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1 什么是全氟橡胶?
全氟橡胶(通常称为FFKM或PFE)是四氟 乙烯(TFE)和全氟乙烯醚(PFVE)的共聚物。由于全氟橡胶自身结构是化学惰性的，所以利用一些具有硫化交联点的单体(CSM)进行硫化。这些硫化点单体通常含有自由基活性溴和(或)碘原子，或含有全氟烷腈基(被导发生三聚反应，生成为全氟三嗪网络，见全氟橡胶交联剂部分)。
全氟橡胶在20世纪60年代晚期发展起来， 全氟橡胶含有大约72.5%氟原子(质量分数),且聚合物主链上没有大量的碳氢链段。
一般氟橡胶具有较低的氟含量，质量分数大约为65.9%～70.5%。引入大量偏氟乙烯单体使氟橡胶获得许多碳烃性能。在常用的氟橡胶中，烃引入了热力学薄弱点。氟碳键的离解能 (BDE)高于碳烃键大约25%～30%(取决于基准)。氟碳键的BDE是514kJ/mol,而碳烃键的BDE是338kJ/mol。
2现有PFE牌号
商品化全氟橡胶主要有两种。种是耐化学介质型，通过适宜的过氧化物和助交联剂交联。耐化学介质牌号主要用于要求耐化学介质和温度不是太高的场合。这些型号相对于其他胶料牌号较便宜，适用于各个行业化学品处置、清洗和化学腐蚀工艺等应用场合。
其他主要全氟橡胶牌号为耐高温型(HT),需要一些催化剂交联生成三嗪交联网络或使用二氨基双酚AF形成苯并噁唑交联点。工作温 度高于230℃时可采用这些材料。全氟三嗪网络交联结构能在315℃下长期使用，且具有很小的物性损失和良好的压缩永久变形性。苯并噁唑硫化橡胶的使用上限温度大约是275～280℃。耐高温型全氟橡用于航空航天、石油天然气和化学工业中，这些领域具有许多端热环境和强腐蚀性的化学介质，这种全氟橡胶在这些领域中使用良好。
也有一些特种全氟橡胶，主要应用在半导体领域，具有好的耐等离子体性、不同程度的表面透明和清洁度。为了实现这些材料的大应用优势，需要在清洁的环境中混炼和加工。
3全氟橡胶的硫化剂
目前，全氟橡胶有几种交联剂，其中一些比较常见的交联剂是自由基共硫化剂，催化引发的三嗪硫化剂形成苯并噁唑交联键。这些方法可以充分硫化各自的全氟橡胶，然而，它们具有各自的优点和不足。使用者要仔细选择合适的硫化剂，以满足的使用要求。一般为了大实现 每一种硫化体系的性能，都需要进行二次硫化。
过氧化物助交联剂大多用于耐化学品PEF 牌号。采用含溴或碘的硫化点单体(X-CSMA:X=Br或I)和适宜的助交联剂结合过氧化物产生的自由基，这种交联剂适合应用于使用温度上限在230℃和蒸气、酸和热水环境中。采用X-CSM和过氧化物硫化剂硫化的全氟橡胶的高温压缩永久变形不如三嗪硫化体系硫化的全氟橡胶。
交联耐化学介质型全氟橡胶时，三烯丙基异氰酸酯(TAIC)作为助交联剂在物理性能和耐热性方面表现出好的综合性能。TAIC可从混炼的聚合物中迁移出来，在交联反应中易发生共聚。因此，其影响聚合物的加工性能(例如，污染模具),所以有时采用三甲基异氰酸脲酯(TMAIC)替代TAIC。使用TMAIC或与TAIC并用可提高压缩永久变形性能，这种方法会轻微迟延硫化，在交联过程形成更为有序的交联结构。TAIC和TMAIC的化学结构如图1所示。
图1常用的全氟橡胶助交联剂
因为硫化反应是过氧化物引发的，所以这些材料变得易焦烧。全氟橡胶的混炼和加工过程中，良好的温度控制。一般用过氧化物，如2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化物己烷(DB-PH)来焦烧，其分子结构如图2所示。
在必要的情况下，可采用具有防焦性的过氧
图2DBPH过氧化物的分子结构
化物，如LuperoxHP101XLP。然而在PFE中使
