Viton là gì

Nếu bạn từng tự hỏi tại sao một chiếc ô tô có thể hoạt động ổn định dưới nắng hè 40°C hay trong buồng máy lên đến 200°C mà các vòng đệm, ống dẫn nhiên liệu vẫn không hỏng, câu trả lời rất có thể nằm ở một loại vật liệu tên là Viton. Vậy Viton là gì hay Viton là vật liệu gì? Hãy cùng chúng tôi đi sâu vào tìm hiểu chi tiết trong bài chia sẻ dưới đây!

1. Viton là gì? Viton là vật liệu gì

Viton là một loại cao su đa năng, thuộc nhóm chất đàn hồi flo (fluoroelastomer) và được sản xuất thương mại từ những năm 1950 ~ 1960. Ngay từ khi ra đời, loại vật liệu này đã mang một tập hợp tính năng mới mà không loại cao su nào thời đó có thể sánh được. Cụ thể:

• Viton có thể chống chịu đặc biệt với hóa chất
• Kháng dầu bền vững
• Chịu nhiệt liên tục trên 200°C (392°F)
• Tuổi thọ sử dụng cao và độ bền vượt trội

ANH 1

Nhưng tại sao Viton lại làm được những điều đó? Câu trả lời nằm ở cấu trúc phân tử, cụ thể là 3 yếu tố:

1.1 Tỉ lệ Flo/Hydro cao

Trong hầu hết các loại cao su thông thường, hydrogen (H) chiếm ưu thế trong cấu trúc phân tử. Đây chính là “gót chân Achilles” – hydrogen dễ bị tấn công bởi nhiệt, dầu và hóa chất

• Ở Viton, fluorine (flo) thay thế phần lớn vị trí của hydrogen
• Hàm lượng flo trong Viton dao động từ 64% ~ 70% (tùy loại), tức là phần lớn bề mặt phân tử được bọc bởi flo, tạo thành một lớp chắn hóa học cực kỳ bền vững

1.2 Độ bền của liên kết Carbon-Flo (C-F)

Liên kết C-F là một trong những liên kết bền nhất trong hóa học hữu cơ:

• Ở cao su thông thường chỉ có liên kết Carbon-Hydro (C-H), năng lượng liên kết chỉ đạt ~413 kJ/mol
• Trong khi đó đối với Viton, vật liệu này sở hữu liên kết Carbon-Flo (C-F), năng lượng liên kết lên tới ~544 kJ/mol

Điều này chỉ ra rằng: Năng lượng càng cao → càng khó phá vỡ → Viton không bị nhiệt hay hóa chất “bẻ gãy” cấu trúc. Đây là lý do cốt lõi giải thích tại sao Viton vẫn hoạt động bình thường ở môi trường mà các vật liệu khác đã tan chảy, nứt vỡ hoặc phân hủy

1.3 Không có liên kết đôi trong chuỗi polymer

Cao su tự nhiên và nhiều loại cao su tổng hợp thông thường có rất nhiều liên kết đôi C=C trong mạch phân tử chính. Nhược điểm của những những liên kết đôi này là:

• Điểm dễ bị oxy hóa theo thời gian
• Dễ bị ozone tấn công → nứt bề mặt
• Dễ lão hóa khi tiếp xúc nhiệt độ cao

Trong khi đó, Viton hoàn toàn không có liên kết đôi trong chuỗi polymer → Hầu như không có “điểm yếu” để môi trường tấn công → tuổi thọ dài hơn đáng kể khi làm việc trong điều kiện khắc nghiệt

2. Lịch sử ra đời của cao su Viton là gì

Hành trình phát triển Viton không diễn ra theo một đường thẳng, mà là quá trình thử nghiệm – loại bỏ – cải tiến liên tục để tìm ra vật liệu đáp ứng được yêu cầu khắt khe của công nghiệp. Dưới đây là các mốc phát triển chính:

