系統中密封件與流體的化學相容性決定了密封件的可靠性和使用壽命。尤其僅以化學耐受性作為密封件的選擇依據時,選擇更具有挑戰性。
聚合物與化學介質的反應
密封件中的聚合物與流體中的化學介質的反應各不相同。例如,某些化學介質會“侵蝕”聚合物,破壞化學鍵并降低聚合物的性能;在某些情況下,化學介質會從聚合物中提取成分,從而使其變弱或喪失重要的功能特性;還有一些化學介質會滲透到聚合物中并引起膨脹。這使得密封的選擇更加復雜。
在任何工況下,充分了解化學介質對密封件的影響,并選擇與其相兼容的材料非常重要。以下是為既定的密封應用選擇正確材料的注意事項。
彈性體
聚合物可廣義地區分為彈性體和塑料。我們首先來看熱塑性或熱固性彈性體。
熱塑性彈性體可在聚合后重新熔化,因此可以通過熔融加工操作,例如擠出成型。
熱固性彈性體在成型過程中會發生反應或交聯,因此通常將其熱壓成型或擠出成型。
溶脹
彈性體的主要特征是具有彈性,因此適合制成用來密封流體的密封件。但是,有些彈性體會吸收流體,易溶脹;而有些彈性體中的增塑劑和添加劑被化學介質析出和溶解,易收縮。
通常,彈性體和化學介質之間的相互作用遵循相似相溶的規則。例如,大多數極性聚合物溶解在極性溶劑中,而很少溶解在非極性溶劑中(反之亦然)。
溶脹度可以使用溶解度參數來預測。如果流體與彈性體的溶解度參數接近時,則相互吸引力將很高,從而導致彈性體溶脹。當彈性體和流體的溶解度參數差異較大時,溶脹度降低。
當彈性體內部與外部流體之間產生擴散梯度時,會導致密封件溶脹。對于水溶脹彈性體,溶脹取決于水的溫度和鹽度。
絕對溶脹定義為特定情況下隨時間發生的溶脹量。不管彈性體有多厚,在特定的時間內它的溶脹均不得超過此溶脹量。
通過特定測試,可以計算出溶脹度。有時溶脹度可能成為密封的性能優勢,這屬于密封件性能的專業領域,您可在充分了解溶脹過程和相關成分的情況下,與彈性體或密封件供應商一起研發此類應用。
化學侵蝕
彈性體化合物與介質之間的化學相互作用稱為化學侵蝕。通過化學介質破壞聚合物主鏈,例如,打破或形成額外的交聯或不飽和。又或通過與混料成分的相互作用,例如,填料的氧化,而發生降解。化學侵蝕表現在機械性能的損失,硬化和表面降解。