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　　特殊环境下的应用挑战

　　航天领域要求胶水在-55℃至230℃极端温度循环（100次）后仍保持密封性；深海设备需耐受70MPa静水压且防微生物附着；核电站用胶水要抗γ射线辐照（累计剂量>100kGy）。这些场景推动特种配方发展:添加聚酰亚胺纤维可提高高温尺寸稳定性；含氟硅烷的配方能抵抗高压渗透；苯基氟橡胶基胶水具有最优的耐辐照性。此类特种胶水价格可达常规品10倍以上，但能解决关键设备的"卡脖子"密封问题。

　　氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种高分子弹性体。它具有较好的力学性能，耐高温、耐油及耐多种化学品侵蚀，综合性能，大量用于密封制品的生产，是现代航空、导弹、火箭，宇宙航行等尖端科学技术及其他工业（如汽车）方面不可缺少的材料。

　　一、优良的耐腐蚀性能。

　　氟橡胶具有的耐腐蚀性能。一般说来它对有机液体，如燃料油、溶剂、液压介质等；浓酸，如硝酸、硫酸、盐酸等；高浓度过氧化氢和其他强氧化剂作用的稳定性方面，均优于其他各种橡胶。

　　二、耐溶胀性能。

　　氟橡胶具有高度的化学稳定性。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的硝酸中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%～15%。

　　三、耐热和耐高温性能。

　　在耐老化方面氟橡胶可以和硅橡胶相媲美，优于其他橡胶。26型氟橡胶可在250℃下长期工作，在300℃下短期工作，23型氟橡胶经200℃×1000h老化后仍具有较高的，也能承受250℃短期高温的作用。四丙氟橡胶的热分解温度在400℃以上，能在230℃下长期工作。氟橡胶在不同温度下性能变化大于硅橡胶和通用的丁基橡胶，其拉伸强度和硬度均随温度的升高而明显下降，其中拉伸强度的变化特点是在150℃以下，随温度的升高而迅速降低；在150～260℃之间，则随温度的升高而下降较慢。

　　四、耐低温性能。

　　氟橡胶的低温性能不好，这是由于其本身的化学结构所致，如23-11型的Tg＞0℃。实际使用的氟橡胶低温性能通常用脆性温度及压缩耐寒系数来表示。胶料的配方以及产品的形状（如厚度）对脆性温度影响都比较大，如配方中填料量增加则脆性温度敏感地变坏，制品的厚度增加，脆性混同度也敏感地变坏。

　　氟橡胶的耐低温性能一般它能保持弹性的限温度为-15～20℃。随着温度的降低，它的拉伸强度变大，在低温下显得强韧。当用作密封件时，往往会出现低温密封渗漏问题。其脆性温度随试样厚度而变化。例如26型氟橡胶在厚度为1.87mm时，其脆性温度是-45℃，厚度为0.63mm时是-53℃，厚度为0.25mm时是-69℃。它的标准试样26型氟橡胶的脆性温度是-25～-30℃，246型氟橡胶的脆性温度为-30～-40℃，23型氟橡胶的脆性温度为-45～-60℃。

　　五、耐过热水与蒸汽的性能。

　　氟橡胶对热水作用的稳定性不仅取决于本体材料，而且决定于胶料的配合。对氟橡胶来说，这种性能主要取决于它的硫化体系。过氧化物硫化体系比胺类、双酚AF类硫化体系为佳。26型氟橡胶采用胺类硫化体系的胶料性能较一般合成橡胶如乙丙橡胶、丁基橡胶还差。

　　六、压缩永久变形性能。

　　氟橡胶用于高温下的密封中压缩变形是它的关键性能，它是作为密封制品控制的一个重要性能。26型氟橡胶的压缩永久变形性能较其他氟橡胶都好，这是它之所以获得广泛应用的原因之一。在200～300℃的温度范围内其压缩永久变形显得很大。但在20世纪70年代美国DuPont公司对其进行了改进，发展了一种低压缩永久变形胶料（Viton E-60C），它是从生胶品种（VitonA改进为Viton E－60）和硫化体系选择上（从胺类硫化改进为双酚AF硫化）进行改进的，这就使氟橡胶在200℃高温下长期密封时的压缩永久变形性较好，氟橡胶在149℃长期存放的条件下，其密封保持率在各类橡胶中处于领先的。