用这些材料，助交联剂在模压硫化过程中易迁移到全氟橡胶表面，造成模具污染。这些具有防焦性能的过氧化物可与其他过氧化物(如DBPH)并用来调节硫化速率。
为了在耐高温型全氟橡胶中形成三嗪交联网络，采用一种催化剂，在高温下与含有腈基的交联点(CN-CSM)反应生成三嗪环结构，如图3所示。
R+=全氟聚合物
图3三嗪环分子结构
这种芳香杂环结构具有好的热稳定性，在315℃下持续使用时性能良好。同时这种结构的全氟橡胶具的化学品抗耐性。不同浓度的CN-CSM可加成到全氟橡胶中，获得不同的交联密度。然而这种交联剂易于在水蒸气或热水中水解。暴露在这些介质中时，过氧化物中环结构通过芳基亲核取代反应迅速打开，同时橡胶模量迅速降低，将影响密封和物理机械性能。
这一缺点可通过使用双硫化体系(过氧化物-助交联剂和形成三嗪的催化剂共同组成的混合硫化剂或单用过氧化物助交联剂硫化含有CN-
CSM的全氟橡胶)得到部分改善。此外，两种硫化体系既有优势也存在不足之处。双硫化体系的优势是橡胶耐水解性大幅提高，并可保持好的压缩永久变形性。单用过氧化物/助交联剂硫化体系表现出的耐水蒸气和热水性，但压缩永久变形性相比双硫化体系略有降低。
值得注意的是对于过氧化物/助交联剂在两种硫化体系中需要使用纯的化学物质；这些材料的载体会吸水。两种硫化体系的缺点均是降低了高使用温度，从315℃降低到接近250℃~260℃。对用于CN-CSM型全氟橡胶的每一种硫化体体系，建议添加少量的吸酸剂。
含CN-CSM的全氟橡胶用苯并噁唑交联(如图4所示)后具有较好的热稳定性，大约为275℃~280℃。
图4苯并噁唑交联剂交联示意图
4全氟橡胶的基本分子结构
四氟乙烯和全氟乙基醚组成了全氟橡胶的基本结构，如图5所示。
这个结构本质上与过氧化硫化型和耐高温催化型全氟橡胶橡胶的结构一样。CSM可以是含碘或溴的单体(过氧化硫化),或是含有腈基的单体(催化硫化)。R;基团是碳氟烃短链段。
图5含CSM的常用全氟橡胶结构
5PFE的基本性能
几种全氟橡胶采用典型质量控制配方的常规性能如表1所示。这些配方中仅含炭黑(15份N330)、硫化剂和吸酸剂(仅用于过氧化物硫化体系)。耐高温催化剂硫化全氟橡胶含有不同浓度的CSM(耐高温全氟橡胶的数据是由苯并噁唑硫化胶料获得，不包含混合硫化剂和过氧化物硫化剂硫化胶料的数据)。值得注意的是，因为与氟橡胶或其他碳烃弹性体相比，全氟橡胶具有较高的热膨胀系数，所以在230℃以下，压缩永久变形压缩试样的压缩率采用25%;300℃时，压缩试样选用18%压缩率。
尽管过氧化物助交联型全氟橡胶的交联密度基本是相同的，但是在不同重均分子量的全氟橡.胶中表现出不同的拉伸强度和压缩永久变形性。
耐高温型全氟橡胶因CN-CSM含量不同表现出
不同的机械性能和压缩永久变形性。
6全氟橡胶的耐化学介质和耐热性
对于全氟橡胶和硫化类型，在各种浓度和条件下对各种化学介质表现出的抗耐性。化学品(如性溶剂)一般会损害其他氟橡胶，但对全氟橡胶的影响很小，甚至没有。不同氟弹性体的耐化学品性能示例如表2所示。
这些材料的耐热性好，甚至在腐蚀性化学介质中也是如此。对于过氧化物/助交联剂硫化的全氟橡胶，可在大约230℃下使用。因为三嗪交联结构具有好的热稳定性，所以耐高温型全氟橡胶的使用上限温度大幅改善，提高到315℃。使用上限温度通常采用热分析技术(例如热重分析仪)测定，计算在一定时间里(例如1000h)预期的性能和或质量损失。
7PFE 应用中需注意的问题
当考虑在某场合应用全氟橡胶时，有几个问题需要考虑，确保正确地选择全氟橡胶和配合剂。
问题包括(提供尽可能多的和细节):
1)在什么样的温度和环境下使用?
a.成品会接触何种化学介质?
b.将接触蒸气和热水吗?
2)物理性能是什么?
a.拉伸强度、拉断伸长率、定伸应力、硬度和撕裂强度；
b.压缩永久变形、耐热和耐介质、成品颜。
3)长期使用的上限温度是多少?
