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　　不同配方体系的性能差异

　　市售氟橡胶热硫化胶水主要分为双组分和单组分两大体系。双组分（如酚醛树脂/氟橡胶共混型）通常具有更高的最终强度（剥离力可达6-8kN/m），但操作窗口较短（30-40分钟）；单组分（如氟硅改性型）施工简便但需严格控温。特殊配方包括导电型（添加银粉，体积电阻率<0.1Ω·cm）、阻燃型（氧指数>30）等。近年发展的纳米改性胶水通过添加SiO2或碳纳米管，可使耐温性提升20-30℃，蠕变率降低50%以上，但成本相应增加2-3倍。

　　fl-50是新一代的氟橡胶硫化剂。也是目前世界上发达国家Zui为流行、首先选用的氟橡胶硫化剂品种。当今上生产该型号助剂的其他公司有美国杜邦、意大利solvay、和日本nok。solvay和nok等公司生产的此类产品不对外出售、只与其生胶搭配出售。

　　产品特性:

　　fl-50号的主要成分为多种活化剂经过复杂的化学反应而成。比双酚和bpp粉剂更具有性，其特点表现在:

　　1、熔点低于100℃、在炼胶过程中分散性好、与各种牌号的氟橡胶以及填料的相溶性好。制件性能好、废品率低，避免了使用双酚、bpp粉剂是不熔而使炼出的胶质量不均匀的缺陷。

　　2、混炼胶的加工流动性，适合于形状复杂的氟胶制品。

　　3、制品的机械性能、手感和抗压变性能优于3号硫化剂以及双酚粉剂。

　　4、产品为颗粒状，减少了生产过程中的粉尘飞扬浪费。

　　5、用量比双酚+bpp略少，降低制品成本。

　　6、产品没有气味，性。克服了双酚体系中有机苯对人的毒害，是一种优良的产品。

　　7   实用于模压成型，转模及注射成型，产品拥有优良的流动性，脱模性和压缩变形性能，适于各类复杂形状的密封制品，

　　是“o”型圈类产品。

　　产品:

　　指  标

　　主要参数

　　含   量     ≥

　　99.8%

　　水分含量

　　<

　　0.1%

　　熔

　　点   <

　　100℃

　　产品用量:

　　其它配方参照双酚与bpp、用量为2～2.5份。

　　六、产品包装:

　　500g/袋、每箱10㎏、也可根据用户要求而定。

　　维普资讯

　　第 27卷 第 3期                     特 种 橡 胶 制 品                     Vo1．27 No．3

　　2006年 6月                   SpecialPurposeRubberProducts          June2006

　　二段硫化对氟橡胶性能的提高及耐热性的影响

　　刘 伟 ，孙向南，王声嫒 ，周 琼

　　(青岛科技大学 橡塑材料教育部重点实验室，青岛 266042)