　　七、耐气候老化和耐臭氧性能。

　　氟橡胶具有好的耐候老化性，耐臭氧性能。产品配方中往往可以添加紫外线吸收剂，则可进一步提升其户外耐紫外线老化性能。

　　八、机械性能。

　　氟橡胶一般具有较高的拉伸强度和硬度，但弹性较差。一般地，氟橡胶在高温下的压缩永久变形大，但是如果以相同条件比较，如从150℃下的同等时间的压缩永久变形来看，丁和氯丁橡胶均比26型氟胶要大，26型氟橡胶在200℃×24h下的压缩变形相当于丁橡胶在150℃×24h的压缩变形。

　　九、电性能。

　　氟橡胶的电缘性能不是太好，只适于低频低压下使用。温度对它的电性能影响很大，从24℃升到184℃时，其缘电阻下降35,000倍。26型氟橡胶的电缘性能不是太好，只适于低频，低电压场合应用。温度对其电性能影响很大，即随温度升高，缘电阻明显下降，因此，氟橡胶不能作为高温下使用的缘材。填料种类和用量对电性能影响较大，沉淀碳酸钙赋予硫化胶较高的电性能，其他填料则稍差，填料的用量增加，电性能则随之下降。

　　十、耐高真空性能。

　　氟橡胶具有佳的耐真空性能，这是由于氟橡胶在高温、高真空条件下具有较小的放气率和小的气体挥发量。26型、246型氟橡胶能够应用于133×l0-9～133×10-10 Pa的超高真空场合，是宇宙飞行器中的重要橡胶材料。氟橡胶的气透性是橡胶中较低的，与丁基橡胶、丁腈橡胶相近。填料的加入能使硫化胶的气透性变小，其中硫酸钡的效果较中粒子热裂法炭黑（MT）显著。氟橡胶的气透性随温度升高而增大，气体在氟橡胶中的溶解度较大，但扩散速度则很小，这有利于在真空条件下应用。氟橡胶对气体的溶解度比较大，但扩散速度却比较小，所以总体表现出来的透气性也小。据报道，26型氟橡胶在30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和丁基橡胶、丁橡胶相当，比氯丁胶、天然橡胶要好。在氟橡胶中，填料的加入，充填了橡胶内部的空隙，从而使硫化胶的气透性变小，这对于真空密封是很有利的。

　　十一、耐燃性能。

　　橡胶的耐燃性取决于分子结构中卤素的含量。卤素含量愈多，耐燃性愈好。氟橡胶与火焰接触能够燃烧，但离开火焰后就自动熄灭，所以氟橡胶属于自熄型橡胶。

　　十二、耐辐射性能。

　　氟橡胶是属于耐中等剂量辐射的材料。高能射线的辐射作用能引起氟橡胶产生裂解和结构化。氟橡胶的耐辐射性能是弹性体中比较差的一种，26型橡胶辐射作用后表现为交联效应，23型氟橡胶则表现为裂解效应。246型氟橡胶在空气中常温辐射在5×107 仑的剂量下性能剧烈变化，在1×107仑条件下硬度增加1～3，强度下降20%以下，伸长率下降30%～50%。所以，一般认为246型氟橡胶可以耐1×107仑，限为5×107仑。

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　　橡胶作为工业领域的核心材料，其性能直接决定产品的性。本文将系统梳理常见橡胶的分类体系，并重点解析 丁腈橡胶（NBR）、硅橡胶、三元乙丙橡胶（EPDM）、氟橡胶（FKM） 的温度耐受范围与典型应用场景，为工程选材提供科学依据。

　　一、、天然胶(NR)

　　天然胶的原材料来源于橡胶植物树。其优点为:弹性好、强度高、缘性好、变形小、加工方便。其缺点为:不耐油、耐温性能差、易老化，都是并用掺合使用。一般生产汽车轮胎和一些减震耐磨的橡胶件。

　　三、合成胶

　　合成胶有:丁苯胶(SBR)、丁晴胶(NBR)、顺丁胶(BR)、乙丙胶(EPDM)、丁基胶(IIR)、氯丁胶(CR)、丙烯酸脂胶(ACM)、氢化丁晴(HNBR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氟胶(FKM)、硅橡胶(MVQ)等。