能否在更高温度下使用?温度是多少，能持续多久?
4)全氟橡胶需要粘在一种基体上吗?
5)成品将应用于静态还是动态场合?
6)成品将如何成型?
全氟橡胶在工程应用中重点考虑因素包括:1)长期使用的温度；
a.使用上限温度为230℃时，使用耐化学品全氟橡胶牌号；
b.温度高于230℃,采用耐高温型全氟橡胶。
2)对水蒸气和热水应用场合，单独使用过氧化物/助交联剂或采用催化剂硫化；
3)在等离子体环境中应用时，采用特种全氟橡胶；
4)使用中的全氟橡胶密封件压缩量(与高的热膨胀系数有关);
a.对于高于270℃的场合，建议使用环保法规对配方发展的影响
随着REACH法规对全氟辛酸（PFOA）的限制，传统含氟表面活性剂逐渐被C6短链替代物取代。无溶剂型水性氟橡胶胶水的VOCs含量<50g/L，但干燥时间延长2-3倍。欧盟ELV指令要求胶水重金属含量<100ppm，促使配方中取消铅系硫化剂。生物基增粘树脂（如松香衍生物）替代石油基产品可使碳足迹降低30%。这些环保改进虽增加成本15-20%，但符合汽车、医疗等行业对材料可持续性的严格要求。
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是氟硅生胶在加入硫化剂和各种补强填料后经硫化即得到，一般所说的氟就是指全氟氟硅橡胶。
氟硅橡胶种类繁多，现已大规模生产的氟硅橡胶主要是以γ-三氟丙基甲基硅氧烷为结构单体的聚合物，同时也研制出了以FEM26、FEM2802、SKTFT-50为代表的共聚氟硅橡胶，氟硅橡胶按硫化机理可分为自由基型(用过氧化物硫化)、缩合型和加成型；按硫化温度可分为高温硫化型和室温硫化型，室温硫化型又分为单组分型和双组分型。
氟硅橡胶是一种改性硅橡胶，即硅橡胶的硅氧烷侧链上的甲基被r—三氟丙基所取代的产品。具有优良的耐油、耐溶剂性能，对于脂肪族，芳香族和氯化烃溶剂，对石油基的各种燃料油、润滑油、液压油及某些合成油(如二酯类润滑油、硅酸酯类液压油等)常温和高温下的稳定性都很好，并还能保持弹性。在浸油条件下，*高使用温度可达180℃。在常温和高温下的稳定性都很好，能在-70℃～+200℃范围内长期使用，250℃下短期使用。
氟硅橡胶兼有硅橡胶的耐高低温性能，优良的电性能及回弹性能和的耐油、耐溶剂、耐饱和蒸汽的特性，是目前**能在-68～230℃的燃油介质中使用的弹性体，聚硫橡胶耐高温达1 0 0 ℃ ，丁腈橡胶达1 3 0℃ ，而氟硅橡胶耐高温可达1 8 0 ～ 2 3 0 ℃， 其优势不言自明。高温下氟硅橡胶的物理机械性能要好于氟橡胶，而室温下氟橡胶的物理性能又好于氟硅橡胶2倍， 在 1 5 O ℃时 ，两者的性能相等。到2 0 0 ℃时 ，氟硅橡胶的物理性能却好于氟橡胶2倍，在2 3 O ℃时更是惊人地好于氟橡胶4 倍之多。②但与硅橡胶相类似，氟硅橡胶强度较差，表面能低，属于较难粘接的材料，具有加工困难等缺陷，
氟橡胶(FKM)因具有耐油、耐高温、耐溶剂、耐强酸、耐强氧化剂、阻燃、耐老化等一系列优良的特性，所以在国防军工、航空航天、电子通信、车辆船舶、石油化工等尖端技术领域获得了广泛的应用。是近几年老，随着上述相关行业的高速发展和技术进步，FKM作为一种不可替代的高性能弹性体材料，不仅在需求上有了大幅度增加，而且其用途也正在不断地扩大。
从技术的角度来讲，尽管FKM从基础研究到应用研究都取得了很大的进展，但在一些的使用场合，目前人们更为关注的还是FKM的低温特性、压缩永久变形性、耐碱性、耐含甲醇汽油性、耐强氧化剂性、低抽出性、低毒性等问题。
因此，本文将针对上述问题，就具有这些特性的FKM胶料的配合技术作一介绍。
一、FKM的种类、结构和特点
