡胶材料介绍--氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)

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 简介:

 

氯磺化聚乙烯(别名:海泊龙 海泊隆 hypalon)是聚乙烯经氯化和氯磺化而制得的一类特种橡胶。聚乙烯经氯化和磺化处理后,其结构的规整性被破坏,而变为在常温下柔软而有弹性的氯磺化聚乙烯橡胶。

 

氯磺化聚乙烯是将聚乙烯溶解在四氯化碳、四氯乙烯或六氯乙炔中,以偶氮二异丁腈为催化剂或紫外光照射下,通入氯和二氧化硫的混合气或用亚磺酰氯SO2CI进行处理而得。简要结构如下:

image.png 

氯磺化聚乙烯橡胶的性能取决于原料聚乙烯的分子量、氯和硫的相对含量。其中聚乙烯分子量对氯磺化聚乙烯性能的影响较大:分子量过低成品粘性大,拉伸强度低;其物理机械性能随着聚乙烯分子量的增加而提高,但增到一定限度后,对其性能的影响就不明显了。一般采用的聚乙烯分子量再2w~10w。其中氯磺化聚乙烯2030采用低分子量2w~4w的高压聚乙烯;氯磺化聚乙烯4045常用分子量8w~10w的低压聚乙烯。

 

聚乙烯分子链中引入氯原子可以在保持聚乙烯优良性能的同时,消除分子的结晶性,得到的弹性体柔软而易于加工。含氯量在25%~38%的聚合物的硬度和强度最小,继续提高氯含量将使聚合物的硬度和强度提高。试验证明,最宜的氯含量约为27%。氯含量较高时,所得聚合物的耐溶剂性、耐油性较好,在较高温度下的强度也比较大,但压缩永久变形及在低温下的脆性增大。当含氯量为27%~30%时,聚合物具有足够的可塑性,而且具有良好的加工性能。

 

二氧化硫的作用是使它与氯结合,在氯磺化聚乙烯中形成亚磺酰氯基,以便借助于这个基团形成交联结合,因此,其含量对胶料的硫化性能有很大影响。含量过高容易焦烧,若以该基团中的硫含量计,一般以1.5%为宜。

 

氯磺化聚乙烯为白色或乳白色片状或粒状固体,相对密度1.07~1.28。其溶解度参数δ=8.9,易溶于芳香烃及氯代烃;在酮、酯、环醚中的溶解度较低;不溶于酸、脂肪烃、一元醇及二元醇。氯磺化聚乙烯橡胶在121℃及以上温度下连续加热数小时,亚磺酰氯基会发生裂解,使聚合物及其溶解黏度增高,加工过程中容易产生早期硫化现象。

 

 基本特性:

 

氯磺化聚乙烯的化学结构式完全饱和的,结构的饱和性使其具有很多特性,由于分子链中没有双键存在,硫化机理与其他橡胶不同。

 

与不饱和橡胶相比,氯磺化聚乙烯硫化胶具有如下优良性能。

 

1抗臭氧性能优异

用其制得的制品不需要添加任何抗臭氧剂。

 

2耐热性能

氯磺化聚乙烯经过防老剂配合耐热温度可达150℃(短时间)。对于120℃以下使用制品宜用防老剂BA(丁醛苯胺缩合物)2份;用于120℃以上的制品宜用2份防老剂BA1份防老剂NBC(二丁基二硫代氨基甲酸镍)并用。

 

3耐化学药品性能

氯磺化聚乙烯的耐化学药品性能良好。

 

4耐候性能

氯磺化聚乙烯的耐候性能十分优良,特别是在配用适当的紫外线遮蔽剂(如二氧化钛、炭黑等)的场合。其中氯磺化聚乙烯40最优。

 

低温特性

氯磺化聚乙烯的耐低温性能良好,在-40℃下能保持一定的屈挠性,在-56℃下发脆。

 

6物料机械性能

氯磺化聚乙烯不用炭黑补强具有20MPa以上的强度,可以用于制备各种浅色制品。此外,它的耐磨性十分优良,可于低温丁苯橡胶相比拟。

 

7耐燃性能

由于氯磺化聚乙烯结构中含有氯原子,故不会延燃,是一种仅次于氯丁橡胶的耐热橡胶。氯磺化聚乙烯还可于与各种橡胶并用,提高其并用胶的抗臭氧、耐候性。

 

此外,氯磺化聚乙烯也有其缺点:如压缩永久变形大,低温弹性差,耐油性不如丁腈橡胶,成本较氯乙醇、氯化聚乙烯高等。

 

 应用

 

氯磺化聚乙烯以优异的耐臭氧、耐气候老化性能而著称,并且具有优良的耐油、耐化学介质和力学性能。因此,氯磺化聚乙烯应用广泛,可用于电线电缆包覆层、电缆绝缘层、胶管、胶带、汽车零部件、建筑防水器材、罐槽衬里、胶板、防腐涂料等。

 

建筑材料  CSM的主要用途之一就是用作工业池、槽、水库衬胶和单层屋面防水层。在这些用途中,CSM通常是以未硫化胶卷材的形式使用,在施工现场粘合。在单层屋面防水材料方面,CSM与乙丙橡胶、PVC、改性沥青、氯丁橡胶、氯化聚乙烯相媲美。CSM是优良的屋面材料,主要用于需要抗较多油和化学品的工厂。

 

2电缆绝缘材料  CSM是多种电线电缆护套的理想材料。它比氯丁橡胶具有更好的耐热性,在有些电线电缆的应用中已部分替代了氯丁橡胶。用乙丙橡胶绝缘,CSM保护套的电缆能满足IEEE(国际电子和电气工程师协会)标准的要求,以备用于核电站中。PVCCSM共硫化制造耐天候或高温蠕变性能优异的胶料。CSM薄膜与电解铁箔层可压制成电磁屏蔽膜。

 

汽车工业  CSM广泛用于汽车工业,主要用于空调、液压系统、排气控制、燃料管路和真空调节系统装置的胶管。还可以用作火花塞和点火线、汽车密封条、驾驶盘底漆等。

 

工业用途  CSM在工业上用于制造具有特殊性能的管子、运输带、密封件等制品。如以CSM为内层制得的层压管对氟代烃冷冻剂渗透性低,适用于制冷剂输送管。制造CSM-氟代橡胶层压管时,如加入过氧化物,可以大大提高层压制品的剥离强度,该层压制品适于制造输送、贮存燃料油的管子和容器。

 

5涂料  涂料用胶大约占我国CSM用量的85%。采用CSM制造的涂层成膜结构饱和,无发色基因存在,所以固化后的涂层具有卓越的耐氧化剂、耐臭氧、耐天候老化、耐紫外线、抗核辐射及优异的耐酸、碱、盐等性能。该涂料广泛用于遭受化工大气、介质腐蚀的化工设备、钢结构,管线,贮罐,厂房建筑物,尿素硝酸铵造粒塔,煤气柜,污水池,乙烯火柜,栈桥,船舶及核电站厂设备。

 

CSM可与其它橡胶进行共混改性。 CSM与氟橡胶共混,可改善共混胶料的加工性能。CSM与乙丙橡胶共混,可改善硫化胶的物理机械性能和热物理特征。在EVA聚合物中加CSM和异戊胶共混可制造耐滑、耐磨、耐油的性能。CSMPVCPU在挤出机中掺混后硫化可制造改善耐油、耐臭氧的硫化胶。