　　1. 丁腈橡胶（NBR）

　　• 来源:丁二烯与丙烯腈的共聚物。

　　• 特点:耐油性，对石油基油类、动植物油等有良好的耐受性，耐磨性、耐老化性和耐水性也好。

　　• 缺点:耐寒性、耐酸性、电缘性等性能较差、且抗力撕裂强度较差。

　　• 应用:耐油密封件、胶管、胶垫、油箱等。

　　2.乙丙橡胶（EPDM）

　　来源:乙烯和丙烯的共聚物。

　　• 特点:具有突出的耐臭氧性、耐候性、耐化学腐蚀性，电缘性能优良，耐热性较好。

　　•缺点:硫化速度较慢、自粘性能、热撕裂性能差、加工性能不好。

　　• 应用: 制造耐热运输带、蒸汽胶管，耐化学品的密封件、减震垫和防水材料及汽车用皮碗、皮圈等。

　　3. 硅橡胶（SI）

　　• 来源:主链由硅氧原子交替组成，侧链含有有机基团。

　　• 特点:耐高低温性能，可在-100℃~250℃范围内长期使用，具有良好的电缘性、耐臭氧性和生理惰性。

　　• 缺点:机械强度较低，耐油、耐溶剂和耐酸碱性差，较难硫化，价格较贵。

　　• 应用:电子电器、医疗、食品等行业的密封件、缘材料、医用制品等。

　　4. 氯丁橡胶（CR）

　　• 来源:氯丁二烯的聚合体。

　　• 特点:综合性能良好，耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧，具有一定的阻燃性，力学性能较好。

　　• 缺点:此胶价格昂贵。

　　• 应用:主要生产耐真空、耐高温(如飞机、火箭上)耐化学腐蚀的耐油、耐高温的橡胶制品。

　　5. 氟橡胶（FKM）

　　• 来源:含氟单体共聚体。

　　• 特点:耐磨性较好，具有良好的耐天候老化、耐光老化、耐臭氧老化、耐辐射，耐汽油、苯、甲苯、酒精、弱酸性优良，使用温度范围:约-20～+200℃，品级-35～+250℃(可在250℃下长期工作)。

　　• 应用:航空航天、汽车、化工等领域的高温、耐油密封件等。

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　　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

　　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

　　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 O 4 、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 CO 2 ，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

　　注:①N，N′-双肉桂叉 -1 ，6-己二胺；② 2，5-二甲基 -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

　　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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　　又称γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。一般分子链中还引入0.2%～0.4%乙烯基硅氧烷共聚改性。无透明高黏滞塑性直链高分子化合物，主链由硅和氧原子组成，与硅相连的侧基为甲基、乙烯基和三氟丙基，分子量在50～80万之间。配合各种添加剂，可混炼成均相胶料。在有机过氧化物作用下，可硫化成各种弹性橡胶制品。除具有一般的特性外，还有优良的耐航空燃料油、液压油、机油、化学试剂及溶剂等性能。能在-55～+200℃下长期工作。

　　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，

　　1. 前言

　　氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的一种高分子弹性体，所以它具有的性能。这里要讨论的是氟-26或氟-246（即维通型氟橡胶）,它是偏氟乙烯、六氟丙烯的二元和三元（第三单体为四氟乙烯）共聚物。其用量占世界氟橡胶总消耗量的90%以上。氟橡胶自1956年由美国杜邦公司的试验装置投产后，1958年即建成1800吨/年规模生产装置以来，它的发展十分迅速。60年代中后期，年递增为20%-30%，70年代的增长率为10%，踏进80年代仍保持7%-8%的增长速度，而且这种趋势一直保持下来。氟橡胶大量用于密封制品的生产。据报道，美国50%的氟橡胶用于橡胶密封制品；日本的应用比例更大，高达80%。

　　通型氟橡胶的高速发展，主要是他具有好的综合性能，包括它具有较好的力学强度、热稳定性好，耐介质性能，而且加工生产工艺方便、成本较低，因此，它在氟弹性体中占有对优势的。已广泛用于航天、航空、交通、石油、机械、冶金、化工等工业部门，并在各个领域取得较好的经济效益和社会效益.