具有代表性的FKM的种类、结构和特点见表1。对FKM来讲，因其聚合物结构和所用硫化体系不同，所以硫化胶的性能也各有差异。为了使FKM能够满足各种苛刻条件下的使用要求，所以除选择适宜的品级外，在胶料的配合上加以改善也是十分必要的。
表1 FKM的种类、结构和特点
种类
特点
用途
二元类PKM
耐热性
油封、衬垫、软管
三元类FKN
耐油性
含有全氟乙烯醚的PKM
耐品性、低温特性
全氟醚PKM(FFKM)
耐品性、耐热性、低温特性、氧化稳定性、低渗透性
O形圈、衬垫(半导体、化工、航空航天)
TFE-丙烯类PKM
耐品性(无机酸碱)、耐热性
油封(耐添加剂)
氟类热塑性弹性体
热塑性、低抽出性和透明性
O形圈、胶管(医疗、食品)
氟硅橡胶(FVMQ)
低温性、耐油性
密封件、膜片
氟类液体橡胶
低温性、耐油性
密封件、膜片
羧基亚硝基FKM
低温性、耐强氧化剂性(N2 O4 等)
密封制品
全氟三嗪橡胶
热稳定性(长期使用温度300℃)，但低温性较差，对浓酸稳定，耐碱性很差
密封制品
氟化磷腈橡胶
低温性、耐油性、耐溶剂性、耐酸碱性
密封制品
聚二氟硫酰橡胶
耐磨性(相当NR的16倍)、低温性
目前，构成市场主导品种的是偏氟乙烯(VDF)与六氟丙烯(HFP)共聚的二元类FKM，其组成为:VDF摩尔分数80%，氟质量分数约66%，Tg为-20℃。近年来，共聚入四氟乙烯(TFE)、减少VDF含量(提高氟含量)的三元类FKM的需求明显有所增加。对三元类FKM来讲，氟含量愈高、耐品性、耐腐蚀性、耐油性、耐燃油渗透性就愈好，但低温特性会变差。目前，市售的FKM各品级的低温特性见表2。作为改善低温特性的品种，除共聚了全氟乙烯醚的FKM外，还有含氟硅类(FVMQ)和主链中含有六氟丙烯氧化物单元的FKM。
表2 FKM主要品级的低温特性
制造公司
品级
脆性温度/℃
三爱富
2463
-28
2462
-25
2603
-25
晨光
2463
-26
3M
FC-2174
-25
FEC-16241A
-42
FEC-16227A
-40
杜邦
GFLT-301、601、501
-24(TR)
GFLT-305、505、506
-30(TR)
大金
G716、G723
-24～-25
由于VDF单元遇碱性化合物容易引起脱氟酸反应，所以三元类FKM的耐碱性是有限的。在接触有机胺化合物或强碱性水溶液的场合，适用的是TFE/丙烯(Pr)共聚的四丙氟橡胶或TFE/全氟乙烯醚共聚的FKM。在含有VDF的品级中，耐碱性较好的是分子中不含HFP而含乙烯醚的FKM。其次，则是VDF含量低、氟含量高的三元类FKM。不过，通过四丙氟橡胶与三元乙丙橡胶(EPDM)共混来改善耐碱性也是十分有效的。
在接触强氧化剂(N 2 O4 、发烟硝酸等)的场合，则可选用羧基亚硝基FKM或全氟醚型的FKM。
二、FKM用配合剂的选择
1.吸酸剂
对胺硫化及多元醇硫化来讲，吸酸剂是的配合剂。当吸酸剂与氟酸反应并生成氟化物时，即使使用一种金属氧化物，如MgO、Ca(OH) 2 、CaO、Zn0、PbO等都没关系，但在要求耐热性和低压缩永久变形的胶料中，好是用高活性的MgO。对于厚制品，可在胶料中使用一定数量的Ca(OH)2 、CaO的配合可消除胶料中产生的气泡，同样也具低压缩永久变形这一特点。在要求耐酸性、耐水性的场合，则需要配合一定数量的PbO。但出于方面的考虑，近年来有禁用铅化物的趋势，这对要求耐酸性、耐水性的制品来讲，采用过氧化物硫化体系是解决这一问题的有效方法之一。在多元醇硫化体系中，作为吸酸剂，当使用PbO时不仅制品表面无光泽，而且在溶胀、蒸汽条件下的压缩永久变形也比较大。