• Fluoroelastomer thế hệ đầu (chưa hoàn thiện):
  • Thành phần: CTFE (Chlorotrifluoroethylene) + VF₂ (Vinylidene Fluoride)
  • Công ty phát triển: KEL-F (M.W. Kellogg)
  • Hạn chế: CFTE có độ ổn định nhiệt chưa cao, khó gia công → chưa phù hợp ứng dụng rộng rãi
• Bước ngoặt công nghệ – thay CTFE bằng HFP:
  • Thành phần mới: HFP (Hexafluoropropylene) + VF₂
  • Kết quả: Vật liệu ổn định nhiệt tốt hơn, gia công dễ hơn
  •  Ý nghĩa: Đây chính là bước ngoặt đặt nền tảng hóa học cho Viton hiện đại và 2 sản phẩm tiên phong được ra đời chính là:
    • Viton® A – Thuộc công ty DuPont – Năm 1957
    • Fluorel® – Công ty 3M sản xuất – Đầu những năm 1960
• Các mốc thời gian quan trọng khác:
  • Giữa năm 1970: Viton chứa thêm PMVE nhằm cải thiện tính năng nhiệt độ thấp
  • Đến năm 1979: Viton extreme ETP ra đời để làm việc với base mạnh và pH cao
  • Năm 2002: Công nghệ APA của DuPont ra đời, cho phép sản xuất Viton mà không bị bám dính vào khuôn, tiết kiệm thời gian và năng lượng sản xuất

ANH 2

• Tại sao Viton của DuPont lại trở thành tên gọi chung?

Viton® A của Dupont ra đời năm 1957 – sớm hơn và được thương mại hóa mạnh mẽ hơn. Theo thời gian, “Viton” trở thành từ mà cả ngành công nghiệp dùng để chỉ fluoroelastomer, tương tự như người ta gọi mọi loại băng keo là “băng dính” dù có nhiều thương hiệu khác nhau

• Điểm khác nhau giữa FKM và vật liệu Viton là gì?

Đây là điểm mà nhiều người hay nhầm lẫn, tuy nhiên có thể giải thích một cách dễ hiểu như sau:

• • FKM: Tên khoa học của Fluoroelastomer theo tiêu chuẩn (tiêu biểu là ASTM D-1418) → Dùng trong kỹ thuật, tiêu chuẩn quốc tế
  • Viton: Tên thương mại của DuPont → Phổ biến nhất khi trao đổi và mua bán vật tư trên thị trường (đồng thời ngầm hiểu Viton đã bao gồm các họ của cao su FKM)

3. Thành phần và khả năng chịu nhiệt của cao su Viton là gì

Viton được tổng hợp từ các monomer fluorine hóa, phổ biến nhất là:

• VF₂ – Vinylidene Fluoride: Monomer nền tảng
• HFP – Hexafluoropropylene: Tạo tính đàn hồi
• TFE – Tetrafluoroethylene: Tăng fluorine content → tăng kháng hóa chất
• PMVE – Perfluoro(methyl vinyl) ether: Cải thiện tính năng chịu nhiệt độ thấp, giúp chống giòn – nứt – gãy

ANH 3

Để dễ hình dung Viton là vật liệu gì nếu nói về nhiệt độ, hãy tham khảo bảng so sánh Viton với các loại cao su phổ biến:

4. Cách phân loại Viton là gì

Mỗi loại Viton có sự khác biệt về hàm lượng fluorine cũng như cấu trúc polymer, từ đó tạo ra các đặc tính kháng hóa chất, chịu nhiệt và độ bền khác nhau. Trong phạm vi bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung giới thiệu hai nhóm Viton phổ biến:

• Nhóm tiêu chuẩn (Standard type):
  • Loại A: 66% Fluorine, cấu trúc gồm Copolymer HFP + VF₂
  • Loại B: 68% Fluorine, cấu trúc tương tự như loại A nhưng có thêm TFE
  • Loại F: 70% Fluorine, là loại kháng hóa chất cao nhất, có thể kháng 100% methanol

ANH 4

• Nhóm đặc biệt:
  • GLT (65% Fluorine): Chịu nhiệt độ thấp tốt nhất (-30°C), trong khi loại F chỉ (-7°C)
  • ETP: Kháng base mạnh, ketone, dung môi hỗn hợp

5. Ứng dụng của cao su Viton là gì

Nhờ khả năng chịu nhiệt cao, kháng hóa chất mạnh và độ bền vượt trội trong môi trường khắc nghiệt, cao su Viton được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp yêu cầu độ kín và độ ổn định lâu dài. Một số có thể kể đến như:

5.1 Viton là vật liệu gì trong ngành hàng không vũ trụ

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, Viton đóng vai trò là vật liệu làm kín quan trọng, đảm bảo an toàn trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao:

• Vòng đệm O-ring trong hệ thống nhiên liệu, dầu bôi trơn và thủy lực
• Túi chứa nhiên liệu (fuel tank bladders)
• Gioăng chịu nhiệt tại các vị trí tấm chắn lửa (firewall seals)

ANH 5.1

5.2 Vai trò của cao su Viton là gì trong ngành ô tô

Trong ngành ô tô, Viton được ưu tiên sử dụng tại các vị trí tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu và nhiệt độ cao như:

• O-ring trong kim phun nhiên liệu
• Ống nhựa hoặc ống kim loại dẫn nhiên liệu chịu nhiệt và hóa chất
• Gioăng làm kín trong van và các cụm động cơ

ANH 5.2

5.3 Viton là gì đối với ngành van và ống công nghiệp

Đối với hệ thống van và đường ống công nghiệp, Viton là vật liệu làm kín giúp nâng cao độ bền và độ ổn định vận hành:

• Màng ngăn (diaphragms) trong van các loại van (xuất hiện nhiều ở van nhựa)
• Lớp lót van (valve liners) chống ăn mòn hóa chất
• Gioăng, khớp nối trong hệ thống ống, phụ kiện ống nhựa chịu nhiệt

ANh 5.3

6. Quy trình gia công vật liệu Viton là gì

Gia công Viton không chỉ dừng lại ở tạo hình, mà là một chuỗi kiểm soát chặt chẽ từ bảo quản – phối trộn – đúc khuôn – đến gia nhiệt sau ép. Cụ thể gồm các bước sau:

• Bước 1 – Bảo quản:
  • Bảo quản Fluoroelastomer gốc hoặc Viton đã pha trộn ở nhiệt độ 18.3°C, giữ nguyên bao bì gốc và tránh bụi bẩn
  • Khi lấy ra dùng, để ~4 giờ về nhiệt độ phòng, nếu còn đọng nước ngưng tụ mà đưa vào gia công ngay sẽ gây bọng khí, lỗi bề mặt
• Bước 2 – Trộn (có 2 cách):
  • Dùng mày nghiền 2 cuộn: Giữ lạnh ở 25 ± 5°C, trộn sẵn nguyên liệu khô trước khi cho vào
  • Trộn bằng máy Banbury: Một lượt 3 ~ 4 phút, bắt buộc có nước làm mát
• Bước 3 – Đúc khuôn (Nhiệt độ khuôn từ 175 ~ 205°C, khuôn thép mạ chrome):
  • Đúc nén: Phương pháp phổ biến nhất, phù hợp sản xuất O-ring và gioăng (Mác Viton A-401C, A-601C)
  • Ép phun: Yêu cầu khả năng chảycao, phù hợp sản phẩm cần độ chính xác (Viton A-206C)
  • Ép chuyển: Áp dụng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp hơn

Sau khi ra khuôn, vật liệu Viton vẫn chưa đạt được đầy đủ tính chất cơ lý. Quá trình gia nhiệt sau ép trong lò khí nóng ở nhiệt độ khoảng 204 ~ 260°C trong 5 ~ 24 giờ là cần thiết để hoàn thiện cấu trúc vật liệu. Biểu đồ dưới đây thể hiện rõ ảnh hưởng của thời gian gia nhiệt đến độ biến dạng nén, đối với O-ring làm từ Viton loại A:

ANH 6 (Biểu đồ)

Ý nghĩa từ dữ liệu thực tế:

• Giai đoạn 0 ~ 10 giờ:
  • Compression set giảm mạnh từ ~35% xuống ~15% (ở điều kiện 70 giờ  -200°C)
  • Đây là giai đoạn cải thiện hiệu suất rõ rệt nhất
• Sau 10 giờ:
  • Mức giảm gần như chững lại
  • Đường cong bắt đầu ổn định → kéo dài thời gian không mang lại nhiều hiệu quả
• Sau 15 ~ 25 giờ:
  • Giá trị biến dạng đạt trạng thái ổn định (~15–16% hoặc ~33% tùy điều kiện thử)
  • Vòng đệm làm bằng Viton A giữ lực siết tốt hơn, tuổi thọ dài hơn trong môi trường nhiệt độ cao

7. Điểm khác nhau giữa cao su thông thường và Viton là gì

Trong thực tế lựa chọn vật liệu làm kín, cao su thông thường như NBR / EPDM và Viton thường được đặt lên bàn cân. Sự khác biệt không chỉ nằm ở thành phần hóa học, mà còn thể hiện rõ qua khả năng chịu nhiệt, kháng hóa chất và tuổi thọ vận hành trong môi trường khắc nghiệt. Dưới dây là bảng so sánh nhanh:

VonTechMan

VonTechMan – Chúng tôi là tập thể các kỹ sư – chuyên gia về Van Ống Nhựa

Không chỉ phân phối Van Ống Nhựa, chúng tôi có kinh nghiệm và liên tục tìm hiểu chuyên sâu mọi kiến thức liên quan, nhằm cung cấp nguồn thông tin đáng tin cậy cho độc giả