苯基矽橡膠在極低溫度下的應用

2020-12-23 苯基矽橡膠

最近，人們試著用苯基矽橡膠來解決液氮杜瓦瓶虹吸管上安裝的O型圈密封不嚴的問題。O形圈並沒有與液氮直接接觸，但杜瓦瓶的頸部溫度極低，因此在使用杜瓦瓶時，當前的O形圈仍會變得很脆弱，並且導緻密封效果變差。

液氮杜瓦瓶

眾所周知，液氮的沸點極低，為-196°C（或-321°F）。當前，熱固性橡膠可以耐受的最低溫度約為-104°C，如苯基矽橡膠。當然，有時挑選橡膠材料最困難的部分是了解橡膠需要密封和起作用的確切溫度。

液氮

由於液氮溫度太低，且從對流到環境或傳導到設備中的溫度損失，導致液氮氣化時，溫度會急劇下降。所以，只有當液氮溫度在橡膠材料的耐受範圍內時，橡膠材料才有可能將其密封住。

密封性能與橡膠變形和密封的能力直接相關。在低溫下，橡膠模量將在達到玻璃化轉變溫度時增加。隨著橡膠變硬，變形和密封的能力可能會降低到足以允許洩漏的程度。表1顯示了對不同類型的有機矽材料低溫測試。（註：橡膠在低溫測試時，會根據應用場合，有一定的偏差。）

表1：有機矽的低溫特性

人們曾試著用金屬或PTFE(聚四氟乙烯)密封液氮。使用金屬時，需要比較大的夾緊力以防止洩漏。而用PTFE密封件時，材料可能會冷流，或者材料在壓縮後會蠕變並變形。當材料不會回到原始形狀時，同樣存在洩漏和密封失效的結果。

當使用苯基矽橡膠材料時，發現它可以在極低的溫度下為我們提供儘可能低的密封條件。只要沒有長時間直接暴露於氮氣中，密封性就會保持良好，這是因為苯基矽氧烷可以在較低的溫度下保持彈性，並且略微增加O形圈的橫截面可提供更高的壓縮力-這可能更有利于于密封。

矽橡膠O型圈

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