对多元醇硫化体系来讲，当含有Ca(OH) 2 吸酸剂的胶料在空气中放置时，就有可能吸收水分和CO2 ，降低吸酸剂的反应性，而水分则会提高其反应性，这样就会进一步地影响到硫化速度。另外，有时也会因聚集而出现分散不良的现象，因此好使用充分干燥或表面处理过的材料，这样就可辊筒的污染(吸酸剂附着在辊筒表面)。
2.填充剂
FKM用填充剂的主要目的不是为了补强，而是为了调节硬度、降低成本等。对HAF这样的补强性炭黑来讲，因对硬度的提高幅度较大，不宜高填充，所以通常主要使用的是大粒径的非补强性炭黑(如喷雾炭黑、中粒子热裂法炭黑)。在要求耐磨性、着或考虑成本的场合，则可使用白炭黑、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铝、碳酸钙、滑石粉、聚四氟乙烯、炭纤维、石墨、二硫化钼、氮化硅、硫酸钡、氟化钙等。是对于注重泽的制品，多数是在以硫酸钡为基础的混合物(配有5份覆盖力强的TiO 2 )中添加颜料后制造的。就硫化体系而言，由于多元醇及胺硫化体系在硫化时可使橡胶本身着，所以对要求泽明亮的制品好是用过氧化物硫化体系的FKM。在上述填料中，二硫化钼、炭纤维、滑石粉、石墨、聚四氟乙烯、氮化硅、氮化硼对提高耐热性、减小摩擦系数是有效的，但在一定程度上均会降低硫化胶的物性(5%左右)。对于碳酸钙、硫酸钡、硅酸钙、氟化钙等无机填料，挤出、模压、耐热性较好的是氟化钙，但压缩永久变形较差。硅酸钙的耐热老化性优于氟化钙，硫酸钡的综合性能也不错。
3.增塑剂和加工助剂
一般来讲，在FKM胶料中是不用增塑剂和加工助剂的。因为FKM制品的使用条件为苛刻，能够使用的增塑剂和加工助剂十分有限，这也是注重物性超过注重加工性能的主要原因。当在FKM中使用加工助剂时，不仅会使压缩永久变形增大，而且还会导致耐热性下降。此外，因低分子聚乙烯与过氧化物具有反应性，所以在过氧化物硫化体系的FKM中配合是不适宜的。就脱模剂而言，除可用有机硅类和氟类脱模剂外，作为内脱模剂也可在胶料中配合少量的脂肪族胺或脂肪酸酰胺化合物，但同时也会带来与加工助剂同样的结果(压缩永久变形增大，耐热性下降)。而且，因内脱模剂在硫化时会迁移到橡胶表面，所以对硫化体系与加工助剂的协同效果也会产生一定的影响。
三、FKM的各硫化体系及其特点
FKM的硫化，通常可分为胺硫化、多元醇(双酚)硫化和过氧化物硫化三种类型。胺硫化体系和多元醇硫化体系是以胺或镍盐(铵盐等)为催化剂，通过二胺或双酚化合物与脱氟酸(氟化氢)反应形成的双键加成进行硫化的。但无论是哪一种硫化体 系都要中和产生氟酸，因此配合吸酸剂(金属氧化物)是十分必要的。其各硫化体系的特点见表3。
表3 FKM各硫化体系的特点
项目
胺硫化
双酚硫化
过氧化物硫化
硫化剂
二胺
双酚AF
TAIC
促进剂
不需要
四价铵盐
有机过氧化物
的配合剂
金属氧化物(MgO)
金属氧化物[MgO及Ca(OH)2 ]
不需要(当交联点为Br时，添加金属氧化物，有时会加快硫化速度)
氟含量与硫化特性
提高氟含量会降低硫化性能
与氟含量无关
硫化胶特点
(1)硫化速度快
(1)压缩永久变形小
(1)耐品性、耐蒸汽性优良
(2)机械强度高
(2)焦烧稳定性好
(2)金属洗提成分少(无吸酸剂时)
(3)粘合性优良
(3)脱模性好
(3)机械强度高
(4)压缩永久变形大
(4)模具污染性小
(4)抗屈挠性好
(5)耐热性良好
(5)不需二段硫化
主要用途
油封、膜片、涂料、厚制品
O形圈、衬垫、软管、胶板、油封
膜片、油封、耐酸和耐蒸汽用密封件
基本配方
生胶
100
生胶(含硫化剂)
100
生胶
100
MT炭黑
20
MT炭黑
20
MT炭黑
20
MgO(低活性)
15
MgO(低活性)
3
TAIC
4
硫化剂V-3①
3
Ca(OH)2
6
过氧化物②
1.5
