聚四氟乙烯、聚醚醚酮和特種苯基橡膠在輻射環境中的應用情況

PTFE(聚四氟乙烯)和PTFE共混物在許多應用中的都作為很重要的密封材料,因為其具有低摩擦,耐高溫和耐化學性等優良的性能,然而在高輻射環境中,PTFE的各項性能則會降低,因此它難以作為耐輻射性材料使用。

PTFE材質的O形圈或彈簧增強型的密封件,若在高輻射環境中使用,與其他普通塑料相比,它是最容易受到輻射降解的材料。

PTFE暴露在輻射中,會降低它的拉伸強度和伸長率。高劑量的輻射和較長的暴露時間都會導致它碎裂並最終被還原成粉末。畢竟作為密封材料使用時,拉伸強度和伸長率(決定材料的撓曲特性)是最重要的工作指標。

PTFE的輻射損傷閾值為2~7X 104 rads。根據暴露時間,高於該水平的劑量都會損害PTFE的拉伸和撓曲性能。

聚四氟乙烯、聚醚醚酮和特種苯基橡膠在輻射環境中的應用情況

O型圈


同時需要注意的是,PTFE在真空中的損傷閾值比在非真空條件下大約高十倍。因此在在紫外線輻射的情況下,PTFE非常耐腐蝕,即使長期暴露在陽光下,PTFE不會降解或老化。

由於普通的PTFE不能用於高輻射環境,國外有經驗的工程師試著用其他方法來解決在高溫和高伽馬輻射的環境中運行中傳感器的密封問題。

聚四氟乙烯、聚醚醚酮和特種苯基橡膠在輻射環境中的應用情況

溫度傳感器


PEEK(聚醚醚酮)是現在常用塑料中抗輻射性較好的材料之一。它可以承受109rads的輻射,且不會出現任何性能惡化。 PEEK還可在高達500°F的溫度下成功運行。

人們經常將PEEK使用在內部機械車間中,用於支撐環,軸承和結構密封組件,例如密封架和閥塊。當然PEEK非常適合於需要高強度產品的材料特性也意味著它並不適合作為密封材料。

PEEK被視為“高模量”材料;原始PEEK的斷裂前伸長率僅為25%,硬度為85D。相比之下,純PTFE的伸長率為400%,硬度為55D。顯然,更柔軟並且可以自由撓曲的材料將更有利於用作密封件。

針對以上問題,工程師的設計是用PEEK製成彈簧加力的密封套,該密封套可以彎曲以產生有效的密封。這是通過仔細控制外套的唇邊厚度並精確定義鉸接點來實現的。

製成非常薄的密封件很容易彎曲,但會損害磨損壽命和壓力承受能力,尤其是在高溫下。另一方面,製成太厚的則會造成彈簧不能正常工作或在正確的區域提供能量。

設計工程師在靈活的密封件厚度和堅固的設計之間取得了完美的平衡。相對於常用的PTFE密封件的設計,該密封件的厚度非常薄。厚度僅為0.012英寸。這是一個通過設計的方法解決PEEK在高輻射環境中的應用問題,當然還有另一種特殊苯基硅橡膠材料,它即可以耐109rads的輻射,又有橡膠的柔韌性,這也可以嘗試應用於這種高輻射的環境中。

聚四氟乙烯、聚醚醚酮和特種苯基橡膠在輻射環境中的應用情況

PEEK


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