　　摘 要:通过改变不同配方的氟橡胶二段硫化温度和时间，确定了佳硫化条件 结果表明．氟橡胶经二段硫

　　化后力学性能明显提高；经300℃热空气老化后发现，不同二段硫化条件对氟橡胶的耐热性有着不同的影响。

　　关键词 :氟橡胶；二段硫化；耐高温性能

　　中围分类号:TQ333．93    文献标识码:A      文章编号 :1005—4030(2006)03—0032—03

　　氟橡胶是一种耐热弹性体，通常在高温下使                高温性能。

　　用，所 以，二段硫化是其制品生产过程 中的必要步

　　1 实验部分

　　骤 。进行二段硫化的主要 目的是 :(1)使一段硫化

　　(也称定型硫化)后剩余的未反应交联基团完成反                1．1 原材料

　　应 ；(2)除去一段硫化 中产生的交联反应残余物 。               氟橡胶 2463，四川晨光化工研究院；3交联

　　主要是去除氟橡胶制品中存留的水和二氧化                   剂(N，N一双 肉桂叉基一1，6一 己二胺)，四川晨

　　碳l1]，以及少量的氟化物或硫化剂产生的碎片                光化工研究院；轻质氧化镁 ，上海三爱富公司；炭

　　等[2]。二段硫化(也称补充硫化)可以改善制品的              黑N99o，青岛德固萨化学有限公司；其他为一般

　　力学性能和压缩永久变形性能，减少制品使用过                 市售工业产品。

　　程中产生的气体，即降低制品的收缩率口]。因此，  1．2 设备与仪器

　　二段硫化在氟橡胶硫化过程中有着重要的作用。                    双辊开炼机 SK—l608，上海橡胶机械厂；电

　　一 段硫化一般取 160℃～18o℃，也可采用            子硫化测试仪GT--M2000A，台湾高铁科技股份

　　150℃硫 化L4]，硫 化 时间视 制 品厚度 ，可 以从        有限公司；硫化机 HS 1O0T—FTM0—2RT，佳

　　10min到40min不等 。二段硫化置于烘箱 内逐步           鑫电子设备科技(深圳)有限公司；电子拉力实验

　　升温，h升至 150℃，第 2h升至 200℃，第 3h  机 (；T—AJ7000S，台湾高铁科技股份有限公司；

　　升至250℃，恒温 12h，一般不短于 6h[5]；有的[。]  HD 10厚度仪，上海化工机械4厂；402型热老

　　二段硫化条件采用 230℃×24h(要逐步加温             化试验箱，上海第 2五金厂沼 氏硬度计，上海险

　　到 230℃后恒温记时) 《橡胶工业手册》6『中对             峰电影机械厂。

　　不同种类、不同结构的橡胶制品二段硫化条件做                 I．3 试验工艺

　　了总结 ，介绍了不同的工艺。但是 ，以上文献 中都                采用双辊开炼机在 60℃以下混炼 ，包辊后依

　　没有研究二段硫化对含润滑体系的氟橡胶制品性                 次加入轻质氧化镁 、润滑剂 、炭黑 N990、硫化剂 ，

　　能的影响。                                 薄通 6次出片。混炼时间约为 30min。放置后测

　　本文重点研究了加入润滑体系，使加工性能                试硫化特性、加压硫化 。硫化条件 160℃×正硫

　　明显改善的氟橡胶的二段硫化工艺，对比了传统                 化时间，压力 13MPa。二段硫化 :选用 了200C‘和

　　的简单配方，通过实验确定了不同氟橡胶配合体                 250℃2个温度段分别经过 3，6，

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　　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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　　氟硅橡胶是经侧链改性的硅酮弹性体。普通氟硅橡胶制成的产品，除普通硅橡胶外，还具有的耐油性，包括燃料、机油、化学试剂和溶剂。因此，氟硅橡胶弥补了普通硅橡胶耐油性不足的特性，可以说是硅弹性体中的油斗士。

　　一、氟硅胶的分类。

　　氟硅橡胶是在加入硫化剂和各种加固填料后，通过硫化获得的氟硅生胶。一般来说，氟硅橡胶是指全氟硅橡胶。氟硅橡胶种类繁多，目前大规模生产的氟硅橡胶主要是以y-三氟丙基甲基硅氧烷为结构单体的聚合物。

　　根据硫化机理的不同，可分为:自由基型缩合型和加工型；

　　根据硫化温度的不同，可分为:高温硫化型和室温硫化型，室温硫化型又可分为单组分型和双组分型。

　　二、氟硅胶加工技术。

　　氟硅加工工艺:混合-热处理-过滤-反炼-硫化。

　　混炼。

　　氟硅橡胶虽然是固体，但塑性高，不需要塑化，可以直接用开炼机或密炼机混合。

　　热处理。

　　热处理的主要目的是使结构控制剂与白炭黑进一步结合，消除低分子挥发物。

　　过滤

　　机械杂质和未分散的配合剂颗粒是挤出产品、压延产品、涂胶产品和膜片产品质量问题的主要原因之一。因此，上述产品使用的橡胶材料过滤。

　　返炼

　　粘合剂停放后，由于凝胶含量增加，塑性降低，使用时进行再生。

　　硫化

　　氟硅橡胶不同于其他普通橡胶，硫化分为一两段。一段硫化时间短（1.5～15min），仅能使制品达到定型的程度；经过二段硫化（3～6h）后才能够达到硫化，硫化胶的各项物性才能够趋于稳定。