注:①N，N′-双肉桂叉-1，6-己二胺；②2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷。
1.胺硫化与多元醇硫化
就胺硫化体系而言，为了赋予硫化剂在混炼时的焦烧稳定性，在配合体系中可以以胺盐的方式使用。实际上，从加工稳定性与硫化胶物性的均衡来讲，己二胺氨基甲酸盐、乙二胺氨基甲酸盐、环己二胺氨基甲酸盐等都可以使用。由于二胺硫化剂具有脱氟酸催化剂的作用，所以不需要使用的催化剂。但在多元醇硫化体系中，因硫化剂本身不具有催化剂的作用。所以作为与镍盐的共催化剂配合一定数量的氢氧化钙是十分必要的。
作为硫化剂，也可使用对苯二酚、双酚A等双酚合化物，但从耐热性考虑，双酚AF是较为理想的一种硫化剂。是双酚AF/苄基三苯基氯化磷这一硫化体系，对改善FKM硫化胶的压缩永久变形是有效的。不过，目前多数FKM制造厂是将其镍盐及双酚AF与FKM以预混物的方式提供用户的。
2.过氧化物硫化
对过氧化物硫化来讲，目前主要的品级是在分子中作为交联点预先导入碘或溴的FKM，但各公司的品级其构成是不同的。关于硫化机理，作为助硫化剂的多官能不饱合化合物(TAIC)与FKM的交联点是通过有机过氧化物产生的自由基进行反应、硫化的。因不需要吸酸剂，所以是耐水性、耐酸性优良的硫化体系。而且由于不会因吸酸剂而促进脱氟酸反应，所以耐碱性也优于多元醇硫化体系，并可解决多元醇硫化体系有时会出现的龟裂等问题。
在半导体制造装置用密封材料的用途中，洗提金属的问题正在不断增加，而过氧化物硫化体系硫化的FKM将成为解决这一问题的方法之一。另外，即使配合吸酸剂也不会影响硫化特性，所以为赋予粘合性和耐热性，也可配合适量的氧化锌、氢氧化钙等配合剂。
目前，在国产FKM的胶料中主要使用的是N，N′-双肉桂叉-1，6-己二胺(3 # )，双酚AF和过氧化物三种硫化剂，其各品级适用的硫化剂见表4。
表4 国产FKM各品级适用的硫化剂
品级
门尼粘度
硫化剂
加工方法
FE2601
45～75/ML(+10)121℃
3# 、双酚AF
模压、挤出
FE2602
130～180/ML(1+10)121℃
3# 、双酚AF
模压
FE2603
60～100/ML(5+4)100℃
双酚AF
模压、挤出
FE2604
101～129/ML(5+4)100℃
3# 、双酚AF
胶浆涂刷
FE2605
20～40/ML(1+4)121℃
双酚AF
注射成型
FE2461
50～70/ML(1+4)121℃
双酚AF
注射成型
FE2462
80～100/ML(5+4)100℃
3# 、双酚AF
模压
FE2463
50～80/ML(5+4)100℃
双酚AF
模压、挤出
FE2701
70～110/ML(5+4)100℃
有机过氧化物
模压、挤出
FE2311
-
-
模压
FE246D
-
3#
胶浆、涂刷
四、结语
以上，本文就FKM配合技术的进展进行了介绍。尽管涉及到的问题主要是与生胶本身的结构和特性有关，但通过与其它橡胶(NBR、VMQ、ACM等)共混及选用新型功能性材料等手段，在配合上加以改善也是有效的。
FKM是具市场发展潜力的一种高性能弹性体材料，但从基础研究到应用研究在技术上与国外相比还有较大的差距。其主要表现在以下几个方面:
(1)生胶品种少。是耐低温、耐碱性、耐强氧化剂、耐含甲醇汽油性、可有机过氧化物硫化、低粘度等胶种的开发；
(2)配合技术落后。由于原材料品种单一，可选择的余地较小，所以定型的胶料配方并不多；
(3)加工技术及设备急待改进。由于实现注射成型加工，所以产品质量稳定性差、生产效率也比较低；
(4)科研经费不足。FKM有不少重要的课题急待研究和开发，但遗憾的是因经费问题而有许多高级技术人员只能无奈地从事着与操作工同样的搬模具的工作；