　　2. 氟橡胶的主要性能

　　（1）常态下的力学性能

　　26型氟橡胶一般的配合强度10-20Mpa；伸长率150-300%；撕裂强度在20-40KN/m之间，但是它的弹性较差。

　　氟橡胶的摩擦系数（0.8），较丁腈橡胶的摩擦系数（0.9~1.5）小。

　　（2）耐高温性能

　　氟橡胶和硅橡胶的耐高温性能，是目前现有橡胶中好的。F26-41氟橡胶在200~250℃下可长期工作，在300℃也可短期工作（见表1），F246的耐热性能比F26好一点。

　　表1.氟橡胶的耐热性

　　试验温度℃ 时间（小时）

　　204℃ 10000小时以上

　　232℃ 3000小时

　　260℃ 1000小时

　　288℃240小时

　　316℃ 48小时

　　在耐老化方面，氟橡胶和硅橡胶优于其它品种的橡胶（见表2）

　　表.2各种橡胶的耐热老化性*

　　橡胶种类具有工作能力的限温度℃

　　氟 橡 胶320℃

　　硅 橡 胶320℃

　　丁腈橡胶180℃

　　天然橡胶130℃

　　*橡胶在该浓度下，经过24~26小时老化后，拉伸强度≥7MPa；伸长率≥100%的称为具有工作能力。

　　氟橡胶拉伸强度和硬度随温度升高而明显下降。拉伸强度和硬度的变化特点是:在150℃以下，随温度升高而迅速降低；在150～260℃之间，随温度升高下降缓慢（见表3）。

　　表3.氟橡胶在不同温度下的性能变化

　　性能 24℃ 150℃204℃

　　拉伸强度 Mpa 16. 83. 42.0

　　伸长率 100% 3301 2080

　　硬度 （邵氏Ａ）75 65 63

　　基于以上情况，在高温条件下使用的氟橡胶密封件，应避免非装配应力的作用，以免造成高温下早期损坏。

　　（3）耐腐蚀性能

　　氟橡胶具有的耐腐蚀性能。它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性。对大部分无机酸、碳氢化合物、苯和甲苯有良好的抗蚀性。仅仅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺类化合物。

　　（4）耐热水和过热蒸汽的性能

　　橡胶对热水作用的稳定性，不仅取决于本体材料，而且决定于胶料的配合。对氟橡胶来说，过氧化物硫化的氟橡胶优于胺类和酚类硫化体系的胶料。应该说，氟橡胶的耐热水和过热蒸汽性能一般，它不如乙丙橡胶，在180℃×24h的过热水浸泡后体积变化不超过10%，物理性能没有太大的变化。

　　（5）压缩永久变形性能

　　氟橡胶用于高温下的密封中，压缩变形是它的关键性能。维通型氟橡胶所以得到其广泛的应用，是与它的压缩变形的改进分不开的。美国杜邦公司从60～７0年代致力于提高氟橡胶压缩变形的抗耐性，并取得显著的效果。表4是杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进。

　　表4. 杜邦公司氟橡胶压缩变形的改进

　　年度 204℃×70h

　　1964 >80

　　1968 60

　　1969 50

　　1970 30

　　1973 13

　　（6）耐低温性能

　　氟橡胶的耐低温性能一般，它能保持弹性的限温度为-15~-20℃。随着温度的降低，它的拉伸强度变大，在低温下显得强韧的。在测2mm厚的标准试样时，它的脆性温度在-30℃左右；厚度1.87mm时为-45℃；厚度0.63mm时为-53℃；厚度0.25mm时为-69℃。一般氟橡胶的使用温度可略低于脆性温度。如美国军用标准MIL-25879D中规定使用温度为-40~205℃。国外对氟橡胶在航空发动机中使用温度限为-35℃。

　　（7）耐气候老化和耐臭氧性

　　VitonA自然存放10年之后的性能仍然是令人满意的。在臭氧浓度为0.01%的空气中，经45天作用没有明显龟裂。它的耐气候老化和耐臭氧性是令人满意的。

　　（8）电性能

　　氟橡胶的电缘性能不是太好，只适于低频低压下使用。温度对它的电性能影响很大，从24℃升到184℃时，其缘电阻下降35000倍。

　　（9）气透性

　　氟橡胶的气体溶解度比较大，其扩散速度比较小，总的气透性很小。在氟橡胶中，填料的加入，充填了橡胶内部的空隙，从而使硫化胶的气透性变小，这对于真空密封是很有利的。如配合适中，氟橡胶可解决10-7Pa真空密封。