　　三、氟硅橡胶的重要性能。

　　耐油性、耐溶剂性和耐化学性。

　　与甲基乙烯基硅橡胶相比，氟硅橡胶具有好的耐油性、耐溶剂性和耐化学性即使与氟橡胶相比，耐油性和耐溶剂性也很好。在相同介质、温度、时间下浸渍后均显示出了优良的耐久性，可以说氟硅橡胶是唯一一种在-68℃～232℃下耐非性介质的弹性体。

　　氟硅橡胶的耐含甲醇汽油性也比较好，即使在汽油/甲醇（85vol%/15vol%）混合体系中，其硫化胶的硬度、拉伸强度、体积变化都很小，经500h长时间的浸渍试验后，各项物性也几乎没有变化。

　　耐热性

　　氟硅橡胶的高温分解与硅橡胶相同，即侧链氧化、主链断裂、侧链热分解和各种复合反应。由于分解产物也会引起主链断裂，所以耐热性通常比硅橡胶要差一些，在200℃的温度下已开始氧化老化。但是，通过添加铁、钛、稀土类氧化物等少量的热稳定剂，可以显着改善，在250℃的高温下也有的耐热性。

　　与硅橡胶相比，温度对氟硅橡胶的影响小于氟橡胶。国外还研究了氟硅橡胶在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h条件下的使用寿命，其结果是仅次于甲基乙烯基硅橡胶。

　　耐寒性。

　　氟硅橡胶和普通硅橡胶一样，低温性能好。由于氟硅橡胶是以柔软的Si-O为主链构成的线型高聚物，所以低温特性优于以C-C为主链的氟橡胶。其中，氟硅橡胶（LS-2370U）的低温特性，脆性温度低达-89℃，而一般的氟橡胶约为-30℃。

　　电性能、耐辐射性能

　　氟硅橡胶的电气性能类似于普通硅橡胶，但有价值的是在高温、低温、潮湿、油、溶剂、化学品、臭氧等苛刻条件下变化不大。

　　氟硅橡胶的抗辐射性能并不突出，但其抗辐射老化性能优于甲基乙烯硅橡胶。

　　物理机械性能。

　　氟硅橡胶和普通硅橡胶一样，硫化械强度(尤其是撕裂强度)较低。因此，提高氟硅橡胶的强度也是一个重要的研究课题。

　　其它特征

　　氟硅橡胶具有的耐天候老化性能，即使暴露5年后仍保持良好的性能。在弹性体老化过程中，臭氧是产生较多的气体之一，但是氟硅橡胶在动态或静态试验后没有发现裂纹或裂纹。

　　氟硅胶氟硅胶的应用。

　　汽车工业:各种车辆、涡轮增压管、挤出条、密封环、油封、薄膜、导管、阀内衬等。

　　石油化工行业:各种耐高温、低温、耐化学品腐蚀泵、阀门、油罐等设备密封产品。

　　航空业:飞机上耐燃油、润滑油的密封件、接触件，如各种O型圈、填片、密封环、传感器材料、隔膜、衬垫等。

　　医疗卫生:用于医疗器械和人工器械，如用导管、引流管、人工瓣膜等。

　　军事工业:在耐低温/耐油/耐酸的严酷环境下，如军用飞机液压系统输液波纹管、车辆门窗/后盖密封条、传感器用传感材料。