(5)人才断层。随着科研体制、分配体制的变化，自1985年以后，就已经出现了人才脱节、断层的现象。是近几年，这一问题尤为突出，甚至有不少年青的、高学历的技术人员，目前还在重复着70-80年代已经完成的基础性研究课题的工作，这样不仅造成了人力、财力和资源的大浪费，而且对人才培养、技术都是不利的。
因此，期望管理层或有识之士能够关注我国有机氟工业的发展，尽快缩小与国外公司(杜邦、3M、大金等)在技术上的差距，因为我们拥有自己的技术和材料，是在国防高科技领域应用的技术和材料。当然，FKM的制造厂家、加工厂家与用户的密切配合也是重要的。
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1.2、单胺、二胺及其衍生物体系
单胺、二胺及其衍生物体系是继过氧化苯甲酰后早用于Viton型氟橡胶的硫化剂，以亲核离子加成反应机理形成硫化胶，其C-N键具有较好的稳定性。对于双组分型氟橡胶密封剂(腻子)，采用一元胺或多元胺作室温硫化剂，常用的是六亚甲基二胺或三亚乙基四胺，使用三亚乙基四胺效果，硫化速度快，但在普通氟橡胶不能单用。对于单组分氟橡胶密封剂，采用酮胺类室温硫化剂。己二胺氨基甲酸盐硫化氟橡胶压缩永久变形大，一般用于胶布制品。N，N'-双水杨叉1，2-丙二胺单用情况较少，用量过大引起氟橡胶热老化性能下降。N，N'-双肉桂叉-1，6-己二胺适用范围广，为氟橡胶常用硫化剂，压缩永久变形中等，模压制品外观好。N，N'-双呋喃甲叉-1，6-己二胺与N，N'-双肉桂叉-1，-己二胺性能相同，但硫化速度较慢。双(4-氨基环己基)甲烷氨基甲酸盐用于246型氟橡胶中，国内未获应用。对苯二胺硫化氟橡胶可制得低压缩永久变形胶料，单用时定型硫化温度高，时间长，二段制品起泡，与三亚乙基四胺并用可得制品胶料。乙二胺氨基甲酸盐用于高黏度氟橡胶的加工。
1.3、二元酚和促进剂并用体系
20世纪60年代初期，美国对以二元酚作Viton型氟橡胶的硫化剂开展研究。起初，选定对苯二酚和2-十二烷基-1，1，3，3-四甲基胍的硫化体系，混炼胶的焦烧性和硫化胶的高温压缩永久变形都有较明显的改进。以后，双酚AF和季胺盐(或季磷盐)促进剂的硫化系，与活性氧化镁和氢氧化钙并用，组成了氟橡胶的低压缩永久变形的硫化体系。双酚A硫化氟橡胶可得低压缩永久变形胶料，硫化速度较双酚AF为迟。双酚A二钾盐适宜作压出制品硫化剂，压出的半成品表面光滑，缩性小，可用直接蒸汽硫化，但硫化胶耐热性较差。
2、酸接受剂
酸接受剂亦称吸酸剂或缚酸剂，是能有效地中和氟橡胶硫化过程中析出氟化氢的一类物质。酸接受剂还能提高氟橡胶交联密度，并赋予硫化胶较好的热稳定性，又被称作活化剂或热稳定剂。酸接受剂主要是金属氧化物及某些盐类，碱性越强所得硫化胶的交联密度愈高，表现为拉伸强度较高、伸长率和压缩永久变形较小;同时碱性越强，加工性愈差(易焦烧)。
常用酸接受剂为氧化镁和氧化锌。应用氧化锌时，往往和二碱式亚磷酸铅等量并用于耐水性胶料。氧化镁用于高耐热、无耐酸要求胶料。氧化铅常用于耐酸胶料。氧化钙或氧化钙与氧化镁并用作低压缩变形胶料酸接受剂。氢氧化钙和活性氧化镁并用，在VitonE-60c中是主要吸酸剂，用于双酚AF与苄基三苯基氯化磷硫化系统胶料制得低压缩永久变形的硫化胶。
3、补强体系
氟橡胶属于自补强型橡胶，本身强度高，补强填充剂主要用于改进工艺性能，降低成本和提高制品的硬度、耐热性和压缩永久变形性等。氟橡胶常用的补强填充剂主要有炭黑、浅填料和新型填料。
3.1、炭黑
中粒子热裂法炭黑、快压出炉黑、高耐磨炉黑和喷雾炭黑对胺类硫化剂有促进作用，使胶料混炼、压出和模压的性能较好，用量少于30份;否则对胶料硬度、耐高低温和压缩永久变形性能带来不利影响。Austriw炭黑(以沥青为原料制成)，可改进胶料工艺性能与压缩永久变形性能。