　　（10）耐燃性

　　氟橡胶遇火能燃烧，离火即自熄。

　　3. 氟橡胶的配合技术

　　一个氟橡胶的配方，一般是由生胶、吸酸剂、硫化剂、促进剂、补强填充剂、加工助剂等组成。

　　（1） 生胶

　　国产氟橡胶和国外的氟橡胶的性能基本相同，只是加工性能有些差异，国产胶的加工性能较差，主要是门尼粘度较高，相应影响胶料加工流动性差。

　　国产氟橡胶26相当于美国杜邦公司的VitonA，氟橡胶246相当于VitonB，国外的氟橡胶生胶，有不少已加好了硫化剂，美国3M公司和日本大金公司供应的氟橡胶已经加好了硫化剂。

　　（2） 硫化剂

　　硫化是使氟橡胶产生一定程度的交联，使其具有良好的使用性能。氟橡胶硫化可以采用亲核试剂的离子加成机理进行，也可以以过氧化物或射线以自由基机理进行。

　　胺类化合物（1#、3#硫化剂）硫化氟橡胶，可以解决一般产品的要求；采用2#硫化剂，可以解决胶浆的加工。

　　在密封制品中，为使其有较小的压缩变形值，应优先选用酚类化合物作为硫化剂。如对苯二酚、双酚A、双酚AF等，并配用相应的促进剂，以适合高层次的性能要求。

　　在解决腐蚀介质的抗耐性上，建议采用过氧化物硫化氟橡胶。

　　（3） 吸酸剂

　　吸酸剂也称为稳定剂。它是为了解决氟橡胶加工过程产生氟化氢对金属的腐蚀和污染，使硫化反应顺利进行。Ca(OH)2等。一般采用MgO、CaO、ZnO、PbO、二盐基亚磷酸铅，其用量一般在5 ~10份。它们的加入各有特点:MgO耐热性好； PbO耐酸性好；CaO压缩变形小；对消除气泡有利；ZnO和二盐基亚磷酸铅，胶料流动性得到改善，耐水性好；Ca(OH)2压缩变形小，加入Ca(OH)2和活性MgO，在酚类硫化体系中，可得到低压缩变形的胶料。总之，要选择合适的吸酸剂，以满足实际性能的要求。

　　（4） 补强填充剂

　　氟橡胶是一种自补强性能的橡胶。由于性能要求和用途的不同，需要通过补强、填充体系进行调节，使其功能和成本适应用户的需要。一般用量在10-30份之间。目前常用的补强填充剂大致上有热裂法炭黑（N-990）、喷雾碳黑、白炭黑、硫酸钙、硫酸钡、氧化钙、炭纤维等。

　　用加拿大的N990炭黑或喷雾碳黑，在黑制品中均取得较好的加工工艺和相应的物理性能。

　　加入20份炭纤维的氟橡胶，胶料流动性好，加工硫化复杂形状产品之后，其外观好于N-990和喷雾碳黑，表面光滑。由于炭纤维的胶料导热系数大，适合高速运动橡胶件的使用。应该指明的是加入炭纤维的成本高，其伸长率低。彩氟橡胶制品可以使用白炭黑、钛白、氟化钙、碳酸钙等，并配用相应的颜料即可得到相应的胶料。但是，在加工压缩型密封制品时，在选用彩原料时，要注意颜料与高温的合理匹配，还要控制胶料的压缩变形值，以使产品适应压缩下的工作需要。

　　（5）加工助剂

　　加工助剂是近年来氟橡胶加工的一大进步，它是在不影响胶料发挥的前提下，能改善氟橡胶的混炼工艺，焦烧，改进胶料的流动性和压出性能，并能在加工中粘辊、粘模，起到外脱模剂的作用。

　　在氟橡胶的加工中，已出现过氟蜡、低分子聚乙烯、硬脂酸锌、Ws280、棕榈蜡等新的加工助剂，为氟橡胶的加工和应用提供了新的手段。它的加入量在1-2份。

　　4. 氟橡胶的加工工艺

　　氟橡胶的加工过程和使用设备、加工方法，和一般橡胶相同。由于它的结构特点，它的加工性能较差，以下简要叙述一下。

　　（1） 塑炼:生胶在辊距0.3~0.5mm的开炼机薄通10次，包辊即可加入配合剂。

　　（2） 混炼:

　　容量:氟橡胶的容量比合成胶还要小。

　　63混炼机 500克

　　143混炼机 5000克

　　辊温:40-60℃

　　加料顺序: 生胶→吸酸剂→加工助剂→填充剂→硫化促进剂。

　　配合剂加完，均匀、薄通打三角包、打卷、放下后片。

　　（3） 硫化

　　一段 165-170℃×10min

　　二段 230℃×24h（要逐步加温，到230℃后，恒温记时。

　　5. 氟橡胶于金属粘合

　　金属件采用金属喷砂或盐酸浸泡，清洗干净，建议采用CHEMLOK5150或首立公司PC-22作为金属粘合剂。（详细操作可参考相应公司的规定）

　　6. 国内外氟橡胶的性能对比

　　表5是国内外氟橡胶的性能对比情况，可以看出，国产胶的试验数据与美国杜邦、3M、日本大金公司及德国K.G.K所报道的数据比较接近，常态下的拉伸强度数据有较大差异，伸长率的波动范围基本一致。但是，在相同硬度下的伸长率，国产的数据低于国外的数值。

　　表5.国内外氟橡胶的性能对比

　　性能

　　铁岭

　　3M公司1

　　杜邦公司2

　　大金公司3

　　K.G.K4

　　苏联5

　　拉伸强度MPa

　　9-20

　　9-19

　　8.9-17.2

　　17.2

　　14.2

　　7.0

　　伸长率 %

　　130-180

　　100-500

　　100-300

　　250

　　228

　　225

　　硬度 （邵氏A）

　　65-95

　　65-95

　　70

　　76

　　70-85

　　撕裂强度 KN/m

　　18-35

　　压缩变形 %

　　（B法3.5mm O型圈）

　　23℃×70h

　　9-16

　　13

　　200℃×70h

　　18-80

　　10-30

　　20-70

　　20

　　26

　　200℃×24h

　　70-100

　　氟橡胶生产供应商不止杜邦一家，在中国市场上，氟橡胶供应商还有美国3M，日本的大金（Dai EL）和欧洲的Solvay。

　　我们自己国产的有3F、晨光、东岳等等。

　　氟橡胶(表B10)

　　新牌号

　　原牌号及名称

　　氟含量，％

　　门尼粘度ML1+4100℃

　　FPM 2301

　　氟橡较23—11

　　19.1～20.2(氯含量)

　　1.5～2.4(特性粘度)

　　FPM 2302

　　氟橡胶23—21

　　13.2～15.2(氯含量)

　　4.4～5.6(特性粘度)

　　FPM 2601

　　氟橡胶26D

　　65

　　60～100

　　FPM 2602

　　氟橡胶26B

　　65

　　140～180

　　FPM 2461

　　氟橡胶246B

　　50～80

　　FPM 2462

　　氟橡胶246G

　　70～100

　　FPM 4000

　　氟橡胶TP

　　54～58

　　70～110*

　　FPNM 3700

　　含氟磷腈橡胶PNF—381

　　AFMU 4360

　　羧基亚硝基氟橡胶

　　注:①有“*”者，门尼粘度为ML1+10100℃，

　　②AFMU 4360羧基亚硝基氟橡胶:酸含量0.4％~1.0％，分子量Mw3×103。

　　氟橡胶23，国内俗称1号胶，为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。

　　氟橡胶26，国内俗称2号胶，杜邦牌号VITON A，为偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物，综合性能优于1号胶。

　　氟橡胶246，国内俗称3号胶，杜邦牌号VITON B，为偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于26胶，耐溶剂性能好。

　　氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚物，耐水蒸汽和耐碱性能。

　　偏氟醚橡胶，杜邦牌号VITON GLT，为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚、硫化点单体四元共聚物，低温性能。

　　全氟醚橡胶，杜邦牌号KALREZ，低温性能，氟含量高，耐溶剂性能。

　　氟硅橡胶，低温性能，具有一定耐溶剂性能。