3.2、浅填料
3.3、新型填料
碳纤维和硅酸镁纤维(针状滑石粉)是用于氟橡胶的新型填料，均能提高氟橡胶的高温强度和耐热老化性能，但在工艺性能方面较中粒子热裂法炭黑稍差。应用硅酸镁纤维或碳纤维和喷雾炭黑并用，可获得较好的效果。
补强效果好的碳纤维是在惰性气体保护或减压条件下，由人造丝经1100℃高温炭化而得到的产品。商品牌号如CarbonWool3BI(美国)、а型和б型(前苏联)碳纤维。填充碳纤维的另一重要作用是提高硫化胶的导热性，使氟橡胶密封制品与金属接触处的摩擦生热及时导出，从而降低接触处的温度，为以氟橡胶制造高速(线速20～30m/s或转速15000～20000r/min)油封提供了可能性。
4、增塑剂
氟橡胶配方中一般很少使用增塑剂。增塑剂会使硫化胶的耐热性和化学稳定性变差，在二段高温硫化时往往挥发逸出，造成制品失重大、收缩变形或起泡。为改善工艺性能，采取并用少量低分子量氟橡胶的办法。如分子量20万的26型氟橡胶中，加入10～20份分子量10万的26型氟橡胶，得到混炼和模压性能好的胶料，对硫化胶的耐热性无明显的影响。对收缩要求不严的氟橡胶产品，可用癸二酸二辛酯、磷酸三辛酯及高沸点聚酯等增塑剂。用量较少(5份)时，对硫化胶性能影响不大。23型氟橡胶可选用邻苯二甲酸二丁酯、氟蜡(低分子量聚三氟氯乙烯)和聚异丁烯等作增塑剂(用量3～5份)，其中以氟蜡(价格较贵)为好。选用低分子量聚乙烯(1～3份)，可为氟橡胶的压延、压出提供良好的工艺性，因用量少，不会影响原有胶料的物理机械性能。羧基亚硝基氟橡胶常用含氟全醚和卤代烃油作增塑剂。低粘度的羟基硅油和二甲基硅氧烷可软化增塑氟硅橡胶。
5、防焦剂
现代橡胶工业的高温高速机械加工工艺和硫化体系，焦烧和提高生产效率的矛盾愈发尖锐，焦烧就需借助于防焦剂。防焦剂亦称硫化延缓剂，通常用量0.5～1份，甚至更低(0.1份左右)。可供选用的氟橡胶防焦剂有苯甲酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、乙酰水杨酸、乙酸钠、三氯蜜胺、N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(CTP)、N-三氯甲基硫代-N-苯基苯磺酰胺、六异丙基硫代三聚氰胺、N-(吗啉基硫代)邻苯二甲酰亚胺等。CTP具有良好的防焦效果，一般用量0.1～0.3份，对有轻微焦烧的胶料有复原作用。N-三氯甲基硫代-N-苯基苯磺酰胺防焦效果不及CTP，但价格低廉。六异丙基硫代三聚氰胺的防焦效果强，据称为CTP的3～6倍。N-(吗啉基硫代)邻苯二甲酰亚胺能延长焦烧时间，提高加工性。
6、溶剂及其他
用氟橡胶制造纯胶薄膜、胶布制品(燃料箱垫片、防护衣等)、布类胶管及胶粘剂时均要使用胶浆。制造氟橡胶胶浆一般是将混炼胶溶解于有机溶剂中(VitonLD242采用胶乳)。低分子酮类和酯类是优良的溶剂，包括丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯及二甲基甲酰胺等。常用的是甲乙酮和乙酸乙酯。胶浆粘度采用混合溶剂(主溶剂为优良溶剂，副溶剂为不良溶剂或非溶剂)和加入稀释剂(低分子脂肪烃、芳香烃和醇类等)的方法来进行调节。
氟橡胶脱模时，为消除黏模，可采用少量硬脂酸锌、硬脂酸钠、加珞巴蜡、肥皂水或硅油的二甲苯溶液(5%～10%)作脱模剂。使用硅油时，用量要尽可能少，涂硅油后还需用绸布揩擦，否则会影响表面质量和耐热性。
7、结束语
氟橡胶品种多，制品性能。经过几十年的改进，新型氟橡胶品种和配合助剂不断出现，改善了其工艺性和其他的不足，在军用、民用工业领域中得到日益增多的应用。